专利名称：输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力系统输电线路监控领域，更具体地，本实用新型涉及输电线路导线覆冰及舞动的监控领域。
背景技术：
架空输电导线覆冰是指冷得雨滴或降雪落到低于冰点((TC)导线上凝冰的现象。导线覆冰作为特殊的气象条件，给架空线路的安全运行造成严重影响。由于覆冰载荷过重，造成冰闪跳闸、导线舞动和倒搭断线等事故频繁，直接影响电网的正常运行。架空输电导线舞动是一种低频(0.1 3ΗΖ)、大振幅(>10m)的振动现象，且舞动波为驻波，舞动时全档架空线做大幅度波浪式的震荡，并兼有摆动。导线舞动也是威胁电网安全运行的重要因素。导线舞动会发生诸如:导线电弧烧伤、金具损坏、导线断股、断线、倒塔等事故。2008年初，全国电力系统因雪灾造成的直接经济损失为400亿元，占全国雪灾造成的损失的22.3%。其中，由于覆冰舞动造成输、变电设备的损害，是这次电网受灾比较严重的重要原因之一。此次电网雪灾引起了人们对输电导线覆冰舞动在线监测技术的重视和投入。输电导线覆冰及舞动在线监测系统是线路在线监测技术的重要组成部分之一。目前线路覆冰的发现主要依靠人工巡检，在高压线路分布的区域地形复杂，环境恶劣，给巡检工作带来很大的困难，覆冰及舞动在线监测系统克服了人工巡检带来的危险及困难，大大节省了人力、财力。它取代了造价高、维护困难的观冰站；能准确、翔实地记录现场覆冰过程的相关参数信息，为线路设计、防冰改造提供真实的数据信息参考；对冰害及时预警，提高覆冰区电网运行的安全性。目前，国内外学者在在覆冰及舞动在线监测以及预警技术方面，研制出了一些装置并得以挂线运行。但从国内实际运行情况来看，现有的监测系统还存在许多不足，远没有达到大规模推广应用的程度。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供一种符合输电线路导线监测特点的、可大规模实用化的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统。本实用新型所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统，包括监测主站、数据库计算机和多个监测节点，所述监测主站通过串口与数据库计算机实现数据交互，每个监测节点包括远程通信模块、摄像头、核心处理单元、ZigBee无线模块、拉力传感器单元、倾角传感器单元、气象传感器单元和系统电源；摄像头用于拍摄被监测导线的图像信息，并将所述图像信息发送给核心处理单元，该核心处理单元发射控制信号给摄像头；系统电源用于为核心处理单元、摄像头、ZigBee无线模块和传感器单元提供工作电源；拉力传感器单元带有ZigBee无线模块，所述拉力传感器单元用于检测被监测导线的拉力，并通过ZigBee无线模块将检测到的拉力信息发送给核心处理单元；倾角传感器单元带有ZigBee无线模块，所述倾角传感器单元用于检测被监测导线的倾角，并通过ZigBee无线模块将检测到的倾角信息发送给核心处理单元；气象传感器单元带有ZigBee无线模块,所述气象传感器单元用于检测被监测导线所处环境的气象参数，并通过ZigBee无线模块将检测到的气象参数信息发送给核心处理单元，所述核心处理单元通过远程通信模块与监测主站实现数据交互。所述远程通信模块为GPRS通信模块或者CDMA通信模块。所述气象传感器单元为温度传感器单元、湿度传感器单元、风速传感器单元、风向传感器单元、雨量传感器单元、气压传感器单元、日照强度传感器单元中的一种或多种组
入
口 ο所述监测系统还可以包括通讯监视装置，该通讯监视装置用于监视监测主站与多个监测节点之间的通信状态。所述监测系统还可以包括数据显示装置，该数据显示装置与监测主站通过串口实现数据交互。所述监测节点中还可以包括时钟单元，所述时钟单元输出时钟信号给核心处理单
J Li ο所述监测节点中还可以包括太阳能发电装置、控制器和蓄电池，太阳能发电装置输出电能信号给控制器，控制器将该电能信号整流、滤波之后发送给蓄电池为其充电，控制器还将该蓄电池输出的直流电信号发送给系统电源为其供电。所述监测节点中还可以包括风能发电装置、控制器和蓄电池，风能发电装置输出电能信号给控制器，控制器将该电能信号整流、滤波之后发送给蓄电池为其充电，控制器还将该蓄电池输出的直流电信号发送给系统电源为其供电。所述监测系统还可以包括短信发送装置，所述短信发送装置通过串行通信端口与监控主站连接。本实用新型提供的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统，实时监测输电线路导线气象环境、覆冰厚度及舞动情况，以便运维人员及时发现问题、解决问题。相对于人工巡线方式，在大量降低人力、物力、财力的损耗的同时，提高决策的准确性。其优点在于:I)采用多个监测节点用于监测指定位置的输电线路的导线的状态，且各个监测节点均独立工作，使得在监测主站能够实现对多个监测位置的同步监测。2)多个监测节点采用远程通信模块与监控主站实现远程数据通信。3)每个监测节点均采用太阳能或风能发电装置实现自给供电，使得每个监测节点均能够在野外环境下长期稳定、可靠地工作。4)每个监测节点的各传感器采用无线通信的方式实现数据传输，多个传感器与监测节点的核心处理单元自行组网实现数据交互，传感器易于安装、且安装位置灵活。通过本实用新型，可提供一种可大规模实用化的，监测输电线路导线覆冰及舞动情况的在线监测系统，其采用的监测数据和视频图片信息相结合的方式，可以使运行维护人员准确判断导线覆冰及舞动情况，大大减少人工巡线带来的人力、物力、财力的损耗，提高决策的准确性。
图1是本实用新型所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统的原理框图。[0022]图2是本实用新型所述监测节点的原理框图。
具体实施方式
具体实施方式
一、本实施方式所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统包括监测主站、数据库计算机和多个监测节点，所述监测主站通过串口与数据库计算机实现数据交互，每个监测节点包括远程通信模块、摄像头、核心处理单元、ZigBee无线模块、拉力传感器单元、倾角传感器单元、气象传感器单元和系统电源；摄像头用于拍摄被监测导线的图像信息，并将所述图像信息发送给核心处理单元，该核心处理单元发射控制信号给摄像头；系统电源用于为核心处理单元、摄像头、ZigBee无线模块和传感器单元提供工作电源；拉力传感器单元带有ZigBee无线模块，所述拉力传感器单元用于检测被监测导线的拉力，并通过ZigBee无线模块将检测到的拉力信息发送给核心处理单元；倾角传感器单元带有ZigBee无线模块，所述倾角传感器单元用于检测被监测导线的倾角，并通过ZigBee无线模块将检测到的倾角信息发送给核心处理单元；气象传感器单元带有ZigBee无线模块，所述气象传感器单元用于检测被监测导线所处环境的气象参数，并通过ZigBee无线模块将检测到的气象参数信息发送给核心处理单元，所述核心处理单元通过远程通信模块与监测主站实现数据交互。所述远程通信模块为GPRS通信模块或者CDMA通信模块。所述数据库计算机用于存储监测数据。所述气象传感器可以采集被监测导线所在环境的气象信息，例如可以采用环境的温度、湿度、风速、风向、雨量、气压、日照强度等气象数据，能够为导线覆冰及舞动情况提供计算依据。本实施方式中，每个监测单元中的三个传感器单元均带有ZigBee无线模块，用于实现无线数据传输，这样，可以使传感器单元固定在最佳的测量位置，进而获得更准确可靠的测量数据，而将核心处理单元固定在安全可靠的位置，甚至可以固定在接近地面的安全位置，二者之间通过无线方式实现数据传输。
具体实施方式
二、本实施方式与具体实施方式
一所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统的区别在于，所述监测系统还包括通讯监视装置，该通讯监视装置用于监视监测主站与多个监测节点之间的通信状态。本实施方式增加了数据通信监视装置，能够实现监视监测主站与各个监测节点之间的通讯状态的功能。
具体实施方式
三、本实施方式与具体实施方式
一所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统的区别在于，所述监测系统还包括数据显示装置，该数据显示装置与监测主站通过串口实现数据交互。本实施方式增加的数据显示装置，可是用于显示监测数据，还可以将监测数据采用各种方式显示输出，便于使用者观察以及对数据的分析，例如显示所有历史数据、显示历史数据曲线等等。
具体实施方式
四、本实施方式与具体实施方式
一所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统的区别在于，所述监测节点中还包括时钟单元，所述时钟单元输出时钟信号给核心处理单元。[0033]本实施方式在监测节点中增加的时钟单元，可以提供时间信息，这些时间信息与该监测节点中的各个传感器采集的数据一起发送给监测主机，能够获得与时间相关联的被监测线缆的各种与舞动相关物理参数，更有利于获得被监测的输电线路的导线的舞动情况。
具体实施方式
五、本实施方式与具体实施方式
一所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统的区别在于，所述监测节点中还包括太阳能发电装置、控制器和蓄电池，太阳能发电装置输出电能信号给控制器，控制器将该电能信号整流、滤波之后发送给蓄电池为其充电，控制器还将该蓄电池输出的直流电信号发送给系统电源为其供电。
具体实施方式
六、本实施方式与具体实施方式
一所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统的区别在于，所述监测节点中还包括风能发电装置、控制器和蓄电池，风能发电装置输出电能信号给控制器，控制器将该电能信号整流、滤波之后发送给蓄电池为其充电，控制器还将该蓄电池输出的直流电信号发送给系统电源为其供电。
具体实施方式
五和六所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统，均在监测节点中增加了发电装置，由于输电线路都是在野外环境中，并且输送的都是高压电，因此如果监测节点的工作电源是从所输送的高压线上获取供电信号，需要进行多级的降压处理，所需要的设备复杂，并且所述的电路也会损耗一部分电能。
具体实施方式
四和五是利用了野外环境常有的风能和太阳能两种能源，通过简单的现有常用电路就能够获得检测电路所需要的低压直流电源，从而保证了在线检测单元的工作用电。
具体实施方式
七、本实施方式与具体实施方式
一所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统的区别在于，所述监测系统还包括短信发送装置，所述短信发送装置通过串行通信端口与监控主站连接。本实施方式中增加了短信发送装置，当监测到某监测节点所监测的输电线路的导线出现异常情况时，可以通过该短信发送装置发送短信告警信息给相应的移动终端，进而通知相应的工作人员及时处理，以防止重大事件的发生。
具体实施方式
八、本实施方式与具体实施方式
一所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统的区别在于，所述监测系统还包括报警装置。所述报警装置可以为声音报警装置或者发光报警装置。当发现某监测节点所监测的输电线路的导线出现异常情况时，可以通过该报警装置发出报警信息提示工作人员。
权利要求1.电线路导线覆冰及舞动在线监测系统，其特征在于，所述在线监测系统包括监测主站、数据库计算机和多个监测节点，所述监测主站通过串口与数据库计算机实现数据交互，每个监测节点包括远程通信模块、摄像头、核心处理单元、ZigBee无线模块、拉力传感器单元、倾角传感器单元、气象传感器单元和系统电源；摄像头用于拍摄被监测导线的图像信息，并将所述图像信息发送给核心处理单元，该核心处理单元发射控制信号给摄像头；系统电源用于为核心处理单元、摄像头、ZigBee无线模块和传感器单元提供工作电源；拉力传感器单元带有ZigBee无线模块，所述拉力传感器单元用于检测被监测导线的拉力，并通过ZigBee无线模块将检测到的拉力信息发送给核心处理单元；倾角传感器单元带有ZigBee无线模块，所述倾角传感器单元用于检测被监测导线的倾角，并通过ZigBee无线模块将检测到的倾角信息发送给核心处理单元；气象传感器单元带有ZigBee无线模块,所述气象传感器单元用于检测被监测导线所处环境的气象参数，并通过ZigBee无线模块将检测到的气象参数信息发送给核心处理单元，所述核心处理单元通过远程通信模块与监测主站实现数据交互。
2.根据权利要求1所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统，其特征在于，所述远程通信模块为GPRS通信模块或者CDMA通信模块。
3.根据权利要求1所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统，其特征在于，所述气象传感器单元为温度传感器单元、湿度传感器单元、风速传感器单元、风向传感器单元、雨量传感器单元、气压传感器单元、日照强度传感器单元中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括通讯监视装置，该通讯监视装置用于监视监测主站与多个监测节点之间的通信状态。
5.根据权利要求1所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括数据显示装置，该数据显示装置与监测主站通过串口实现数据交互。
6.根据权利要求1所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统，其特征在于，所述监测节点中还包括时钟单元，所述时钟单元输出时钟信号给核心处理单元。
7.根据权利要求1所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统，其特征在于，所述监测节点中还包括太阳能发电装置、控制器和蓄电池，太阳能发电装置输出电能信号给控制器，控制器将该电能信号整流、滤波之后发送给蓄电池为其充电，控制器还将该蓄电池输出的直流电信号发送给系统电源为其供电。
8.根据权利要求1所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统，其特征在于，所述监测节点中还包括风能发电装置、控制器和蓄电池，风能发电装置输出电能信号给控制器，控制器将该电能信号整流、滤波之后发送给蓄电池为其充电，控制器还将该蓄电池输出的直流电信号发送给系统电源为其供电。
9.根据权利要求1所述的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括短信发送装置，所述短信发送装置通过串行通信端口与监控主站连接。
专利摘要输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统，涉及电力系统输电线路监控领域。本实用新型提供一种符合输电线路导线监测特点的、可大规模实用化的输电线路导线覆冰及舞动在线监测系统。本实用新型的监测主站通过串口与数据库计算机实现数据交互，每个监测节点中的摄像头用于拍摄被监测导线的图像信息，该摄像头通过串口与核心处理单元实现数据交互，拉力传感器单元用于检测被监测导线的拉力；倾角传感器单元用于检测被监测导线的倾角；气象传感器单元用于检测被监测导线所处环境的气象参数，拉力传感器单元、倾角传感器单元、气象传感器单元和核心处理单元通过无线信号实现数据交互，核心处理单元通过远程通信模块与监测主站实现数据交互。
文档编号G01D21/02GK202928616SQ201220697070
公开日2013年5月8日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者卢嘉祥, 安勇, 刘成印, 李勇刚, 郝慎军, 魏华, 马顺成, 丁鲁昌, 聂其兵, 李金峰, 张宗峰, 郭伟红, 何凯, 刘伟, 王雪琪 申请人:山东电力集团公司日照电力公司, 日照阳光电力设计有限公司, 山东工商学院