输电线路导线应力与弧垂监测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型输电线路导线应力与弧垂监测装置，属于输电线路导线应力与弧垂监测装置【技术领域】；所要解决的技术问题是：提供一种能够精确测量输电线路导线应力与弧垂的监测装置；采用的技术方案是：输电线路导线应力与弧垂监测装置，包括：光纤拉力传感器、超声波发生器、第一超声波接收器、第二超声波接收器、倾角传感器、温度传感器、风速传感器、监测控制器、输电线路基站服务器和监控中心计算机；本实用新型适用于电力部门。
【专利说明】输电线路导线应力与弧垂监测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型输电线路导线应力与弧垂监测装置，属于输电线路导线应力与弧垂监测装置【技术领域】。
【背景技术】
[0002]架空输电线路设计、施工、运行中所要面对的主要问题就是对输电导线应力与弧垂的监测问题，导线和避雷线长度的微小变化，会引起导线和避雷线相应弧垂和应力的较大变化，外界环境如温度、外部荷载(结冰、风刮等)的变化，均能引起导线和避雷线伸长或缩短；这些条件导致导线伸长或缩短的长度与导线的实际长度相比微乎其微，但是它所引起的导线弧垂和应力的变化却相当明显，这在施工紧线调整弧垂时能明显地反映出来，所以监视和测量导线的应力与弧垂很有意义。
[0003]目前测应力所采用的方法主要为在导线上贴装应变片，而应变片易受高压输电线所产生的强磁场的干扰，此种方法测量的精度不高，其他方法有使用温度倾角传感器，配合图像识别技术测量，但此方法测量数据为瞬时值，存在测量精度不高，与真实值相差较大，以及不能从整体上反映所测架空线所在线路的运行状况，此外其测量成本也过于昂贵。
实用新型内容
[0004]本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是:提供一种能够精确测量输电线路导线应力与弧垂的监测装置。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:输电线路导线应力与弧垂监测装置，包括:光纤拉力传感器、超声波发生器、第一超声波接收器、第二超声波接收器、倾角传感器、温度传感器、风速传感器、监测控制器、输电线路基站服务器和监控中心计算机；
[0006]所述光纤拉力传感器和超声波发生器安装在输电线路导线上，所述超声波发生器为可移动式超声波发生器；所述第一超声波接收器和第二超声波接收器分别安装在输电线路导线两端的杆塔上；所述倾角传感器、温度传感器、风速传感器和监测控制器一起安装在输电线路导线的杆塔上；
[0007]所述光纤拉力传感器、超声波发生器、第一超声波接收器和第二超声波接收器均通过无线网络与监测控制器相连进行通讯，所述倾角传感器、温度传感器和风速传感器均与监测控制器相连；所述监测控制器还连接有第一无线传输模块和电源，所述输电线路基站服务器连接有第二无线传输模块，上述第一无线传输模块通过无线通讯方式与第二无线传输模块相连；所述输电线路基站服务器与安装在电力监控中心的监控中心计算机相连。
[0008]所述输电线路导线应力与弧垂监测装置还包括有监测摄像头，所述监测摄像头安装在输电线路导线的杆塔上与监测控制器相连。
[0009]所述输电线路基站服务器和监控中心计算机分别连接有第一 GPRS通讯模块和第
二GPRS通讯模块，输电线路基站服务器和监控中心计算机通过GPRS无线通讯网络相连。[0010]本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是:
[0011]一、本实用新型通过光纤拉力传感器和超声波收发装置，依靠计算机通过两种不同的方式，从整体上精确反应输电线路导线的应力与弧垂，实现输电线路导线的应力与弧垂的精确监控；
[0012]二、本实用新型利用光纤拉力传感器监测输电线路导线应力可以减小电磁干扰，测量的输电线路导线的应力数据精确；利用超声波收发装置，通过测得多组数据计算其算术平均数可得到一个更加精确，更加接近真实值的导线弧垂数值。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明:
[0014]图1是本实用新型的电路结构示意图；
[0015]图中:1为光纤拉力传感器、2为超声波发生器、3为第一超声波接收器、4为第二超声波接收器、5为倾角传感器、6为温度传感器、7为风速传感器、8为监测控制器、9为输电线路基站服务器、10为监控中心计算机、11为第一无线传输模块、12为电源、13为第二无线传输模块、14为第一 GPRS通讯模块、15为第二 GPRS通讯模块。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，本实用新型输电线路导线应力与弧垂监测装置，包括:光纤拉力传感器1、超声波发生器2、第一超声波接收器3、第二超声波接收器4、倾角传感器5、温度传感器
6、风速传感器7、监测控制器8、输电线路基站服务器9和监控中心计算机10。
[0017]所述光纤拉力传感器I和超声波发生器2安装在输电线路导线上，光纤拉力传感器I可以安装在输电线路导线的杆塔导线悬挂点处，测量悬挂点处输电线路导线的拉力；所述超声波发生器2为可移动式超声波发生器，超声波发生器2可以依靠重力移动到输电线路导线的最低点，即弧垂最大的点；所述第一超声波接收器3和第二超声波接收器4分别安装在输电线路导线两端的杆塔上，第一超声波接收器3和第二超声波接收器4可以接收超声波发生器2发出的声纳信号；所述倾角传感器5、温度传感器6、风速传感器7和监测控制器8 —起安装在输电线路导线的杆塔上，倾角传感器5也可以安装在输电线路导线的杆塔导线悬挂点处，测量悬挂点处输电线路导线的倾角。
[0018]所述光纤拉力传感器1、超声波发生器2、第一超声波接收器3和第二超声波接收器4均通过无线网络与监测控制器8相连进行通讯，所述倾角传感器5、温度传感器6和风速传感器7均与监测控制器8相连，所述监测控制器8还连接有第一无线传输模块11和电源12，所述电源12可以采用锂电池也可以采用线上取点装置，供整个装置供电；所述输电线路导线应力与弧垂监测装置还包括有监测摄像头，所述监测摄像头安装在输电线路导线的杆塔上与监测控制器8相连，通过监测摄像头可以观察输电线路导线的覆冰情况；上述测量装置均将各自检测的数据发送至监测控制器8。
[0019]所述输电线路基站服务器9连接有第二无线传输模块13，上述第一无线传输模块11通过无线通讯方式与第二无线传输模块13相连；所述输电线路基站服务器9与安装在电力监控中心的监控中心计算机10通过有线或者无线方式相连；所述输电线路基站服务器9和监控中心计算机10可以通过光纤相连，所述输电线路基站服务器9和监控中心计算机10也可以分别连接有第一 GPRS通讯模块14和第二 GPRS通讯模块15，输电线路基站服务器9和监控中心计算机10通过GPRS无线通讯网络相连；所述监测控制器8将采集的信息发送至监控中心计算机10，监控中心计算机10通过预先设定的计算方法，计算输电线路导线的应力与弧垂。
[0020]本实用新型可以通过输电线路导线应力与弧垂监测方法计算输电线路导线的应力与弧垂，所述方法包括以下步骤:
[0021]步骤一:在输电线路导线上安装光纤拉力传感器1，通过光纤拉力传感器I测得输电线路导线的拉力&;
[0022]步骤二:通过步骤一中测得的输电线路导线的拉力&计算输电线路导线的应力&，并通过输电线路导线的应力％计算输电线路导线的弧垂厶；
[0023]步骤三:在输电线路导线上安装可移动式超声波发生器2，在输电线路导线两端的杆塔上分别安装第一超声波接收器3和第二超声波接收器4，测得第一超声波接收器3和第二超声波接收器4接收超声波发生器2声纳信号的接收时间^和乃，并通过接收时间％和I计算出各自与超声波发生器2的距离!^和!^ ;输电线路导线两端的杆塔上还安装有倾角传感器5，通过倾角传感器5测得输电线路导线的方位角& ；
[0024]步骤四:通过双基地超声波定位法依靠步骤三中测得的第一超声波接收器3和第二超声波接收器4接收超声波发生器2的接收时间S和各自与超声波发生器2的距离h、r2还有倾角传感器5测得的方位角4计算输电线路导线的弧垂/s ,并通过输电线路导线的弧垂/s计算输电线路导线的应力O5 ;
[0025]步骤五:通过步骤二中得出的应力值％和步骤四中得出的应力值％，计算二者的算术平均数应力值0c ；
[0026]步骤六:通过步骤二中得出的弧垂值厶和步骤三中得出的弧垂值/s ,计算二者的算术平均数弧垂值fc ;
[0027]步骤七:重复上述步骤一至步骤五，得出多组应力值％和弧垂值fc, 一般选择20
组到30组数据，通过应力值Oc利用最小二乘法得出应力拟合曲线，通过弧垂值fc利用最小二乘法得出弧垂拟合曲线。
[0028]所述步骤二中通过输电线路导线的拉力‘计算输电线路导线的应力4的计算公式为:
[0029]
CJ,=—
Λ S
[0030]其中:s为输电线路导线的横截面积。
[0031]所述步骤二中通过输电线路导线的应力O4计算输电线路导线的弧垂厶的计算公式为:[0032]
【权利要求】
1.输电线路导线应力与弧垂监测装置，其特征在于:包括:光纤拉力传感器(I)、超声波发生器(2)、第一超声波接收器(3)、第二超声波接收器(4)、倾角传感器(5)、温度传感器(6)、风速传感器(7)、监测控制器(8)、输电线路基站服务器(9)和监控中心计算机(10)； 所述光纤拉力传感器(I)和超声波发生器(2)安装在输电线路导线上，所述超声波发生器(2)为可移动式超声波发生器；所述第一超声波接收器(3)和第二超声波接收器(4)分别安装在输电线路导线两端的杆塔上；所述倾角传感器(5)、温度传感器(6)、风速传感器(7 )和监测控制器(8 ) 一起安装在输电线路导线的杆塔上； 所述光纤拉力传感器(I)、超声波发生器(2)、第一超声波接收器(3)和第二超声波接收器(4)均通过无线网络与监测控制器(8)相连进行通讯，所述倾角传感器(5)、温度传感器(6 )和风速传感器(7 )均与监测控制器(8 )相连；所述监测控制器(8 )还连接有第一无线传输模块(11)和电源(12)，所述输电线路基站服务器(9)连接有第二无线传输模块(13)，上述第一无线传输模块(11)通过无线通讯方式与第二无线传输模块(13)相连；所述输电线路基站服务器(9)与安装在电力监控中心的监控中心计算机(10)相连。
2.根据权利要求1所述的输电线路导线应力与弧垂监测装置，其特征在于:所述输电线路导线应力与弧垂监测装置还包括有监测摄像头，所述监测摄像头安装在输电线路导线的杆塔上与监测控制器(8)相连。
3.根据权利要求1或2所述的输电线路导线应力与弧垂监测装置，其特征在于:所述输电线路基站服务器(9)和监控中心计算机(10)分别连接有第一 GPRS通讯模块(14)和第二 GPRS通讯模块(15)，输电线路基站服务器(9)和监控中心计算机(10)通过GPRS无线通讯网络相连。
【文档编号】G01L1/24GK203376088SQ201320409116
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年7月10日 优先权日:2013年7月10日
【发明者】马维青, 吕玉祥, 赵晓龙, 丁龙 申请人:国家电网公司, 山西省电力公司阳泉供电分公司