专利名称：一种输电架空地线覆冰在线监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高压供电电力监测，特别涉及一种输电架空地线覆冰在线监测装置。
背景技术：
无论在山区或是平原地区，春、冬季节输电线路的导线都会产生覆冰现象。导线覆 冰在风力作用下的摆动，更是对高压输电线路造成了很大的破坏作用，致使冰灾事故频频 发生，如冰闪、导线鞭击、杆塔倾斜，甚至杆塔倾倒、导线接地等，严重地威胁着电力装置的 安全运行。输电线路的导线覆冰是在特定的自然环境条件下才能形成的，当空气的温度和湿 度达到一定的条件时才可能形成覆冰，且风速和风向不同，形成覆冰的速度也各不相同。一 般为风向和导线方向越接近垂直时，风速越快，形成覆冰的速度就越快。当温度和湿度满足 条件以后，形成覆冰的量决定于风速，当风速条件为无风或微风时，只能形成极薄的覆冰。 当风速大于一定速度之后，则导线上的覆冰会越积越厚。且导线在风力的作用下作旋转运 动，从而形成扁凌型覆冰，当覆冰增大到一定厚度时，则很容易出现冰闪、风鞭、甚至杆塔倾 斜倒塌接地等事故。在架空输电线中，架空地线的覆冰厚度最大，这是因为导线中由于有电流通过而 产生热量，对导线覆冰有融化作用，而地线中没有电流通过，没有产生热量，因此地线的覆 冰厚度最大。因此在实际情况下，架空地线往往先发生损坏，且杆塔受损往往先发生在架空 地线的一侧。因此在实际应用中，架空输电线路的覆冰监测的对象均为架空地线。通过监测架 空地线的覆冰情况，可以得知架空输电线路覆冰情况的最大值。目前所使用的架空线在线 监测装置(系统)，需要监测风力大小、风向角度等参量才能估算架空线覆冰厚度。因此，目 前所使用的监测装置设计复杂、成本高、终端计算复杂度高，且精度较低。另外，大多数覆冰 监测装置需要应用有源器件，这在在线监测过程中的安全系数较低，容易发生危险。
实用新型内容为了避免上述问题，本实用新型提供一种输电架空地线覆冰在线监测装置，其结 构简单，使用方便，安全系数高，能够对高压运行的线路进行在线、有效地监测覆冰厚度。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种输电架空地线覆冰在线监测装置，包括壳体；与输电架空地线平行设置的测试导线；设置在所述壳体内，可在压力作用下产生沿竖直方向的形变的受力部件；分别与所述测试导线和受力部件连接的杠杆，所述杠杆包括水平杆和垂直地与水 平杆连接的连杆；和[0013]设置在所述壳体内，检测所述受力部件的形变量的位移传感器；其中，所述水平杆的一端可转动地固定在所述壳体的内侧壁，所述水平杆的另一 端与所述连杆的一端垂直连接，所述连杆的另一端与所述测试导线垂直连接；所述水平杆的中间部位与受力部件的顶部连接，所述水平杆可在连杆的作用下对 所述受力部件产生压力。优选地，所述水平杆的一端通过杠杆支点可转动地固定在所述壳体的内侧壁；所述杠杆支点包括两个铆铁，分别固定于两个铆铁上的两个轴套，杠杆套环，以及 可转动地穿设于所述两个轴套和杠杆套环的支点中心轴；其中，所述杠杆套环位于两个轴套之间，所述两个铆铁固定于所述壳体的内侧壁， 所述杠杆套环与所述水平杆的一端连接。优选地，所述水平杆的中间部位通过竖直减震部件与受力部件的顶部连接。优选地，所述竖直减震部件为专业减震弹簧或专业减震器。优选地，所述竖直减震部件包括外部保护套。优选地，所述水平杆的另一端通过水平减震部件与内侧壁相连，所述水平减震部件包括底面固定于所述壳体的内侧壁的长方体外壳，和分别通过 减震弹簧与所述长方体外壳的内侧壁连接的两个水平挡板和两个竖直挡板；所述两个水平挡板和所述两个竖直挡板之间不接触；所述水平杆的另一端自所述长方体外壳的顶面伸入至所述长方体外壳内，所述水 平杆的另一端位于所述两个水平挡板和两个竖直挡板之间。优选地，所述两个竖直挡板与所述水平杆的另一端之间的间隙为零，所述两个水 平挡板之间的间距为所述位移传感器的工作量程。优选地，所述减震弹簧为专业减震弹簧或专业减震器。优选地，所述受力部件包括沿竖直方向设置的第一弹簧和与所述第一弹簧的顶端 固定连接的连接部件；所述第一弹簧的底端固定于所述壳体的内底面。优选地，所述第一弹簧为不锈钢弹簧，所述第一弹簧还具有外部保护套。优选地，所述位移传感器的测试端与所述连接部件固定连接。优选地，所述位移传感器为光纤光栅位移传感器，所述位移传感器具有温度补偿器。优选地，所述测试导线与所述输电架空地线的材质、结构相同，所述测试导线的长 度在1至10米之间。优选地，所述测试导线通过T型连接固件与所述连杆的另一端连接，所述T型连接 固件的端部分别通过六角头螺栓与所述测试导线、所述连杆的另一端连接。优选地，所述壳体为长方体，所述壳体的底面具有杠杆口和传感器尾纤出口，所述连杆穿过杠杆口伸入至所述壳体内、与所述水平杆连接。本实用新型的在线监测装置，能够在保证测量精度的情况下，使用机械结构的测 量装置对架空输电地线的覆冰情况进行监测。同时，还通过设置多种减震装置平缓或消除 了风力引起的测试导线的振动影响，保证的测量数据的准确性。本实用新型的在线监测装 置结构简单，使用方便，且安全系数高、使用寿命长、易于维护。
图1是本实用新型的输电架空地线覆冰在线监测装置的结构示意图。图2是本实用新型的输电架空地线覆冰在线监测装置的杠杆支点的结构示意图。图3是本实用新型的输电架空地线覆冰在线监测装置的水平减震部件的结构示 意图。图4是本实用新型的输电架空地线覆冰在线监测装置的位移传感器与受力部件 连接的示意图。图5是本实用新型的输电架空地线覆冰在线监测装置的测试导线与连杆连接的 示意图。
具体实施方式
本实用新型的目的在于提供一种输电架空地线覆冰在线监测装置，其结构简单， 使用方便，安全系数高，能够对高压运行的线路进行在线、有效地监测覆冰厚度。为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施 例，对本实用新型进一步详细说明。图1是本实用新型的输电架空地线覆冰在线监测装置的结构示意图，如图1所示， 本实用新型的输电架空地线覆冰在线监测装置，包括壳体101，与输电架空地线平行设置的 测试导线102，设置在壳体101内，可在压力作用下产生沿竖直方向的形变的受力部件103， 分别与测试导线102和受力部件103连接的杠杆104，和设置在壳体101内，用于检测受力 部件103的形变量的位移传感器105。其中，杠杆104包括水平杆141和与水平杆141垂直连接的连杆142。水平杆141 的一端141a可转动地固定在壳体101的内侧壁，水平杆141的另一端141b与连杆142的 一端142a垂直连接，连杆142的另一端142b与测试导线102垂直连接。水平杆141的处于两个端部141a和141b之间的中间部位与受力部件103的顶部 连接，水平杆141可在连杆142的作用下对受力部件103产生压力，从而使受力部件103产 生形变。测试导线102与输电架空地线的材质、结构相同，优选地，测试导线102的长度在 1至10米之间。由于测试导线102与输电架空地线的结构相同，且临近、平行设置，因此，测试导 线102上产生的覆冰情况基本与所需检测的输电架空地线相同。因此，本实用新型的输电 架空地线覆冰在线监测装置以测试导线102接收覆冰。当测试导线102上产生覆冰后，由于覆冰产生的重力通过连杆142作用在水平杆 141的端部141b。水平杆141为一端可转动地固定于壳体101的内侧壁的杠杆结构，覆冰 产生的重力在水平杆141的端部141b产生沿竖直方向向下的作用力，并通过水平杆141的 中间部位对受力部件103产生压力，从而使受力部件103产生沿竖直方向的形变量。通过位移传感器105检测受力部件103的形变量，通过解调型变量信息得到受力 部件103的受力，从而可得出在水平杆141的端部141b产生的覆冰重力，进而可计算测试 导线102上的覆冰厚度等情况，为输电线安全运行提供可靠数据。[0052]本实用新型的这种在线监测装置，通过杠杆结构的特点，将对覆冰重力的测量转 化为对由该重力产生的杠杆的位移量的测量，可以避免由于风力、风向等因素造成的对重 力测量的干扰，提高了数据的精确性，而且通过机械测量结构实现监测，避免了有源测量元 件造成的不安全因素。优选地，水平杆141的一端141a通过杠杆支点106可转动地固定在壳体101的内侧壁。图2是杠杆支点106的结构示意图，如图2所示，杠杆支点106包括两个铆铁201， 分别固定于两个铆铁201上的两个轴套202，杠杆套环203，以及可转动地穿设于两个轴套 202和杠杆套环203的支点中心轴204。其中，杠杆套环203位于两个轴套202之间，两个铆铁201固定于壳体101的内侧 壁，杠杆套环203与水平杆141的一端141a连接。优选地，杠杆套环203与水平杆141的一端141a通过焊接连接。杠杆套环203与 两个轴套202之间的间隙很小，以防止水平杆141产生水平方向的移动，从而对位移量造成影响。为了平缓和消除由于风力的作用所造成的对测试导线102所造成的影响，例如测 试导线102的舞动、微风振动等，本实用新型的在线监测装置还设置了减震部件。风力对测 试导线102的影响作用可分解为竖直方向和水平方向，因此，减震部件包括竖直减震部件 和水平减震部件。如图1所示，水平杆141的中间部位通过竖直减震部件107与受力部件103的顶 部连接。优选地，竖直减震部件107为专业减震弹簧或专业减震器。优选地，竖直减震部件 107还包括外部保护套(未示出)，以避免竖直减震部件107受到积水、结冰等侵袭。竖直减震部件107会平缓由于风力作用而产生的测试导线102在竖直方向上的振 动作用对受力部件103的影响。即，当风力使测试导线102在竖直方向上产生轻微振动时， 由于竖直减震部件107的作用，受力部件103不会产生沿竖直方向的形变，从而避免了风力 对测量数据的影响。如图1所示，水平杆141的另一端141b通过水平减震部件108与内侧壁相连。图 3是水平减震部件108的结构示意图，如图3所示，水平减震部件包括底面固定于壳体101 的内侧壁的长方体外壳301，和分别通过减震弹簧302与长方体外壳301的内侧壁连接的两 个水平挡板303和两个竖直挡板304。两个水平挡板303和两个竖直挡板304之间不接触。水平杆141的另一端141b自长方体外壳301的顶面伸入至长方体外壳301内，水 平杆141的另一端141b位于两个水平挡板303和两个竖直挡板304之间。其中，两个竖直挡板304与水平杆141的另一端141b之间的间隙为零，以限制由 于风力作用而引起的测试导线102在水平方向上的摆动。两个水平挡板303之间的间距为 保证位移传感器105能够工作在工作量程之内，以避免由于在竖直方向上振动过大而造成 位移传感器105损坏。优选地，减震弹簧302为专业减震弹簧或专业减震器。如图1所示，受力部件103包括沿竖直方向设置的第一弹簧131和与第一弹簧131 的顶端固定连接的连接部件132。第一弹簧131的底端固定于壳体101的内底面。优选地，第一弹簧131为不锈钢弹簧，第一弹簧131还具有外部保护套(未示出)，以避免第一弹簧 131受到积水、结冰等侵袭。优选地，连接部件132为连接法兰盘。图4为位移传感器与受力部件连接的示意 图。如图4所示，位移传感器105的测试端通过连接部件132与受力部件103连接。其中， 位移传感器105的测试端与连接部件132之间可通过六角头螺栓401固定。优选地，本实用新型的在线监测装置所使用的位移传感器105为光纤光栅位移传 感器，另外该位移传感器还具有温度补偿器，以消除外部环境温度对位移传感器的测量精 度的影响。优选地，如图5所示，测试导线102通过T型连接固件501与连杆142的另一端 142b连接，T型连接固件501的端部分别通过六角头螺栓502与测试导线102、以及连杆142 的另一端142b连接。优选地，如图1所示，壳体101为长方体，壳体101的底面具有杠杆口 109和传感 器尾纤出口 110。其中，杠杆口 109为长方形，传感器尾纤出口 110为圆形。其中，连杆142穿过杠杆口 109伸入至壳体101内、与水平杆141连接。优选地，壳体101的底面四周有防聚水加长板111，以防止杠杆口 109和传感器尾 纤出口 110被积水结冰堵塞。为提高精度灵敏度，可对杠杆支点106、水平减震装置108的竖直挡板304、水平 挡板303、减震弹簧302等部位添加润滑剂，对露在壳体101以外的杠杆104、T型连接固件 501，以及壳体101外部涂覆上防覆冰涂料。本实用新型的在线监测装置，能够在保证测量精度的情况下，使用机械结构的测 量装置对架空输电地线的覆冰情况进行监测。同时，还通过设置多种减震装置平缓或消除 了风力引起的测试导线的振动影响，保证的测量数据的准确性。本实用新型的在线监测装 置结构简单，使用方便，且安全系数高、使用寿命长、易于维护。以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上 的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述 揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型 技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变 化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围。
权利要求一种输电架空地线覆冰在线监测装置，其特征在于，包括壳体；与输电架空地线平行设置的测试导线；设置在所述壳体内，可在压力作用下产生沿竖直方向的形变的受力部件；分别与所述测试导线和受力部件连接的杠杆，所述杠杆包括水平杆和垂直地与水平杆连接的连杆；和设置在所述壳体内，检测所述受力部件的形变量的位移传感器；其中，所述水平杆的一端可转动地固定在所述壳体的内侧壁，所述水平杆的另一端与所述连杆的一端垂直连接，所述连杆的另一端与所述测试导线垂直连接；所述水平杆的中间部位与受力部件的顶部连接，所述水平杆可在连杆的作用下对所述受力部件产生压力。
2.根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，所述水平杆的一端通过杠杆支 点可转动地固定在所述壳体的内侧壁；所述杠杆支点包括两个铆铁，分别固定于两个铆铁上的两个轴套，杠杆套环，以及可转 动地穿设于所述两个轴套和杠杆套环的支点中心轴；其中，所述杠杆套环位于两个轴套之间，所述两个铆铁固定于所述壳体的内侧壁，所述 杠杆套环与所述水平杆的一端连接。
3.根据权利要求2所述的在线监测装置，其特征在于，所述水平杆的中间部位通过竖 直减震部件与受力部件的顶部连接。
4.根据权利要求3所述的在线监测装置，其特征在于，所述竖直减震部件为减震弹簧 或减震器。
5.根据权利要求4所述的在线监测装置，其特征在于，所述竖直减震部件包括外部保 护套。
6.根据权利要求2所述的在线监测装置，其特征在于，所述水平杆的另一端通过水平 减震部件与内侧壁相连，所述水平减震部件包括底面固定于所述壳体的内侧壁的长方体外壳，和分别通过减震 弹簧与所述长方体外壳的内侧壁连接的两个水平挡板和两个竖直挡板； 所述两个水平挡板和所述两个竖直挡板之间不接触；所述水平杆的另一端自所述长方体外壳的顶面伸入至所述长方体外壳内，所述水平杆 的另一端位于所述两个水平挡板和两个竖直挡板之间。
7.根据权利要求6所述的在线监测装置，其特征在于，所述两个竖直挡板与所述水平 杆的另一端之间的间隙为零，所述两个水平挡板之间的间距为所述位移传感器的工作量程。
8.根据权利要求6所述的在线监测装置，其特征在于，所述减震弹簧为减震弹簧或减震器。
9.根据权利要求3或6所述的在线监测装置，其特征在于，所述受力部件包括沿竖直方 向设置的第一弹簧和与所述第一弹簧的顶端固定连接的连接部件；所述第一弹簧的底端固定于所述壳体的内底面。
10.根据权利要求9所述的在线监测装置，其特征在于，所述第一弹簧为不锈钢弹簧，所述第一弹簧还具有外部保护套。
11.根据权利要求9所述的在线监测装置，其特征在于，所述位移传感器的测试端与所 述连接部件固定连接。
12.根据权利要求11所述的在线监测装置，其特征在于，所述位移传感器为光纤光栅 位移传感器，所述位移传感器具有温度补偿器。
13.根据权利要求3或6所述的在线监测装置，其特征在于，所述测试导线与所述输电 架空地线的材质、结构相同，所述测试导线的长度在1至10米之间。
14.根据权利要求3或6所述的在线监测装置，其特征在于，所述测试导线通过T型连 接固件与所述连杆的另一端连接，所述T型连接固件的端部分别通过六角头螺栓与所述 测试导线、所述连杆的另一端连接。
15.根据权利要求3或6所述的在线监测装置，其特征在于，所述壳体为长方体，所述壳 体的底面具有杠杆口和传感器尾纤出口，所述连杆穿过杠杆口伸入至所述壳体内、与所述水平杆连接。
专利摘要本实用新型提供一种输电架空地线覆冰在线监测装置，包括壳体，与输电架空地线平行设置的测试导线，设置在壳体内，可在压力作用下产生沿竖直方向的形变的受力部件，分别与测试导线和受力部件连接的杠杆，杠杆包括水平杆和垂直地与水平杆连接的连杆，和设置在所述壳体内，检测受力部件的形变量的位移传感器；其中，水平杆的一端可转动地固定在壳体的内侧壁，水平杆的另一端与连杆的一端垂直连接，连杆的另一端与测试导线垂直连接；水平杆的中间部位与受力部件的顶部连接，水平杆可在连杆的作用下对受力部件产生压力。本实用新型的在线监测装置结构简单，使用方便，安全系数高，能够对高压运行的线路进行在线、有效地监测覆冰厚度。
文档编号G01L5/06GK201653621SQ20092035197
公开日2010年11月24日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者张治国, 李路明, 陈启冠, 陈雪 申请人:江西省电力公司;北京邮电大学