高压输电线路在线监测装置的等电位供电及信号传输系统的制作方法
【专利摘要】高压输电线路在线监测装置的等电位供电及信号传输系统。系统通过一个或多个线圈，利用电磁感应，或通过两个或以上用绝缘体隔开的导体，利用电场作用，直接从高压输电线路周围的电磁场中获取能量。获取的电能通过适配器供给所有安装在高电位上的设备，如监测设备和信号传输设备。使所有设备无须外接电源，全部自主供电。监测装置输出的信号转换为电子信号，通过电光转换器后用光纤传输。光纤可延伸到距离最近的、位于地电位的光纤接续盒处，再通过绝缘子将处于高电位的光纤接到处于地电位的光纤接续盒中，信号通过地电位已有的光纤传送至远方的监测中心。高电位光纤也可延伸至有低压电源和网络覆盖的地区，然后通过安装在高电位的无线网络发射器，传输到地面信号中继站，最终实现信号的远程传输。
【专利说明】高压输电线路在线监测装置的等电位供电及信号传输系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种针对高压输电线路在线监测装置(如视频、导线温度、气象监测仪)的等电位供电及信号传输系统。该系统适用于安装在交通不便、通讯不畅、无低压电源供应且偏远无人地区的高压输电线路在线监测装置。
【背景技术】
[0002]目前，高压线路的巡视通常是由人完成的，一般每月进行一次例行巡视。对于交通和通讯不便的地区，巡线工作异常困难。国内的在线监测装置仅仅用于变电站或发电厂等有通信网络覆盖和有低压电源的地方。虽然也有使用3G无线网络摄像头进行远程视频传输的，但其带宽有限，且无法用于没有无线网络信号覆盖和无低压电源供应的地区。中国发明专利《一种运行绝缘子在线实时监测系统》(专利号02151623.5)涉及到了视频信号的传输，但是传输方式使用无线电，需要在有接收基站的地方才可实现远程传输；而且摄像头的供电采用蓄电池和太阳能，电量有限、维护成本高且受天气影响。韩国的国际专利KR100820287虽然涉及到高压输电线路的视频监控和信号传输，但视频监控设备安装在输电塔上，处于地电位，且需要外接低压电源；另外，该专利的信号传输使用电力线载波通讯，带宽极为有限，且电力线载波通讯设备投资大。因此，目前全球范围内尚未有适用于无通讯网络覆盖、无低压电源供应的交通不便或无人地区的高压输电线路在线监测装置的供电及信号传输系统。
【发明内容】
[0003]目前，高压输电线路的巡视通常是由人来完成，在偏远地区和山区的巡线工作异常困难。采用无人飞机等自动化机械巡线不可靠，且使用距离有限、成本高、受天气和环境影响大。采用3G无线网络信号传输的摄像头也受带宽、信号覆盖范围和无低压电源供应的限制，无法用于偏远地区。本发明提供一种高压输电线路在线监测装置的等电位供电和信号传输解决方案。监测设备包括视频、导线温度、气象等监测仪。此方案解决了偏远地区高压输电线路巡线困难的问题，可在交通不便、没有低压电源供应、没有无线通信网络覆盖的地区，对监测设备进行供电和信号传输，实现对这些地区的高压输电线路地远距离监测，减少巡线人员的工作量。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:各类监测设备，如视频、导线温度、气象等监测仪，和信号传输设备，如光电转换器和无线网络发射器，全部安装在高压线路上，与高压输电线处于同一电位(即等电位)。通过一个或多个线圈，利用磁感应原理，或通过两个及以上的用绝缘体隔离开的导体，利用电场作用，供电设备直接从高压输电线周围的电磁场中取能。所说的导体包括输电导线本身；所说的绝缘体包括空气。获得的电能通过适配器转换为设备的工作电源，供应给所有安装在高电位上的设备，如各种监测设备和信号传输设备。所有监测设备的输出信号在高电位上转换为数字信号，并进行电光转换变成激光信号，通过光纤输出。光信号通过下面任意一种方式传播: 一、光纤绕覆在高压输电线上，延伸至距离最近的、处于地电位的光缆接续盒(如复合光缆地线(OPGW)或全介质自承式光缆(ADSS)的接续盒)处；再通过绝缘子将处于高电位的光纤连接到处于地电位的接续盒中。信号直接通过高压输电线路上已有的复合光缆地线(OPGff)或全介质自承式光缆(ADSS)光纤，远距离传输到监控中心。
[0005]二、光纤绕覆在高压输电线上，延伸至距离最近的、有低压电源和通信网络覆盖的地区，经过光电转换后，将数字信号接入无线路由器，通过无线网(诸如IEEE 802.11无线传输协议)传输到地面的信号中继中心。无线路由器和光电转换器也为等电位，安装在高压输电线路上，并由等电位供电系统供电；地面的中继中心由低压电源供电，信号传输通过有线或无线网络传输。
[0006]本发明专利的有益效果是，在交通不便、无人、无通信网覆盖、无低压电源等自然条件恶劣的地区，让高压输电线路在线监测系统的应用成为可能，实现远距离监测系统地大容量数据采集和传输，并通过自主供电的方式，使监测设备运行和信号地采集、转换和传输均无须外接低压电源或电池(如蓄电池、太阳能等)，从而大大延长了设备的维护周期。光纤通信实现高带宽、传输远、抗干扰等优势。该系统的设计满足智能电网对高压输电线路远程实时监测的要求。最终达到在不增加设备维护工作量的基础上，减少巡线人员工作量，实现全天候实时远程监测。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
[0008]图1是本发明第一个示例的光纤传输系统示意图。
[0009]图2是本发明第二个示例的无线网络传输系统示意图。
[0010]图中1.各类高压输电线路在线监测仪器、电光转换设备和高压取能装置，2.裹覆在高压输电线路上的光纤，3.连接高电位和地电位的绝缘子，4.光缆接续盒，5.在高压输电线路上安装的高压取能装置、光电转换器和无线网络发射端，6.在地面上安装的无线网络路由器接收端。
【具体实施方式】
[0011]在图1所示示例中，各类高压输电线路在线监测设备由高压取能装置通过磁感应或电场作用进行供电，输出的信号转换为数字信号，并通过电光转换器转换成激光信号
(I)。激光信号通过裹覆在高压输电线路上的光纤(2)传输。光纤牵至位于地电位的光纤接续盒(4)附近时，光纤借助一支连接高电位和地电位的绝缘子(3)将光纤接入接续盒(4)。激光信号最终通过位于地电位的光纤传送至远方的监测中心。
[0012]在图2所示的示例中，各类高压输电线路在线监测设备由高压取能装置通过磁感应或电场作用进行供电，输出的信号转换为数字信号，并通过电光转换器转换成激光信号
(I)。激光信号通过裹覆在高压线上的光纤(2)传输。光纤延伸至有低压电源供应和通信网络覆盖的地区。激光信号通过光电转换器转换为数字信号，并由无线网络路由器在高电位处发射(5);转换器和路由器均由高压取能装置供电。在地面上安装由低压电源供电的无线网络接收器(6)，并通过有线或无线网络进行信号中继，将信号传输至远方的监测中心。
【权利要求】
1.一套针对高压输电线路在线监测装置的等电位供电及信号传输系统，系统包括监测装置的供电和监测装置输出信号地远距离传输，其特征是:监测、信号传输和供电设备均安装在与高压输电线相同的电位上，电源供应由系统直接从输电线周围的电磁场中获取能量，信号通过光纤传输。
2.根据权利要求1所述的高压输电线路在线监测装置的等电位供电和信号传输系统，其特征是:通过一个或多个线圈，利用磁感应原理，或通过两个及以上的用绝缘体隔离开的导体，利用电场作用，从高压输电线路周围的电磁场中获取能量；电能经过适配器转换为设备的工作电压，供应给所有安装在高压电位的监测和信号传输设备(I) (5)。
3.根据权利要求2所述的高压输电线路在线监测装置的等电位供电和信号传输系统，其特征是:用于从电场获取能量的导体，可以包括高压输电导线本身；导体间用于隔离的绝缘体，可以包括空气。
4.根据权利要求1所述的高压输电线路在线监测装置的等电位供电和信号传输系统，其特征是:在高压电位上直接安装电光转换器(I)，将所有监测仪器的输出信号转换成激光信号，并通过光纤(2)进行传输。
5.根据权利要求4所述的高压输电线路在线监测装置的等电位供电和信号传输系统，其特征是:光纤(2)绕覆在导线上，延伸到安装有光纤接续盒的铁塔附近；通过一个连接高压电位和地电位的绝缘子(3)，牵至并接入位于地电位的光纤接续盒(4)，信号由地电位的光纤传送至远方的监测中心。
6.根据权利要求4所述的高压输电线路在线监测装置的等电位供电和信号传输系统，其特征是:光纤(2)绕覆在导线上，一直延伸到有低压电源供应和网络覆盖的地区，通过在高压电位上安装的光电转换器(I)和无线网络发射端(5)，将信号发射到地面，并由地面的无线网络接收端(6)和有线或无线网络进行信号地中继和远距离传输。
【文档编号】H02J17/00GK103532244SQ201210224012
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年7月2日 优先权日:2012年7月2日
【发明者】张大堃 申请人:张大堃