分布式脱冰跳跃控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种分布式脱冰跳跃控制系统，属于输配电技术领域。
【背景技术】
[0002] 架空输电线覆冰后会因为气温升高和风力作用产生脱冰跳跃现象，脱冰跳跃导致 导地线间或导线相间空气间隙减小，发生闪络，同时脱冰跳跃属于动力学过程，会对绝缘 子、金具和横担产生较大的动张力作用，尤其是相邻档间的不平衡动张力会使铁塔横担发 生塑性变形甚至铁塔倾覆。架空输电线脱冰跳跃属于复杂强非线性过程，目前对该现象的 研宄侧重于数值仿真计算，实验研宄相对较少。其主要原因在于实验系统不够完备，没有 一套公认的实验装置可以对该过程进行模拟实验，本发明旨在研制一套分布式脱冰控制单 元，以此实现多种时序下的脱冰跳跃工况。
[0003] 华北电力大学研制了 一种架空线覆冰载荷模拟试验装置（专利号： CN202092851)，即通过在导线上加装轻质铁吸盘，并利用电磁铁悬挂重物吸附铁吸盘实现 覆冰工况模拟，切断电磁铁供电即实现脱冰工况模拟。在此基础上，华北电力大学研制了一 套输电线路脱冰模拟实验系统（专利号：ZL201220701605.X)，可以对输电线路进行多种时 序工况的脱冰跳跃实验，该系统采用集中式管理方式，各路覆冰重物从控制电路中引出线 来加以控制。这种集中式的管理方式对脱冰的控制有所影响，很大程度上影响了处理速度， 同时对多路重物之间的时序控制很难达到统一，影响测试精度。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种分布式脱冰跳跃控制系统，该系统改变了集 中式的管理方式，换而采用分布式架构将脱冰控制任务分散到每个脱冰控制单元上，这种 设计方式提高了系统的灵活性，各控制单元分别控制四路电磁铁接口，各路覆冰重物之间 相互独立且等价，设置好不同的动作时序即可实现多种脱冰跳跃工况。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种分布式脱冰跳跃控制系 统，其特征在于包括两个以上的脱冰控制单元，各脱冰控制单元挂接于同一总线上，彼此 之间相互等价、互不干扰，在总线尾端连接控制箱和计算机，形成分布式脱冰跳跃控制系 统；所述的脱冰控制单元包括微处理器ATmegal28,485模块，光耦驱动电路以及四路电磁 铁接口，该单元采用485方式通信，利用485模块接收由计算机发出的各路覆冰重物时序 配置指令，并返回配置信息；微处理器ATmegal28作为控制单元，留有执行指令接口和时 钟接口，对执行指令接口的检测采用轮询方式，当收到指令后即开始计时，当时间值达到 预设脱冰时序时即通过光耦驱动电路驱动电磁铁动作，实现脱冰模拟；所述的微处理器 ATmegal28中含有存储单元，接收到时序配置指令后即加以存储，并采用分布式脱冰跳跃 控制系统中动作指令时延测量实验系统对系统的执行时间精度进行验证，结果显示精度较 尚。
[0006] 对上述系统做进一步补充，所述的脱冰控制单元首先接收计算机发送过来的脱冰 时序，而后对四路电磁铁接口处的覆冰重物脱冰时序进行配置，微处理器内置的存储单元 保存设置的时序，配置成功后返回配置成功信息，脱冰控制单元进入待命状态；控制箱通过 总线与各个脱冰控制单元连接，拨动开关即向各个脱冰控制单元发出动作指令，各个脱冰 控制单元收到指令后，脱冰控制单元即开始计时，此处每毫秒时间执行一次加一指令，当所 计时间值达到动作时间时，执行脱冰动作；若设置各路覆冰重物脱冰时间值一致时，各覆 冰重物同时坠落，为同期脱冰工况模拟，所设置的时间值不一致时，即为非同期脱冰工况模 拟。
[0007] 分布式脱冰跳跃控制系统中动作指令时延测量实验系统，其特征在于包括5个脱 冰控制单元，各个脱冰控制单元等距间隔并挂接于总线上，并且在总线的一端连接有控制 箱，在1号脱冰控制单元和5号脱冰控制单元上分别串接两个示波器，两个示波器与总线连 接形成检测回路；控制箱发出拨动开关动作指令后，至各个脱冰控制单元接收动作指令期 间，由两个示波器采集1号脱冰控制单元和5号脱冰控制单元上控制口的电平变化，即可获 得1号脱冰控制单元和5号脱冰控制单元之间的动作指令之间的延时。
[0008] 一种分布式脱冰跳跃控制系统中覆冰重物脱冰延差的实验系统，其特征在于包括 两路覆冰重物和一个示波器，其中每路覆冰重物挂接在电磁铁和吸盘组成的固定装置，电 磁铁和吸盘均为金属质外壳，两路覆冰重物连接的电磁铁和吸盘设有独立的电源，将电源 负端连接吸盘，正端连接示波器通道口 一极，电磁铁上连接导线到示波器通道口另一极，形 成实验回路；当覆冰重物悬挂的时候电磁铁与吸盘吸合，示波器检测到高电平，覆冰重物坠 落时电磁铁与吸盘脱离，高电平跳变为低电平，通过各路覆冰重物的电平变化时间进行测 试对比，获得覆冰重物脱冰延差。
[0009] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用高精度石英晶振提供系统 振荡信号，为ATmegal28提供稳定时钟周期源，实现高精度计时。系统中各个脱冰控制单元 电路完全一样，各单元挂接在总线上时相互之间独立等价，且在驱动电路中摈除电气控制 而采用光耦合的控制方式，进一步减少了各路可调覆冰重物脱冰动作的干扰性。在开始执 行时，动作指令由控制箱通过控制总线统一发送，确保各分布式脱冰跳跃控制系统在同一 时刻接收到动作指令，并能在相互等价的条件下高精度地按时序完成各路脱冰动作。这些 设计方式提高了系统的脱冰控制时间精度，使得系统能够实现毫米级精度的时间间隔。
[0010] 为尽量减小脱冰时延差，利用动作指令时延测量实验系统进行检测，使分布式脱 冰跳跃控制系统中各个脱冰控制单元采用同样的设计电路，电磁铁与控制装置连线采用等 长同型号导线，电磁铁也采用同样的型号。又由于系统采用各路覆冰重物坠落过程相互独 立的设计方式，使得相互干扰大大降低，脱冰时延进一步减小。
[0011] 覆冰重物脱冰延差的实验系统可以获得分布式脱冰跳跃控制系统中覆冰重物脱 冰延差，通过对脱冰动作时延的对比，本发明具有较高的时间精度，其值能够达到毫秒级， 满足架空导线脱冰跳跃实验要求。
【附图说明】
[0012] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0013] 图1是分布式脱冰跳跃控制系统控制电路原理图；
[0014] 图2是脱冰控制单元执行流程示意图；
[0015] 图3是分布式脱冰跳跃控制系统总体逻辑结构图；
[0016] 图4是动作指令时延测量实验系统组成图；
[0017] 图5是覆冰重物脱冰延差的实验系统组成图；
[0018] 图6控制箱开关电平和脱冰控制装置控制口电平，（a)为控制箱开关电平和1号 脱冰控制装置控制口电平，（b)控制箱开关电平和2号脱冰控制装置控制口电平；
[0019] 图7为相邻覆冰重物脱冰时延差对比，（a) 1号装置第一、二路电平，（b) 1号装置 第四路和2号装置第一路电平；
[0020] 图8十毫秒数量级1号装置第一路和第二路电平对比，（a) 10ms时间间 隔，（b) 20ms时间间隔，（c) 30ms时间间隔； 图9为本发明的脱冰动作时序图；
[0021] 其中：1、覆冰重物，2、电磁铁，3、吸盘，4、示波器，5、控制箱，6~10分别代表1~5 号脱冰控制单元，11、计算机，12、总线。
【具体实施方式】
[0022] 参见图1，分布式脱冰跳跃控制系统组成部分包括：核心管理芯片cpu ATmegal28,485通信模块，光耦驱动电路