基于导线温度的导线弧垂测量装置及测量方法

基于导线温度的导线弧垂测量装置及测量方法
【专利摘要】本发明公开的基于导线温度的导线弧垂测量装置，包括中心控制模块，中心控制模块上分别连接有温度传感器a、温度传感器b、电源模块、ZigBee通讯模块。本发明还公开了基于导线温度的导线弧垂测量方法，主要利用温度传感器a和温度传感器b采集导线温度和空气温度，然后将采集到的导线温度和空气温度传给中心控制模块，中心控制模块计算得到输电导线的弧垂值。本发明的基于导线温度的导线弧垂测量装置及测量方法能实时监测导线弧垂的变化，并能将监测数据传输到监测中心，出现异常及时报警。
【专利说明】基于导线温度的导线弧垂测量装置及测量方法

【技术领域】
[0001] 本发明属于输变电设备监测【技术领域】，涉及一种基于导线温度的导线弧垂测量装 置，本发明还涉及采用上述基于导线温度的导线弧垂测量装置测量弧垂的方法。

【背景技术】
[0002] 输电线路弧垂是线路设计和运行的主要指标，关系到线路的运行安全，因此必须 控制在设计规定的范围内。由于线路运行负荷和周围环境的变化都会造成线路弧垂的变 化，过大的弧垂不但会造成事故隐患，也限制了线路的输送能力，特别是在交叉跨越和人烟 密集地段。近年我国社会经济快速发展，人民生活水平提高，对电能的需求也不断增加。且 伴随特高压输电工程的开展，输电线路的电荷负载也随之加重，可提高电力传输导线的允 许运行温度，增加电力传输导线的动态热容等级，部分输电线路的允许温度已经由7(TC提 高到8(TC，该时线路弧垂就成为主要的制约因素，需要对弧垂进行校验或实时监测，W确保 线路运行和被跨越设备的安全。
[0003] 目前，测量导线弧垂所采用的装置复杂，操作不方便，并且测量时所需参数多，测 得的弧垂精确度低，工作量还大。


【发明内容】

[0004] 本发明的目的是提供一种基于导线温度的导线弧垂测量装置，解决了现有技术中 存在的测量导线弧垂装置复杂、所测参数多导致测得的弧垂精确度低的问题。
[0005] 本发明的另一目的在于提供采用上述基于导线温度的导线弧垂测量装置测量弧 垂的方法。
[0006] 本发明所采用的技术方案是，基于导线温度的导线弧垂测量装置，包括中也控制 模块，中也控制模块上分别连接有温度传感器a、温度传感器b、电源模块、Zi浊ee通讯模 块。
[0007] 本发明的特点还在于，
[0008] 中也控制模块为MSP430单片机。
[0009] 温度传感器a和温度传感器b均采用DALLAS公司的DS18B20。
[0010] 电源模块采用导线互感取能加裡电池的供电方式。
[0011] 本发明所采用的另一技术方案是，基于导线温度的导线弧垂测量装置测量弧垂的 测量方法，具体按照W下步骤实施：
[0012]步骤1、温度传感器a采集导线温度，温度传感器b采集空气温度，温度传感器a和 温度传感器b分别将采集到的导线温度和空气温度传给中也控制模块；
[0013] 步骤2、在中也控制模块中进行计算，得到输电导线的弧垂值。
[0014] 本发明另一技术方案的特点还在于，
[0015] 步骤2中具体计算过程如下：
[0016] 若把在杆培上的导线看成是一条理想的、柔软的、载荷沿导线长均匀分布的息链 线，则导线息链线方程为：

【权利要求】
1. 基于导线温度的导线弧垂测量装置，其特征在于，包括中心控制模块（I)，中心控制 模块（1)上分别连接有温度传感器a (2)、温度传感器b (5)、电源模块（3)、ZigBee通讯模块 ⑷。
2. 根据权利要求1所述的基于导线温度的导线弧垂测量装置，其特征在于，所述中心 控制模块（1)为MSP430单片机。
3. 根据权利要求1所述的基于导线温度的导线弧垂测量装置，其特征在于，所述温度 传感器a (2)和所述温度传感器b (5)均采用DALLAS公司的DS18B20。
4. 根据权利要求1所述的基于导线温度的导线弧垂测量装置，其特征在于，所述电源 模块（3)采用导线互感取能加锂电池的供电方式。
5. 基于导线温度的导线弧垂测量装置方法，其特征在于，采用基于导线温度的导线弧 垂测量装置，其结构为： 包括中心控制模块（1)，中心控制模块（1)上分别连接有温度传感器a(2)、温度传感器 b (5)、电源模块（3)、ZigBee通讯模块⑷；所述中心控制模块（1)为MSP430单片机；所述温度传感器a (2)和所述温度传感器b (5)均采用DALLAS公司的DS18B20 ;所述电源模块（3)采用导线互感取能加锂电池的供电方式；具体按照以下步骤实施：步骤1、温度传感器a(2)采集导线温度，温度传感器b(5)采集空气温度，温度传感器 a(2)和温度传感器b(5)分别将采集到的导线温度和空气温度传给中心控制模块（1);步骤2、在中心控制模块（1)中进行计算，得到输电导线的弧垂值。
6. 根据权利要求5所述基于导线温度的导线弧垂测量方法，其特征在于，所述步骤2中 具体计算过程如下： 把在杆塔上的导线看成是一条理想的、柔软的、载荷沿导线长均匀分布的悬链线，则导 线悬链线方程为：
式中，y :导线上任意点P的纵坐标；X :导线上任意点P的横坐标；〇 C1 :导线最低点的应 力；g:沿导线均匀分布的比载；当悬点高差h与档距1之比h/l〈0. 1时，将上式按级数展开并略去高次项，得到导线任 意点的纵坐标的平抛物线近似计算公式为：
导线悬挂点不等高时，设档距为1，比载为g，最低点的应力为OwP(Xj)为导线上任 意点，A(xa, yA)、B(xb, yB)为导线的两个悬点；由以上公式得，A点与B点的纵坐标分别为：
A与B的高度差Ah为：
对于一档导线，设档距为1，导线温度由原来的t。变为t。'，导线最低点水平应力由原来 的变为〇n，线长从L1/变化到Ln，导线温度发生变化时，导线线长由于热胀冷缩也发生变 化，这个变化过程表示为：Ln = [1+a (t； -tc)]Lm,式中，t。为温度传感器b (5)采集的空气温度，t。'为温度传感器a (2)采集的导线温度；在一定气象条件下，导线的线长表达式为：
式中，a :导线的线膨胀系数，1/°C ; 0 :导线的温升，°C ;从导线状态方程中，求出〇 n，将〇 n代入A与B的高度差公式求出xA和xB，再将xA和 xB代入导线最低点0点的弧垂公式，求得导线最低点的弧垂；将求得的弧垂通过ZigBee通讯模块（4)发送到杆塔监测装置，再通过WiFi/Winmax/ RS485发送到输电线路状态监测代理，最后通过GPRS/CDMA/3G/0PGW将弧垂值发送到监控 中心。
【文档编号】G01B21/02GK104359438SQ201410541934
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】黄新波, 周柯宏, 郑心心 申请人:西安工程大学