输电线路覆冰自动监视装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及电力传输【技术领域】，具体公开了一种输电线路覆冰自动监视装置，包括传感器组和微机控制箱，传感器组包括用于测量模拟导线覆冰重量的拉力传感器、用于测量输电线路运行环境温度、湿度和风速的温湿度传感器和风速的风速传感器，微机控制箱包括变送器组、A/D转换器、中央处理器、通信接口和电源，变送器组与传感器组连接并通过A/D转换器与中央处理器连接，通信接口与中央处理器连接。本发明通过传感器组采集模拟导线的覆冰重量以及输电线路运行环境的温度、湿度和风速，并通过中央处理器计算出输电线路的覆冰厚度和覆冰发展情况，然后通过通信接口将相关数据发送给监控中心，实现了对输电线路覆冰情况的自动、有效、实时监视。
【专利说明】输电线路覆冰自动监视装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电力输送【技术领域】，尤其涉及一种输电线路覆冰自动监视装置。
【背景技术】
[0002]为了保证输电线路在冰冻季节的运行安全，防止线路因覆冰发生倒杆等事故，电力系统需要及时掌握输电线路覆冰的情况。
[0003]目前，现有技术中的监视方法主要有以下两种:一种方法是设立融冰监视哨，在融冰监视哨架设接近导线实际运行情况的模拟导线，安排值班人员，值班人员按照哨所汇报制度和气象冰情观测制度人工定时测量和汇报模拟导线覆冰厚度和相关气象等信息，模拟导线覆冰平均厚度认定为导线覆冰厚度，模拟导线覆冰厚度由人工用游标卡尺进行测量，这种测量方式存在着一些不足之处，每次测量需要对架设在空中的模拟导线放下来，测量完毕需要重新安装，在严寒的冰冻季节和崇山峻岭中，人工测量劳动强度大，作业环境恶劣，尤其夜间工作，难以保证按时准确测量，而且，不同规格的导线和地线在相同运行环境下覆冰厚度不一致，用一种规格的模拟导线不能准确反映不同规格导线的覆冰情况，线路融冰后，模拟导线需要人工除冰，增加了人工工作量；另一种方法采用电视图像监视，但是这种的方法成本较高，而且，电视摄像头在冰冻环境下，图像清晰度不高，不能准确判断覆冰状况，因此其应用难以普及推广。
【发明内容】
[0004](一 )要解决的技术问题
[0005]本发明的目的是提供一种输电线路覆冰自动监视装置，以克服现有技术中无法对输电线路的覆冰情况进行自动且有效监视的问题。
[0006]( 二 )技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种输电线路覆冰自动监视装置，包括传感器组和微机控制箱；
[0008]所述传感器组包括用于测量模拟导线覆冰重量的拉力传感器、用于测量输电线路运行环境温度和湿度的温湿度传感器以及用于测量输电线路运行环境风速的风速传感器；
[0009]所述微机控制箱包括变送器组、A/D转换器、中央处理器、通信接口和电源；
[0010]所述变送器组与所述传感器组连接并通过所述A/D转换器与所述中央处理器连接;
[0011]所述中央处理器用于接收所述传感器组采集的模拟导线的覆冰重量以及输电线路运行环境的温度、湿度和风速，并根据输电线路中导线的圆柱体形状和规格计算出导线的覆冰厚度和覆冰发展情况；
[0012]所述通信接口与所述中央处理器连接，用于将所述中央处理器计算的导线的覆冰厚度和覆冰发展情况发送给监控中心。
[0013]优选地，所述拉力传感器为两个且分别安装在模拟导线两端的悬挂杆中间，所述拉力传感器的上方设有防护罩。
[0014]优选地，所述变送器组包括与所述拉力传感器连接的拉力变送器、与所述温湿度传感器连接的温湿度变送器以及与所述风速传感器连接的风速变送器。
[0015]优选地，所述电源为蓄电池，所述变送器组还包括与所述蓄电池连接的电压变送器，所述电压变送器用于监视所述蓄电池的电压。
[0016]优选地，所述通信接口通过移动电话拨号方式、光纤传输方式或卫星电话方式向监控中心发送数据。
[0017]优选地，所述微机控制箱还包括存储器，所述存储器与所述中央处理器连接，用于储存采集的数据。
[0018]优选地，所述微机控制箱还包括显示屏，所述显示屏与所述中央处理器连接，用于实时显示采集的数据。
[0019]优选地，所述微机控制箱还包括打印机，所述打印机与所述中央处理器连接，用于打印采集的数据。
[0020]优选地，所述微机控制箱还包括操作键盘，所述操作键盘与所述中央处理器连接，用于输入操作指令。
[0021]优选地，所述输电线路覆冰自动监视装置的各元件均为低能耗的工业级电子元器件，所述工业级电子元器件的低温运行温度为_25°C。
[0022](三)有益效果
[0023]本发明的输电线路覆冰自动监视装置能够在冰冻季节，通过传感器组采集模拟导线的覆冰重量以及输电线路运行环境的温度、湿度和风速，并通过中央处理器计算出输电线路的覆冰厚度和覆冰发展情况，然后通过通信接口将相关数据发送给监控中心，整个监视过程均能够由装置单独完成，实现了对输电线路覆冰情况的自动、有效、实时监视，完全满足了电力部门对输电线路覆冰预警和监测的要求，同时还实现了哨所无人值班，极大地降低了在恶劣环境下的劳动强度和安全风险，这种输电线路覆冰自动监视装置能够适用于各种输电线路，易于推广使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例的输电线路覆冰自动监视装置的连接框图；
[0025]图2为本发明实施例的输电线路覆冰自动监视装置的拉力传感器与模拟导线的安装示意图；
[0026]图3为本发明实施例的输电线路覆冰自动监视装置计算输电线路的圆柱体形状导线的覆冰厚度的示意图。
[0027]图中，101:拉力传感器；102:拉力传感器；103:防护罩;200:微机控制箱；211:温湿度变送器；212:风速变送器；213:拉力变送器；214:电压变送器；220:A/D转换器；230:中央控制器；240:通信接口 ；250:电源；260:存储器；270:显示屏；280:打印机；290:操作键盘；300:模拟导线；400:悬挂杆。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0029]如图1所示，本实施例的输电线路覆冰自动监视系统包括:传感器组(图中未示出全部)和微机控制箱200。
[0030]所述传感器组包括:用于测量模拟导线覆冰重量的拉力传感器(拉力传感器101和拉力传感器102)、用于测量输电线路运行环境温度和湿度的温湿度传感器(图中未示出)以及用于测量输电线路运行环境风速的风速传感器(图中未示出)。
[0031]如图2所示，所述拉力传感器为两个(即拉力传感器101和拉力传感器102)且分别安装在模拟导线300两端的悬挂杆400中间，为了减少风力影响模拟导线300的称重，悬挂杆400要求有防风摆的强度且上部固定，为了防止冰凌短接拉力传感器101和拉力传感器102,拉力传感器101和拉力传感器102的上方均设有防护罩103。所述拉力传感器其实用于称重模拟导线300的重量(包括模拟导线300本身的重量和模拟导线300上的覆冰的重量)，通过微机控制箱200中的中央处理器230的计算，从而得到模拟导线300上的覆冰的重量，另外，模拟导线300的重量为拉力传感器101和拉力传感器102的感应重量之和。拉力传感器101和拉力传感器102为电阻型传感器，感应的电阻值经电缆输入微机控制箱200中的拉力变送器213，然后经A/D转换器220传输给中央处理器230。
[0032]微机控制箱200包括:变送器组、A/D转换器220、中央处理器230、通信接口 240、电源250、存储器260、显示屏270、打印机280和操作键盘290。
[0033]所述变送器组通过电缆与所述传感器组连接并通过A/D转换器220与中央处理器230连接，所述变送器组和A/D转换器220用于将所述传感器组采集的信息转换并传输给中央处理器230。所述变送器组包括:与拉力传感器101和拉力传感器102连接的拉力变送器213、与所述温湿度传感器连接的温湿度变送器211、与所述风速传感器连接的风速变送器212以及与电源250连接的电压变送器214。
[0034]电源250用于为整个装置供电，电源250可以为蓄电池，电压变送器214与所述蓄电池连接，电压变送器214用于监视所述蓄电池的电压，当所述蓄电池的电压下降到影响装置工作前，由装置报警，提醒相关人员及时更换蓄电池。
[0035]存储器260与中央处理器230连接，用于储存采集的数据，显示屏270与中央处理器230连接，用于实时显示采集的数据，打印机280与中央处理器230连接，用于打印采集的数据，操作键盘290与中央处理器230连接，用于输入操作指令，以完成装置工作状态的转换、初始数据的录入以及数据的查看和打印等操作。
[0036]中央处理器230用于接收所述传感器组采集的模拟导线的覆冰重量以及输电线路运行环境的温度、湿度和风速，并根据输电线路中导线的圆柱体形状和规格计算出不同规格导线的覆冰厚度，并计算一定时间段内覆冰的发展情况(如覆冰发展速度，单位时间内覆冰厚度的增加数)，通过中央处理器230可以完成对采集和计算的数据的保存、显示、打印、报警，并通过通信接口 240远传至监控中心。
[0037]通信接口 240与中央处理器230连接，用于将中央处理器230计算的导线的覆冰厚度和覆冰发展情况发送给监控中心。通信接口 240可以通过移动电话拨号方式、光纤传输方式或卫星电话方式等通信方式向监控中心发送数据，其中，移动电话拨号方式用于移动电话信号覆盖地区，光纤传输方式利用电力系统随输电线路架设的光缆进行通信，卫星电话方式可用于输电线路无光缆同时无移动电话信号的地点，具体选择哪种通信方式应根据实际情况来选择或确定。
[0038]本实施例的输电线路覆冰自动监视装置的工作过程为:
[0039](I)初始数据录入，开机后，按键选择运行参数设置，输入不同规格导线和地线的截面半径、模拟导线长度，保存退出。
[0040](2)称重模拟导线覆冰前重量，并保存。
[0041](3)转为运行状态，实时采集模拟导线覆冰后的重量和当地温度、湿度、风向、风速，同时通过采集装置电源电压，监视装置电源工作状态。
[0042]本实施例的输电线路覆冰自动监视装置的中央处理器中的关于覆冰厚度的相关算法为:
[0043](I)计算覆冰重量W
[0044]W = W2-W1
[0045]W2:覆冰后重量
[0046]Wl:覆冰前模拟导线自重
[0047](2)计算覆冰厚度D
[0048]D =」W/TTph + R — Ri
[0049]W:覆冰重量
[0050]P:冰密度，取 0.9g/cm3
[0051]h:圆柱体高度，即模拟导线长度
[0052]R1:圆柱体内径即模拟导线截面半径
[0053]本发明在书店线路融冰后，开始新的输电线路覆冰监视时，因不考虑导线大小对覆冰的影响，因此不需对模拟导线除冰，装置只需保存模拟导线在输电线路完成融冰时刻的覆冰重量，通过计算监视时段模拟导线覆冰增加的重量即可。
[0054]虽然模拟导线覆冰与实际导线覆冰情况由于导线发热、风速、线径大小对覆冰速度的影响等因素造成差异，但本方法能方便地实现对输电线路的实时监测，完全满足电力部门输电线路覆冰预警、监测的要求。
[0055]本发明的输电线路覆冰自动监视装置能够在冰冻季节，通过传感器组采集模拟导线的覆冰重量以及输电线路运行环境的温度、湿度和风速，并通过中央处理器计算出输电线路的覆冰厚度和覆冰发展情况，然后通过通信接口将相关数据发送给监控中心，整个监视过程均能够由装置单独完成，实现了对输电线路覆冰情况的自动、有效、实时监视，完全满足了电力部门对输电线路覆冰预警和监测的要求，同时还实现了哨所无人值班，极大地降低了在恶劣环境下的劳动强度和安全风险，这种输电线路覆冰自动监视装置能够适用于各种输电线路，易于推广使用。
[0056]本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
【权利要求】
1.一种输电线路覆冰自动监视装置，其特征在于，包括传感器组和微机控制箱； 所述传感器组包括用于测量模拟导线覆冰重量的拉力传感器、用于测量输电线路运行环境温度和湿度的温湿度传感器以及用于测量输电线路运行环境风速的风速传感器； 所述微机控制箱包括变送器组、A/D转换器、中央处理器、通信接口和电源； 所述变送器组与所述传感器组连接并通过所述A/D转换器与所述中央处理器连接； 所述中央处理器用于接收所述传感器组采集的模拟导线的覆冰重量以及输电线路运行环境的温度、湿度和风速，并根据输电线路中导线的圆柱体形状和规格计算出导线的覆冰厚度和覆冰发展情况； 所述通信接口与所述中央处理器连接，用于将所述中央处理器计算的导线的覆冰厚度和覆冰发展情况发送给监控中心。
2.根据权利要求1所述的输电线路覆冰自动监视装置，其特征在于，所述拉力传感器为两个且分别安装在模拟导线两端的悬挂杆中间，所述拉力传感器的上方设有防护罩。
3.根据权利要求1所述的输电线路覆冰自动监视装置，其特征在于，所述变送器组包括与所述拉力传感器连接的拉力变送器、与所述温湿度传感器连接的温湿度变送器以及与所述风速传感器连接的风速变送器。
4.根据权利要求3所述的输电线路覆冰自动监视装置，其特征在于，所述电源为蓄电池，所述变送器组还包括与所述蓄电池连接的电压变送器，所述电压变送器用于监视所述蓄电池的电压。
5.根据权利要求1所述的输电线路覆冰自动监视装置，其特征在于，所述通信接口通过移动电话拨号方式、光纤传输方式或卫星电话方式向监控中心发送数据。
6.根据权利要求1所述的输电线路覆冰自动监视装置，其特征在于，所述微机控制箱还包括存储器，所述存储器与所述中央处理器连接，用于储存采集的数据。
7.根据权利要求1所述的输电线路覆冰自动监视装置，其特征在于，所述微机控制箱还包括显示屏，所述显示屏与所述中央处理器连接，用于实时显示采集的数据。
8.根据权利要求1所述的输电线路覆冰自动监视装置，其特征在于，所述微机控制箱还包括打印机，所述打印机与所述中央处理器连接，用于打印采集的数据。
9.根据权利要求1所述的输电线路覆冰自动监视装置，其特征在于，所述微机控制箱还包括操作键盘，所述操作键盘与所述中央处理器连接，用于输入操作指令。
10.根据权利要求1-9中任何一项所述的输电线路覆冰自动监视装置，其特征在于，所述输电线路覆冰自动监视装置的各元件均为低能耗的工业级电子元器件，所述工业级电子元器件的低温运行温度为_25°C。
【文档编号】G01B21/08GK104296802SQ201410365768
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】李厚勋, 夏斌 申请人:国网湖南省电力公司益阳供电分公司