輸電線路覆冰自動監視裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及電力傳輸【技術領域】，具體公開了一種輸電線路覆冰自動監視裝置，包括傳感器組和微機控制箱，傳感器組包括用于測量模擬導線覆冰重量的拉力傳感器、用于測量輸電線路運行環境溫度、濕度和風速的溫濕度傳感器和風速的風速傳感器，微機控制箱包括變送器組、A/D轉換器、中央處理器、通信接口和電源，變送器組與傳感器組連接并通過A/D轉換器與中央處理器連接，通信接口與中央處理器連接。本發明通過傳感器組采集模擬導線的覆冰重量以及輸電線路運行環境的溫度、濕度和風速，并通過中央處理器計算出輸電線路的覆冰厚度和覆冰發展情況，然后通過通信接口將相關數據發送給監控中心，實現了對輸電線路覆冰情況的自動、有效、實時監視。
【專利說明】輸電線路覆冰自動監視裝置

【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及電力輸送【技術領域】，尤其涉及一種輸電線路覆冰自動監視裝置。

【背景技術】
[0002]為了保證輸電線路在冰凍季節的運行安全，防止線路因覆冰發生倒桿等事故，電力系統需要及時掌握輸電線路覆冰的情況。
[0003]目前，現有技術中的監視方法主要有以下兩種:一種方法是設立融冰監視哨，在融冰監視哨架設接近導線實際運行情況的模擬導線，安排值班人員，值班人員按照哨所匯報制度和氣象冰情觀測制度人工定時測量和匯報模擬導線覆冰厚度和相關氣象等信息，模擬導線覆冰平均厚度認定為導線覆冰厚度，模擬導線覆冰厚度由人工用游標卡尺進行測量，這種測量方式存在著一些不足之處，每次測量需要對架設在空中的模擬導線放下來，測量完畢需要重新安裝，在嚴寒的冰凍季節和崇山峻嶺中，人工測量勞動強度大，作業環境惡劣，尤其夜間工作，難以保證按時準確測量，而且，不同規格的導線和地線在相同運行環境下覆冰厚度不一致，用一種規格的模擬導線不能準確反映不同規格導線的覆冰情況，線路融冰后，模擬導線需要人工除冰，增加了人工工作量；另一種方法采用電視圖像監視，但是這種的方法成本較高，而且，電視攝像頭在冰凍環境下，圖像清晰度不高，不能準確判斷覆冰狀況，因此其應用難以普及推廣。


【發明內容】

[0004](一 )要解決的技術問題
[0005]本發明的目的是提供一種輸電線路覆冰自動監視裝置，以克服現有技術中無法對輸電線路的覆冰情況進行自動且有效監視的問題。
[0006]( 二 )技術方案
[0007]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種輸電線路覆冰自動監視裝置，包括傳感器組和微機控制箱；
[0008]所述傳感器組包括用于測量模擬導線覆冰重量的拉力傳感器、用于測量輸電線路運行環境溫度和濕度的溫濕度傳感器以及用于測量輸電線路運行環境風速的風速傳感器；
[0009]所述微機控制箱包括變送器組、A/D轉換器、中央處理器、通信接口和電源；
[0010]所述變送器組與所述傳感器組連接并通過所述A/D轉換器與所述中央處理器連接;
[0011]所述中央處理器用于接收所述傳感器組采集的模擬導線的覆冰重量以及輸電線路運行環境的溫度、濕度和風速，并根據輸電線路中導線的圓柱體形狀和規格計算出導線的覆冰厚度和覆冰發展情況；
[0012]所述通信接口與所述中央處理器連接，用于將所述中央處理器計算的導線的覆冰厚度和覆冰發展情況發送給監控中心。
[0013]優選地，所述拉力傳感器為兩個且分別安裝在模擬導線兩端的懸掛桿中間，所述拉力傳感器的上方設有防護罩。
[0014]優選地，所述變送器組包括與所述拉力傳感器連接的拉力變送器、與所述溫濕度傳感器連接的溫濕度變送器以及與所述風速傳感器連接的風速變送器。
[0015]優選地，所述電源為蓄電池，所述變送器組還包括與所述蓄電池連接的電壓變送器，所述電壓變送器用于監視所述蓄電池的電壓。
[0016]優選地，所述通信接口通過移動電話撥號方式、光纖傳輸方式或衛星電話方式向監控中心發送數據。
[0017]優選地，所述微機控制箱還包括存儲器，所述存儲器與所述中央處理器連接，用于儲存采集的數據。
[0018]優選地，所述微機控制箱還包括顯示屏，所述顯示屏與所述中央處理器連接，用于實時顯示采集的數據。
[0019]優選地，所述微機控制箱還包括打印機，所述打印機與所述中央處理器連接，用于打印采集的數據。
[0020]優選地，所述微機控制箱還包括操作鍵盤，所述操作鍵盤與所述中央處理器連接，用于輸入操作指令。
[0021]優選地，所述輸電線路覆冰自動監視裝置的各元件均為低能耗的工業級電子元器件，所述工業級電子元器件的低溫運行溫度為_25°C。
[0022](三)有益效果
[0023]本發明的輸電線路覆冰自動監視裝置能夠在冰凍季節，通過傳感器組采集模擬導線的覆冰重量以及輸電線路運行環境的溫度、濕度和風速，并通過中央處理器計算出輸電線路的覆冰厚度和覆冰發展情況，然后通過通信接口將相關數據發送給監控中心，整個監視過程均能夠由裝置單獨完成，實現了對輸電線路覆冰情況的自動、有效、實時監視，完全滿足了電力部門對輸電線路覆冰預警和監測的要求，同時還實現了哨所無人值班，極大地降低了在惡劣環境下的勞動強度和安全風險，這種輸電線路覆冰自動監視裝置能夠適用于各種輸電線路，易于推廣使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發明實施例的輸電線路覆冰自動監視裝置的連接框圖；
[0025]圖2為本發明實施例的輸電線路覆冰自動監視裝置的拉力傳感器與模擬導線的安裝示意圖；
[0026]圖3為本發明實施例的輸電線路覆冰自動監視裝置計算輸電線路的圓柱體形狀導線的覆冰厚度的示意圖。
[0027]圖中，101:拉力傳感器；102:拉力傳感器；103:防護罩;200:微機控制箱；211:溫濕度變送器；212:風速變送器；213:拉力變送器；214:電壓變送器；220:A/D轉換器；230:中央控制器；240:通信接口 ；250:電源；260:存儲器；270:顯示屏；280:打印機；290:操作鍵盤；300:模擬導線；400:懸掛桿。

【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和實施例對本發明的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不能用來限制本發明的范圍。
[0029]如圖1所示，本實施例的輸電線路覆冰自動監視系統包括:傳感器組(圖中未示出全部)和微機控制箱200。
[0030]所述傳感器組包括:用于測量模擬導線覆冰重量的拉力傳感器(拉力傳感器101和拉力傳感器102)、用于測量輸電線路運行環境溫度和濕度的溫濕度傳感器(圖中未示出)以及用于測量輸電線路運行環境風速的風速傳感器(圖中未示出)。
[0031]如圖2所示，所述拉力傳感器為兩個(即拉力傳感器101和拉力傳感器102)且分別安裝在模擬導線300兩端的懸掛桿400中間，為了減少風力影響模擬導線300的稱重，懸掛桿400要求有防風擺的強度且上部固定，為了防止冰凌短接拉力傳感器101和拉力傳感器102,拉力傳感器101和拉力傳感器102的上方均設有防護罩103。所述拉力傳感器其實用于稱重模擬導線300的重量(包括模擬導線300本身的重量和模擬導線300上的覆冰的重量)，通過微機控制箱200中的中央處理器230的計算，從而得到模擬導線300上的覆冰的重量，另外，模擬導線300的重量為拉力傳感器101和拉力傳感器102的感應重量之和。拉力傳感器101和拉力傳感器102為電阻型傳感器，感應的電阻值經電纜輸入微機控制箱200中的拉力變送器213，然后經A/D轉換器220傳輸給中央處理器230。
[0032]微機控制箱200包括:變送器組、A/D轉換器220、中央處理器230、通信接口 240、電源250、存儲器260、顯示屏270、打印機280和操作鍵盤290。
[0033]所述變送器組通過電纜與所述傳感器組連接并通過A/D轉換器220與中央處理器230連接，所述變送器組和A/D轉換器220用于將所述傳感器組采集的信息轉換并傳輸給中央處理器230。所述變送器組包括:與拉力傳感器101和拉力傳感器102連接的拉力變送器213、與所述溫濕度傳感器連接的溫濕度變送器211、與所述風速傳感器連接的風速變送器212以及與電源250連接的電壓變送器214。
[0034]電源250用于為整個裝置供電，電源250可以為蓄電池，電壓變送器214與所述蓄電池連接，電壓變送器214用于監視所述蓄電池的電壓，當所述蓄電池的電壓下降到影響裝置工作前，由裝置報警，提醒相關人員及時更換蓄電池。
[0035]存儲器260與中央處理器230連接，用于儲存采集的數據，顯示屏270與中央處理器230連接，用于實時顯示采集的數據，打印機280與中央處理器230連接，用于打印采集的數據，操作鍵盤290與中央處理器230連接，用于輸入操作指令，以完成裝置工作狀態的轉換、初始數據的錄入以及數據的查看和打印等操作。
[0036]中央處理器230用于接收所述傳感器組采集的模擬導線的覆冰重量以及輸電線路運行環境的溫度、濕度和風速，并根據輸電線路中導線的圓柱體形狀和規格計算出不同規格導線的覆冰厚度，并計算一定時間段內覆冰的發展情況(如覆冰發展速度，單位時間內覆冰厚度的增加數)，通過中央處理器230可以完成對采集和計算的數據的保存、顯示、打印、報警，并通過通信接口 240遠傳至監控中心。
[0037]通信接口 240與中央處理器230連接，用于將中央處理器230計算的導線的覆冰厚度和覆冰發展情況發送給監控中心。通信接口 240可以通過移動電話撥號方式、光纖傳輸方式或衛星電話方式等通信方式向監控中心發送數據，其中，移動電話撥號方式用于移動電話信號覆蓋地區，光纖傳輸方式利用電力系統隨輸電線路架設的光纜進行通信，衛星電話方式可用于輸電線路無光纜同時無移動電話信號的地點，具體選擇哪種通信方式應根據實際情況來選擇或確定。
[0038]本實施例的輸電線路覆冰自動監視裝置的工作過程為:
[0039](I)初始數據錄入，開機后，按鍵選擇運行參數設置，輸入不同規格導線和地線的截面半徑、模擬導線長度，保存退出。
[0040](2)稱重模擬導線覆冰前重量，并保存。
[0041](3)轉為運行狀態，實時采集模擬導線覆冰后的重量和當地溫度、濕度、風向、風速，同時通過采集裝置電源電壓，監視裝置電源工作狀態。
[0042]本實施例的輸電線路覆冰自動監視裝置的中央處理器中的關于覆冰厚度的相關算法為:
[0043](I)計算覆冰重量W
[0044]W = W2-W1
[0045]W2:覆冰后重量
[0046]Wl:覆冰前模擬導線自重
[0047](2)計算覆冰厚度D
[0048]D =」W/TTph + R — Ri
[0049]W:覆冰重量
[0050]P:冰密度，取 0.9g/cm3
[0051]h:圓柱體高度，即模擬導線長度
[0052]R1:圓柱體內徑即模擬導線截面半徑
[0053]本發明在書店線路融冰后，開始新的輸電線路覆冰監視時，因不考慮導線大小對覆冰的影響，因此不需對模擬導線除冰，裝置只需保存模擬導線在輸電線路完成融冰時刻的覆冰重量，通過計算監視時段模擬導線覆冰增加的重量即可。
[0054]雖然模擬導線覆冰與實際導線覆冰情況由于導線發熱、風速、線徑大小對覆冰速度的影響等因素造成差異，但本方法能方便地實現對輸電線路的實時監測，完全滿足電力部門輸電線路覆冰預警、監測的要求。
[0055]本發明的輸電線路覆冰自動監視裝置能夠在冰凍季節，通過傳感器組采集模擬導線的覆冰重量以及輸電線路運行環境的溫度、濕度和風速，并通過中央處理器計算出輸電線路的覆冰厚度和覆冰發展情況，然后通過通信接口將相關數據發送給監控中心，整個監視過程均能夠由裝置單獨完成，實現了對輸電線路覆冰情況的自動、有效、實時監視，完全滿足了電力部門對輸電線路覆冰預警和監測的要求，同時還實現了哨所無人值班，極大地降低了在惡劣環境下的勞動強度和安全風險，這種輸電線路覆冰自動監視裝置能夠適用于各種輸電線路，易于推廣使用。
[0056]本發明的實施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領域的普通技術人員而言是顯而易見的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發明的原理和實際應用，并且使本領域的普通技術人員能夠理解本發明從而設計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。
【權利要求】
1.一種輸電線路覆冰自動監視裝置，其特征在于，包括傳感器組和微機控制箱； 所述傳感器組包括用于測量模擬導線覆冰重量的拉力傳感器、用于測量輸電線路運行環境溫度和濕度的溫濕度傳感器以及用于測量輸電線路運行環境風速的風速傳感器； 所述微機控制箱包括變送器組、A/D轉換器、中央處理器、通信接口和電源； 所述變送器組與所述傳感器組連接并通過所述A/D轉換器與所述中央處理器連接； 所述中央處理器用于接收所述傳感器組采集的模擬導線的覆冰重量以及輸電線路運行環境的溫度、濕度和風速，并根據輸電線路中導線的圓柱體形狀和規格計算出導線的覆冰厚度和覆冰發展情況； 所述通信接口與所述中央處理器連接，用于將所述中央處理器計算的導線的覆冰厚度和覆冰發展情況發送給監控中心。
2.根據權利要求1所述的輸電線路覆冰自動監視裝置，其特征在于，所述拉力傳感器為兩個且分別安裝在模擬導線兩端的懸掛桿中間，所述拉力傳感器的上方設有防護罩。
3.根據權利要求1所述的輸電線路覆冰自動監視裝置，其特征在于，所述變送器組包括與所述拉力傳感器連接的拉力變送器、與所述溫濕度傳感器連接的溫濕度變送器以及與所述風速傳感器連接的風速變送器。
4.根據權利要求3所述的輸電線路覆冰自動監視裝置，其特征在于，所述電源為蓄電池，所述變送器組還包括與所述蓄電池連接的電壓變送器，所述電壓變送器用于監視所述蓄電池的電壓。
5.根據權利要求1所述的輸電線路覆冰自動監視裝置，其特征在于，所述通信接口通過移動電話撥號方式、光纖傳輸方式或衛星電話方式向監控中心發送數據。
6.根據權利要求1所述的輸電線路覆冰自動監視裝置，其特征在于，所述微機控制箱還包括存儲器，所述存儲器與所述中央處理器連接，用于儲存采集的數據。
7.根據權利要求1所述的輸電線路覆冰自動監視裝置，其特征在于，所述微機控制箱還包括顯示屏，所述顯示屏與所述中央處理器連接，用于實時顯示采集的數據。
8.根據權利要求1所述的輸電線路覆冰自動監視裝置，其特征在于，所述微機控制箱還包括打印機，所述打印機與所述中央處理器連接，用于打印采集的數據。
9.根據權利要求1所述的輸電線路覆冰自動監視裝置，其特征在于，所述微機控制箱還包括操作鍵盤，所述操作鍵盤與所述中央處理器連接，用于輸入操作指令。
10.根據權利要求1-9中任何一項所述的輸電線路覆冰自動監視裝置，其特征在于，所述輸電線路覆冰自動監視裝置的各元件均為低能耗的工業級電子元器件，所述工業級電子元器件的低溫運行溫度為_25°C。
【文檔編號】G01B21/08GK104296802SQ201410365768
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】李厚勛, 夏斌 申請人:國網湖南省電力公司益陽供電分公司