专利名称：一种输电线路的风偏角在线监测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种输电线路的风偏角在线监测装置，属架空高压输电线路的远程在线监测设备的技术领域。
背景技术：
架空输电线路是电网系统的重要部分，输电线路主要由杆塔、避雷针、导线、绝缘子串和金具组成；输电线路的风偏放电是影响线路正常运行的因素之一，风偏包括跳线风偏、相间风偏和绝缘子风偏，跳线风偏是指转角塔跳线受到大风影响，使跳线与转角塔的距离缩短，形成跳线放电；相间风偏是指强风条件下，导线之间的电气距离缩短，使不同相导线间放电；绝缘子风偏角是在风速作用下引起的悬垂绝缘子串和导线与竖直方向所成的夹角，绝缘子串风偏是造成风偏放电事故的最主要因素，绝缘子串风偏主要是由于在危地形区如山坡、峡谷，容易造成绝缘子串下端带电体与铁塔之间的空气间隙减小，当此间隙的电气强度不能承受系统运行电压时就会发生放电现象。风偏闪络的原因有外因与内因，外因是强风、冰雹、降雨、扬沙等恶劣天气，降低了绝缘子串与铁塔之间的空气间隙电气强度，从而造成风偏放电；内因是输电线路抵御强风能力不足，如前后杆塔的档距、代表档距、导线悬点的高度差、导线与绝缘子悬垂串的重量、 导线直径与比载及应力等有偏差，也会发生风偏放电；故输电线路的风偏放电是一个十分重要的研究课题。
发明内容
发明目的本发明的目的是针对背景技术的状况，设计一种输电线路的风偏角在线监测装置，采用双屏蔽电路板、温湿度传感器、风速风向传感器、倾角传感器、太阳能电池、3G无线通讯、计算机处理器，对输电线路进行全天候的风偏及外围环境进行在线监测，以大幅度提高风偏故障的预警、预报的准确性和效率。技术方案本发明主要结构由主机箱、电路板、风速风向仪、温湿度传感器、风速风向传感器、倾角传感器、太阳能电池板、蓄电池、摄像头、3G无线通讯天线、主计算机、打印机、避雷针、屏蔽电缆组成；主机箱6装在杆塔上，在主机箱6的上部设有风速风向仪支座8，风速风向仪支座8上部为风速风向仪9，风速风向仪9上部为风标身11及风速风向传感器34，风标身11左部为风速标1、右部为风向标10 ；主机箱6的左上部设有天线座3、3G发射天线2 ； 主机箱6左斜部设有太阳能电池板4 ；主机箱6的右部通过摄像头固定架12联接摄像头支架21，摄像头支架21右部通过螺栓19联接法兰盘18、摄像头17，摄像头17外部为球罩外壳16、下部为支撑圈15、透明罩14 ；摄像头17上部设有避雷针20 ；主机箱6的左下部设有风偏角传感器33，并由导线7与主机箱6相连，风偏角传感器33安装在杆塔的绝缘子串上； 在地面设有3G接收天线沈，3G接收天线沈联接主计算机27、键盘观，并通过导线30联接打印机四。所述的主机箱6为梯形状，用不锈钢材料制作，主机箱6内设有屏蔽机箱22、蓄电池M、温湿度传感器31，并由导线25联接，在屏蔽机箱22内为电路板23及倾角传感器32， 屏蔽机箱22用铜铝合金材料制作，主机箱为双屏蔽机箱。所述的电路板23的电路，由微计算机控制电路IC1、模数转换基准电源电路IC2、 JTAG调试电路IC3、3G无线通讯模块电路IC4、SD存储卡电路IC5、SIM卡电路IC6、太阳能板充电电路IC7、风速风向仪电源控制电路IC8、倾角传感器电源控制电路IC9、串口调试电路IC10、风速风向采集电路IC11、温湿度采集电路IC12、倾角采集电路IC13、视频采集电路 IC14、电源控制电路IC15组成整体电路，各分电路由导线连接。所述的输电线路的风偏角在线监测装置的数据采集、控制、计算均由计算机程序完成，程序如下^include "config.h" ^include "msp430xl4x.h" #include "stdio.h" ^include "string.h" #include "target.h" #ifiidef TRUE Meflne TRUE 1 #endif
射 fiidef FALSE #define FALSE 0 #endif
typedef unsigned char uint8;// defined for unsigned 8-bits
integer variable
typedef signed char int8; // defined for signed 8-bits integer variable
typedef unsigned short uintl 6; // defined for unsigned 16-bits integer variable
typedef signed short intl6; // defined for signed 16-bits integer variable
typedef unsigned int uint32; // defined for unsigned 32-bits integer variable typedef signed int int32; // defined for signed 32-bits integer variable WDTCTL 二 WDTP W+WDTHOLD ；
void DELAYMSMS(uintl6 *TIME)//DELAYMS
{ uintl6 i,j;
WATCHJNTI(); for(;TIME>0;TIME--) { forG-10;j>0;j-)
for(i=0;i<400;i++);
}
WATCH—DOG();
5}
J ^^ * * ** * * ^^ ^^ * ^^ ^^ ^^ ^^ * ^^ * ^^ * ^^ * *^^*^^ ^^ ^^ ^^ ^^ *
**函数名称main
**函数功能
uint8DATABUF[30000]={0};
uint8DATA[6]={11,11,24,12,0,0}； //11 年 11 月 24 日 12:00:00
uint8 IP_ADD[]={,1,;9,;2,;.,,,1,;6,;8,,,.,;2,,,4',,1,,,.,,,1,,,5,;7',': ',^', ', ', '};
uint8TARGET
uint8BUF[140];
uintl6i,j;
void main(void) {
BAUD—RATE (9600); SEND_STRING("ATACGMI\r\n"); SEND_STRING("AT+CFUN=2\r\n"); SEND_STRING("ATARESET\r\n")； SET—TIME(DATA); while (1)
{ SENSOR_CONTROL(TARGET); SMS_READ(); GETSTRING(BUF); if(((BUF
=='M')& (BUF[1]=='C)& (BUF[2]==’7’)& (BUF[3]=='3')))
{
switch (BUF[4]) {case 'S':
SENSOR_COLLECT(); SENSOR_SEND(); break;'.
case 'C':
IOlSET I= CAMERA; DELAYMS(5000);
if(G3_CONNECT(IP_ADD)) {
GET_STRING(BUF);
G3_SEND(4,BUF);
VIDEO_OPEN();
VIDEO_SETUP(1,70);
j = VIDEO—GETPIC(DATABUF);
if(j<=0)
{
G3_SEND(l,&i); break;
}
ifG>0)
{
G3_SEND(PACKAGE
(0,0,DATABUF,j),DATABUF); }}
break; case 'B':
G3_DISC0NNECT(); break;
case 'A'://modify ipaddres
GET—STRING(BUF);for(i=0;i<20;i++) {
*(IP_ADD+i)=0;
}
i=0; j-o；
while((BUF[i]!二 V) && (j<50))
{
*(IP_ADD+j)=BUF[i];
i++； j++;
}
break;
}
WATCHDOG0；
}
return ();
}所述的输电线路的风偏角在线监测装置，测量风偏角的方法如下通过风偏角传感器采集的数据，计算风偏角，再计算出杆塔绝缘子串的偏移量，根据不同的微气象条件计算出风偏放电最小间隙，当接近最小间隙时报警；利用摄像头拍摄杆塔绝缘子串静止时图像，存储到SD卡中，然后再实时采集杆塔绝缘子串图像，利用图像边缘检测技术将采集到的图像与静止时的图像对比处理，得出杆塔绝缘子串的风偏角和偏移量，与上边计算出的风偏角和偏移量进行对比，精确风偏预警，同时记录风偏角和微气象数据。有益效果本发明与背景技术相比具有明显的先进性，是针对架空高压输电线路的恶劣环境，设计的一种在线、远程、信息化、数字化监测装置，在杆塔上安装主机箱、太阳能电池、倾角传感器、球型摄像头、3G无线通讯天线，利用风偏数据计算风偏量、通过摄像头监视杆塔绝缘子串对风偏角进行测量，达到准确预警，此装置设计先进、布局合理，可远距离、全天候在线监测杆塔绝缘子串风偏角情况及输电线路的运行情况，通过3G无线通讯网络将数据传送到地面主计算机，实现了信息化、数字化监控，安全稳定可靠，数据翔实准确、误差小， 摄像机控制实现了全方位监控，是十分理想的输电线路的风偏角在线监测装置，此装置填补了此类技术的科研空白。
图1为整体结构及布置2为图1的主机箱A-A剖面3为主机箱电路板的电路中所示，附图标记清单如下1、风速标，2、3G发射天线，3、天线座，4、太阳能电池板，5、安装孔，6、主机箱，7、导线，8、风速风向仪支座，9、风速风向仪，10、风向标，11、风标身，12、摄像头固定架，14、透明罩，15、支撑圈，16、球罩外壳，17、摄像头，18、法兰盘，19、螺栓，20、避雷针，21、摄像头支架， 22、屏蔽机箱，23、电路板，24、电池，25、导线，26、3G接收天线，27、主计算机，28、键盘，29、打印机，30、导线，31、温湿度传感器，32、倾角传感器，33、风偏角传感器，34、风速风向传感器。IC1、微计算机控制电路，IC2、模数转换电源电路，IC3、JTAG调试电路，IC4、3G无线通讯模块电路，IC5、SD存储卡电路，IC6、SIM卡电路，IC7、太阳能电池充电电路，IC8、风速风向仪电源控制电路，IC9、倾角传感器电源控制电路，IC10、串口调试电路，IC11、风速风向采集电路，IC12、温湿度采集电路，IC13、倾角采集电路，IC14、视频采集电路，IC15、电源控制电路。
具体实施例方式以下结合附图对本发明做进一步说明图1所示，为整体结构及布置图，各部位置、连接关系要正确，安装牢固。主机箱6及摄像头17是监测主体，安装在架空输电线塔上，用太阳能电池板取得电能，并在主机箱6上设置风速、风向、风偏角传感器，通过3G无线通讯传输监测信息至地面主计算机，主计算机通过程序化运算得出风偏角数据并打印。图2所示，为图1的主机箱A-A剖面图，主机箱6为双屏蔽机箱，电路板23置于主机箱6、屏蔽机箱22内，起到了双层保护作用。图3所示，为主机箱电路板电路图，各部位置、连接关系要正确，微计算机控制整体电路，并程序化进行运算，完成采集信息、传输信息功能。
权利要求
1.一种输电线路的风偏角在线监测装置，其特征在于主要结构由主机箱、电路板、 风速风向仪、温湿度传感器、风速风向传感器、倾角传感器、太阳能电池板、蓄电池、摄像头、 3G无线通讯天线、主计算机、打印机、避雷针、屏蔽电缆组成；主机箱6安装在杆塔上，在主机箱(6)的上部设有风速风向仪支座(8)，风速风向仪支座(8)上部为风速风向仪(9)，风速风向仪(9)上部为风标身(11)及风速风向仪(34)，风标身(11)左部为风速标(1)、右部为风向标(10)；主机箱(6)的左上部设有天线座(3)、3G发射天线⑵；主机箱(6)左斜部设有太阳能电池板；主机箱(6)的右部通过摄像头固定架(1 联接摄像头支架01)， 摄像头支架右部通过螺栓(19)联接法兰盘(18)、摄像头(17)，摄像头(17)外部为球罩外壳(16)、下部为支撑圈(15)、透明罩(14)；摄像头(17)上部设有避雷针(20)，主机箱 (6)的左下部设有风偏角传感器(33)，并由导线(7)与主机箱(6)相连，风偏角传感器(33) 安装在杆塔的绝缘子串上；在地面设有3G接收天线06)，3G接收天线06)联接主计算机 (27)、键盘( )，并通过导线(30)联接打印机(29) 0
2.根据权利要求1所述的一种输电线路的风偏角在线监测装置，其特征在于所述的主机箱(6)为梯形状，用不锈钢材料制作，主机箱(6)内设有屏蔽机箱(22)、蓄电池04)、 温湿度传感器(31)，并由导线0 联接，在屏蔽机箱0 内为电路板及倾角传感器 (32)，屏蔽机箱02)用铜铝合金材料制作，主机箱为双屏蔽机箱。
3.根据权利要求1所述的一种输电线路的风偏角在线监测装置，其特征在于所述的电路板的电路，由微计算机控制电路(ICl)、模数转换基准电源电路(IC2)、JTAG调试电路(IO)、3G无线通讯模块电路(IC4)、SD存储卡电路(1( )、SIM卡电路(IC6)、太阳能板充电电路(IC7)、风速风向仪电源控制电路(IC8)、倾角传感器电源控制电路(IC9)、串口调试电路(IClO)、风速风向采集电路(ICll)、温湿度采集电路(ICU)、倾角采集电路(IC13)、 视频采集电路(IC14)、电源控制电路(IC15)组成整体电路，各分电路由导线连接。
全文摘要
本发明涉及一种输电线路的风偏角在线监测装置，主要结构包括主机箱、电路板、温湿度传感器、风速风向传感器、倾角传感器、太阳能电池、摄像头、3G通讯天线、避雷针、计算机、打印机，主机箱及摄像头采集的数据经3G无线通讯发送到地面主计算机进行运算、打印，此装置设计先进，结构合理，运行安全稳定可靠，数据翔实准确，误差小，大幅度提高了风偏角预警及风偏故障定位的监控，是十分理想的架空高压输电线路的风偏角在线监测装置，此装置填补了此类技术的科研空白。
文档编号G01B21/22GK102494658SQ20111039907
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月1日 优先权日2011年12月1日
发明者仝步升, 任远, 吕玉祥, 杨北革, 薛辉, 逯海军, 高明 申请人:山西省电力公司大同供电分公司