电力输电设备金属大气腐蚀的巡查装置的制作方法

本发明涉及电力输电设备金属大气腐蚀的巡查装置，用于电力输电设备金属技术监督工作和大气金属腐蚀状态的数据采集。

背景技术：

在高压电网中，输电线路设备部件所用金属较多，其中输电线路角钢塔、钢管塔、横担等金属部件，均采用结构钢基材，表面覆盖层采用热镀锌材料，其基材的表面覆盖层腐蚀程度直接影响金属部件的使用寿命，这些带覆盖层的金属材料在输电线路上长期运行，在大气的各种环境中会腐蚀，尤其是输电线路角钢塔、钢管塔承载受力支撑部件，在大气环境中存在的自然腐蚀等现象，严重时会影响设备寿命和强度，据文献记载，在2008年冰灾中，湖南地区由于线路覆冰而导致大面积倒塔，其主要原因是由于铁塔金属长期腐蚀，导致杆塔结构件强度缺失，又未能及时发现此类缺陷，为此，dl/t1424-2015《电网金属技术监督规程》要求“对750kv及以下电压等级变电站、输电线路中设备及部件的金属腐蚀情况、承载受力支撑部件运行状态，定期进行检查、检测”，现对电网输电线路设备、部件的金属技术监督的方法主要有二种方式，其一是以专业巡查人员在设备现场采用目测、金属构件的腐蚀深度测量巡查的方法为主，进行定性评价，其二是结合放置在电网输电线路设备金属试验挂片，进行腐蚀试验，其试验周期一般分一年、三年、十年，对放置金属试验挂片在实验室采用失重法进行检测，计算出被测金属的腐蚀速率，但由于电网输电线路各设备所处位置分散、两基铁塔相距较远等特点、尤其是输电线路角钢塔、钢管塔的塔头塔身金属角钢构件，塔头距地面较高，还遭受着较强的电磁场的对腐蚀速率影响，现只能通过望远镜粗略的观察金属表面，再之塔身外形结构复杂，使得输电线路铁塔金属腐蚀状态测巡查的专业人员工作量极大，为了避免目测死角，巡查人员经常需登上铁塔进行检查，由于是高空作业，给巡查人员带来较大的安全隐患，金属构件的腐蚀深度测量位置较多，采用金属试验挂片进行腐蚀试验，周期较长，不能有效的掌握其被测金属的腐蚀状态数据，而对于电网设计、运行维护部门需要此类金属大气腐蚀状态数据作为工作依据，本发明使用安装在电网输电线路铁塔上的金属腐蚀速率测量固定端，和巡查人员手持式金属腐蚀速率巡查仪，两者采用2.4g无线网络实现数据通讯，电网输电线路巡查人员在被测铁塔现场地面上，通过手持式金属腐蚀速率巡检仪，进行现场巡查，还提供采用上述电力输电设备金属大气腐蚀的巡查装置的电力输电设备金属大气腐蚀状态巡查方法，可快速的完成被测金属腐蚀状态现场巡查工作，提高工作效率，减轻工作量，避免了巡查人员登上铁塔高空巡查带来的安全隐患。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供了电力输电设备金属大气腐蚀的巡查装置，还提供采用上述电力输电设备金属大气腐蚀的巡查装置的电力输电设备金属大气腐蚀状态巡查方法，用于电力输电设备金属技术监督工作和大气金属腐蚀状态的数据采集，可以解决现有技术对电力输电设备金属大气腐蚀的巡查无在线检测设备的不足，无法及时掌握电力输电设备金属大气腐蚀状态的变化规律，或目测巡查，高空作业安全隐患大、巡查人员工作量大，成本高等不足。

本发明公开了电力输电设备金属大气腐蚀的巡查装置，由装在铁塔上部的金属腐蚀测量端，和手持式巡查仪组成，金属腐蚀测量端由热镀锌材质的金属腐蚀传感器、直流电流表、限流电阻、直流电压表、单片机部件、无线通讯发送部件、温度传感器、湿度传感器、光伏电源组成、采用温度换算，在线测量电阻值变化，手持式巡查仪由无线通讯接收部件、笔记本电脑组成，两者通过2.4g无线网络通讯，线路巡查时用手持式巡查仪在测点地面上接收金属腐蚀测量端实时测量数据，并结合上次测值计算出被测金属的rcorr，还公开了巡查方法：为按周期、湿大气金属腐蚀状态、潮大气金属腐蚀状态巡查，对测点的大气金属腐蚀状态跟踪，完善了检测手段和方评价法。

本发明通过以下技术方案实现：

电力输电设备金属大气腐蚀的巡查装置，由安装在线路铁塔上部的金属腐蚀测量端（1），巡查人员在被测铁塔地面上所用的手持式巡查仪（2）组成，两者采用2.4g无线网络实现数据通讯；其中，金属腐蚀测量端（1），由材料为rznal0.4的热镀锌材质的金属腐蚀传感器、带模拟量输出的直流电流表、限流电阻、带模拟量输出的直流电压表、单片机部件、无线通讯发送部件、温度传感器、湿度传感器、光伏电源组成，其中光伏电源由太阳能电池、蓄电池、电池保护器组成，该光伏电源设有给测量回路用的输出端一、设有给直流电流表供电输出端二、设有给直流电压表供电输出端三、设有给无线通讯发送部件供电输出端四、设有给无线通讯发送部件供电输出端五，其中单片机部件设有模拟量输入端口共四个、串行数字量输出端一个，其中金属腐蚀传感器为rznal0.4的热镀锌材质、外形是长度为50厘米、宽度为2厘米、高度为0.2厘米的金属试片，在长度方向两端均设置有接线端子，金属腐蚀测量电路由用导线分别连接的：光伏电源的输出端一的正极端接直流电流表正极、直流电流表负极接金属腐蚀传感器的接线端子一端、金属腐蚀传感器的接线端子另一端接限流电阻的一端，限流电阻的另一端接光伏电源的输出端一的负极，直流电压表的输入端正极接在金属腐蚀传感器与直流电流表连接的端子上，直流电压表的输入端负极接在金属腐蚀传感器与限流电阻连接的端子上，直流电压表的模拟量输出端用导线连接单片机部件模拟量第一输入端口，直流电流表的模拟量输出端用导线连接单片机部件模拟量第二输入端口，温度传感器输出端用导线连接单片机部件模拟量第三输入端口，湿度传感器输出端用导线连接单片机部件模拟量第四输入端口，单片机部件通过模数转换和计算得到：实时的环境温度值、环境湿度值、经温度换算后的电阻测量值、测量时间，单片机部件的串行数字量输出端用导线与无线通讯发送部件的输入端相连，无线通讯发送部件的输出端将被测数据上传到2.4g无线网络，金属腐蚀测量端（1）将所测的数据上传到2.4g无线网络，所上传的数据中还包含有被测测点的地址编码，其中手持式巡查仪（2），由无线通讯接收部件、笔记本电脑组成，无线通讯接收部件的usb输出端口用usb连接线与笔记本电脑的usb输入口相连，无线通讯接收部件通过无线网络接收被测测点的地址编码、测量时间、环境温度值、环境湿度值、经温度换算后的电阻测量值，手持式巡查仪（2）预设有被测测点的地址编码、被测金属腐蚀传感器初始的长、宽、高外形尺寸、被测金属的电阻率、被测金属的密度数据，手持式巡查仪（2）通过接受到的实施测量数据、预设的数据，经被测金属腐蚀速率计算后，得到所测金属的腐蚀速率数据，其中金属腐蚀测量端（1）电阻计算和换算：先由欧姆定律得到rx=u/i；其中i为直流电流表测值、u为直流电压表测值、rx为电阻实时测值，再进行不同温度的电阻值换算，得到换算后电阻值r=rx*（t+t2）/（t+t1）；其中t1为被测电阻实时温度、t2为换算温度（20℃）、t为被测电阻温度常数、r为换算电阻值，其中在手持式巡查仪（2）的腐蚀速率计算：第一步，进行体积重量计算，由于金属腐蚀传感器用材质为rznal0.4的金属薄板制作而成电阻器，在大气腐蚀过程中，其长度方向两端所设置的接线端子距离已定，只需计算出截面的变化，先计算被测金属腐蚀传感器实时截面，金属腐蚀传感器实时截面计算式为：被测横截面积=该金属的电阻率×长度÷被测金属腐蚀传感器换算后电阻测量值、其中金属电阻率为20℃的金属电阻率、其中被测金属腐蚀传感器换算后电阻测量值为金属腐蚀测量端（1）的实时测量数据；再计算出体积重量，其计算式为：体积重量=长度×被测横截面积×被测金属的密度，第二步，进行金属的腐蚀速率计算：依据上次测量的体积重量，本次测量的体积重量得到金属薄板两次腐蚀测量间隔时间的重量差值△m，使用两次腐蚀测量间隔时间△t、其时间单位为年，结合金属腐蚀传感器的表面积a，计算并显示出所测金属的腐蚀速率，腐蚀速率rcorr计算式为：rcorr=△m÷（a×△t）；完成对被测测点金属大气腐蚀速率检测。

采用上述电力输电设备金属大气腐蚀的巡查装置的电力输电设备金属大气腐蚀状态巡查方法如下：

方法一，按预定周期巡查：分为按实际间隔三个月、实际间隔一年两种情况，通过手持式金属腐蚀速率巡查仪（2）在被测测点现场获取金属的腐蚀速率数据信息，并与被测测点区域设计的被测金属的腐蚀速率值比较，将巡查结果通知相关主管部门，其中按实际间隔一年的巡查，其腐蚀速率可用gb/t19292.4《金属和合金的腐蚀-大气腐蚀性用于评估腐蚀性的标准试样的腐蚀速率的测定》中规定的腐蚀等级，对测点区域腐蚀等级进行评定。

方法二，湿大气金属腐蚀状态巡查：对于连续降雨一天及以上气候进行该测点湿大气金属腐蚀状态巡查，通过巡查中收集的持续降雨前、后两次信息，得到该测点区域湿大气金属腐蚀状态数据，对被测测点区域湿大气金属腐蚀状态进行评价。

方法三，潮大气金属腐蚀状态巡查：对于大气环境温度大于5℃、相对湿度大于被测金属腐蚀临界相对湿度、且相对湿度小于100%的大气环境进行潮大气金属腐蚀状态巡查，通过巡查中收集的上述金属腐蚀信息，按持续时间前、后两次信息，得到该测点区域潮大气金属腐蚀状态数据，对被测测点区域潮大气金属腐蚀状态进行评价。

本发明与现有技术相比的优点在于：

一、按电网运行单位所定的测点，每个测点上安装金属腐蚀测量端（1），当手持式巡查仪（2）进入信号覆盖范围与金属腐蚀测量端（1）自动进行通讯，获取金属腐蚀速率信息，既能快速方便地获取准确的数据，提高巡查的效率，又能降低巡查人员的工作量、难度及成本；

二、2.4ghz频段的无线通讯设备价格低廉、数据传输速度快，特别适用于电网企业对输电线路设备金属大气腐蚀状态开展现场定期巡检工作；

三、手持式巡查仪（2）可放置在被测测点进入信号覆盖范围内地面上，自动进行该项巡查和数据采集，巡查人员还可完成其它线路巡视工作，能进一步降低巡查工作量，提高效率；

四、通过预定周期巡查、湿大气金属腐蚀状态巡查、潮大气金属腐蚀状态巡查方法，对被测测点大气金属腐蚀状态进行数据采集，不同大气环境金属腐蚀状态进行有效的跟踪，为被测测点区域大气金属腐蚀状态评价，提供手段和方法。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当提出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，对被测金属材质还可以做出若干改进和替换。

附图说明

附图1是电力输电设备金属大气腐蚀的巡查装置的结构示意图；

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了电力输电设备金属大气腐蚀的巡查装置，由安装在线路铁塔上部的金属腐蚀测量端（1），巡查人员在被测铁塔地面上所用的手持式巡查仪（2）组成，两者采用2.4g无线网络实现数据通讯；其中，金属腐蚀测量端（1），由材料为rznal0.4的热镀锌材质的金属腐蚀传感器、带模拟量输出的直流电流表、限流电阻、带模拟量输出的直流电压表、单片机部件、无线通讯发送部件、温度传感器、湿度传感器、光伏电源组成，其中光伏电源由太阳能电池、蓄电池、电池保护器组成，该光伏电源设有给测量回路用的输出端一、设有给直流电流表供电输出端二、设有给直流电压表供电输出端三、设有给无线通讯发送部件供电输出端四、设有给无线通讯发送部件供电输出端五，其中单片机部件设有模拟量输入端口共四个、串行数字量输出端一个，其中金属腐蚀传感器为rznal0.4的热镀锌材质、外形是长度为50厘米、宽度为2厘米、高度为0.2厘米的金属试片，在长度方向两端均设置有接线端子，金属腐蚀测量电路由用导线分别连接的：光伏电源的输出端一的正极端接直流电流表正极、直流电流表负极接金属腐蚀传感器的接线端子一端、金属腐蚀传感器的接线端子另一端接限流电阻的一端，限流电阻的另一端接光伏电源的输出端一的负极，直流电压表的输入端正极接在金属腐蚀传感器与直流电流表连接的端子上，直流电压表的输入端负极接在金属腐蚀传感器与限流电阻连接的端子上，直流电压表的模拟量输出端用导线连接单片机部件模拟量第一输入端口，直流电流表的模拟量输出端用导线连接单片机部件模拟量第二输入端口，温度传感器输出端用导线连接单片机部件模拟量第三输入端口，湿度传感器输出端用导线连接单片机部件模拟量第四输入端口，单片机部件通过模数转换和计算得到：实时的环境温度值、环境湿度值、经温度换算后的电阻测量值、测量时间，单片机部件的串行数字量输出端用导线与无线通讯发送部件的输入端相连，无线通讯发送部件的输出端将被测数据上传到2.4g无线网络，金属腐蚀测量端（1）将所测的数据上传到2.4g无线网络，所上传的数据中还包含有被测测点的地址编码，其中手持式巡查仪（2），由无线通讯接收部件、笔记本电脑组成，无线通讯接收部件的usb输出端口用usb连接线与笔记本电脑的usb输入口相连，无线通讯接收部件通过无线网络接收被测测点的地址编码、测量时间、环境温度值、环境湿度值、经温度换算后的电阻测量值，手持式巡查仪（2）预设有被测测点的地址编码、被测金属腐蚀传感器初始的长、宽、高外形尺寸、被测金属的电阻率、被测金属的密度数据，手持式巡查仪（2）通过接受到的实施测量数据、预设的数据，经被测金属腐蚀速率计算后，得到所测金属的腐蚀速率数据，其中金属腐蚀测量端（1）电阻计算和换算：先由欧姆定律得到rx=u/i；其中i为直流电流表测值、u为直流电压表测值、rx为电阻实时测值，再进行不同温度的电阻值换算，得到换算后电阻值r=rx*（t+t2）/（t+t1）；其中t1为被测电阻实时温度、t2为换算温度（20℃）、t为被测电阻温度常数、r为换算电阻值，其中在手持式巡查仪（2）的腐蚀速率计算：第一步，进行体积重量计算，由于金属腐蚀传感器用材质为rznal0.4的金属薄板制作而成电阻器，在大气腐蚀过程中，其长度方向两端所设置的接线端子距离已定，只需计算出截面的变化，先计算被测金属腐蚀传感器实时截面，金属腐蚀传感器实时截面计算式为：被测横截面积=该金属的电阻率×长度÷被测金属腐蚀传感器换算后电阻测量值、其中金属电阻率为20℃的金属电阻率、其中被测金属腐蚀传感器换算后电阻测量值为金属腐蚀测量端（1）的实时测量数据；再计算出体积重量，其计算式为：体积重量=长度×被测横截面积×被测金属的密度，第二步，进行金属的腐蚀速率计算：依据上次测量的体积重量，本次测量的体积重量得到金属薄板两次腐蚀测量间隔时间的重量差值△m，使用两次腐蚀测量间隔时间△t、其时间单位为年，结合金属腐蚀传感器的表面积a，计算并显示出所测金属的腐蚀速率，腐蚀速率rcorr计算式为：rcorr=△m÷（a×△t）；完成对被测测点金属大气腐蚀速率检测。

本方案中采用的直流电流表、限流电阻、带模拟量输出的直流电压表、单片机部件、温度传感器、湿度传感器、光伏电源、以及通过2.4ghz频段通讯的无线通讯发送部件、无线通讯接收部件、笔记本电脑均存在多种市场有售的型号，本领域技术人员可自行选择，不一一列举。

采用上述电力输电设备金属大气腐蚀的巡查装置的电力输电设备金属大气腐蚀状态巡查方法如下：

方法一，按预定周期巡查：分为按实际间隔三个月、实际间隔一年两种情况，通过手持式金属腐蚀速率巡查仪（2）在被测测点现场获取金属的腐蚀速率数据信息，并与被测测点区域设计的被测金属的腐蚀速率值比较，将巡查结果通知相关主管部门，其中按实际间隔一年的巡查，其腐蚀速率可用gb/t19292.4《金属和合金的腐蚀-大气腐蚀性用于评估腐蚀性的标准试样的腐蚀速率的测定》中规定的腐蚀等级，对测点区域腐蚀等级进行评定。

方法二，湿大气金属腐蚀状态巡查：对于连续降雨一天及以上气候进行该测点湿大气金属腐蚀状态巡查，通过巡查中收集的持续降雨前、后两次信息，得到该测点区域湿大气金属腐蚀状态数据，对被测测点区域湿大气金属腐蚀状态进行评价。

方法三，潮大气金属腐蚀状态巡查：对于大气环境温度大于5℃、相对湿度大于被测金属腐蚀临界相对湿度、且相对湿度小于100%的大气环境进行潮大气金属腐蚀状态巡查，通过巡查中收集的上述金属腐蚀信息，按持续时间前、后两次信息，得到该测点区域潮大气金属腐蚀状态数据，对被测测点区域潮大气金属腐蚀状态进行评价。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当提出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换。