一种输电线路的脱冰跳跃监测装置和方法与流程

本发明涉及输电线路，尤其是涉及一种输电线路的脱冰跳跃监测装置和方法。

背景技术：

1、输电线路的覆冰和积雪长期以来威胁着电力系统的安全运行，覆冰脱落常引起输电线路导线相间闪络、断线和倒塔等重大事故，对电力系统的安全运行产生严重的危害。

2、目前，输电线路覆冰监测装置一般采用称重法测量覆冰厚度，具体是利用拉力传感器替换绝缘子串上的连接金具，通过拉力传感器的拉力值，利用等值覆冰模型算法，推算出线路的等值覆冰厚度。另外，在杆塔上安装云台摄像机，数据采集主机采用太阳能供电；主机定时开启云台摄像机的电源，定时抓取不同预置位的覆冰图片。

3、当前覆冰监测上常规应用的拉力传感器都是低速低频应用模式，采样间隔固定且时间较长，采样时间短，通常只记录了某个时刻的拉力值；数据采集主机采用太阳能供电，而在覆冰期覆冰监测装置安装区域的太阳能供应较弱，必须采用间隙工作方式。导线脱冰跳跃是指覆冰地区架空导线脱冰时发生的突发性低频率、大幅值的上下跳跃现象，但由于其发生的时间较短，覆冰监测装置通常很难监测到脱冰跳跃过程，无法满足实时监测的需求，影响电力系统的安全运行。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种输电线路的脱冰跳跃监测装置和方法，以解决现有输电线路覆冰装置不能实时监测脱冰跳跃过程从而影响电网稳定运行的技术问题。

2、本发明的目的，可以通过如下技术方案实现：

3、方案一，一种输电线路的脱冰跳跃监测装置，包括：

4、通信连接的拉力采集模块、运动数据采集模块、气象数据采集模块、摄像模块和主控模块；

5、其中，所述拉力采集模块、所述运动数据采集模块和所述摄像模块均设置在输电线路的导线上；所述气象数据采集模块设置在与所述导线同一侧的杆塔上；

6、所述拉力采集模块根据触发信号对所述导线在脱冰跳跃过程中的拉力进行高速采样和高速存储，并将拉力值发送至所述主控模块；

7、所述运动数据采集模块根据所述触发信号对所述导线在脱冰跳跃过程中的运动轨迹数据进行高速采样和高速存储，并将所述运动轨迹数据发送至所述主控模块；

8、所述气象数据采集模块实时采集所述输电线路的气象参数，当满足预设条件时，发送触发信号给所述拉力采集模块、所述运动数据采集模块和所述摄像模块，并将所述气象参数发送至所述主控模块；

9、所述摄像模块根据所述触发信号对脱冰跳跃过程中所述导线的运动过程进行录像并存储，并将录像数据发送至所述主控模块；

10、所述主控模块接收所述拉力值、所述运动轨迹数据、所述气象参数和所述录像数据，对所述输电线路的脱冰跳跃过程进行实时监测。

11、可选地，所述拉力采集模块至少包括：

12、拉力传感器，所述拉力传感器设置在所述输电线路的绝缘子串的高压侧，用于采集所述导线所受的拉力。

13、可选地，所述拉力采集模块、所述运动数据采集模块和所述摄像模块均包括：

14、电流感应电源，用于利用电流互感器并联谐振的导线在线取能，输出二次电压电流，通过限压和限流给锂电池进行充电。

15、可选地，所述拉力采集模块、所述运动数据采集模块、所述气象数据采集模块和所述摄像模块均包括：

16、授时模块，用于实现所述拉力采集模块、所述运动数据采集模块、所述气象数据采集模块和所述摄像模块之间的时钟同步。

17、可选地，所述气象数据采集模块、所述拉力采集模块、所述运动数据采集模块、所述摄像模块之间通过lora通讯协议进行无线通信。

18、方案二，一种输电线路的脱冰跳跃监测方法，应用在方案一所述的输电线路的脱冰跳跃监测装置上，所述方法包括以下步骤：

19、利用拉力采集模块根据触发信号对输电线路的导线在脱冰跳跃过程中的拉力进行高速采样和高速存储，并将拉力值发送至主控模块；

20、利用运动数据采集模块根据所述触发信号对所述导线在脱冰跳跃过程中的运动轨迹数据进行高速采样和高速存储，并将所述运动轨迹数据发送至所述主控模块；

21、利用气象数据采集模块实时采集所述输电线路的气象参数，并将所述气象参数发送至所述主控模块；

22、利用摄像模块根据所述触发信号对脱冰跳跃过程中所述导线的运动过程进行录像并存储，并将录像数据发送至所述主控模块；

23、利用主控模块接收所述拉力值、所述运动轨迹数据、所述气象参数和所述录像数据，对所述输电线路的脱冰跳跃过程进行实时监测。

24、可选地，还包括：

25、利用所述主控模块设置所述拉力采集模块、所述运动数据采集模块、所述气象数据采集模块和所述摄像模块的工作模式及相应的触发条件。

26、可选地，利用所述主控模块设置所述拉力采集模块的工作模式及相应的触发条件，包括：

27、当拉力的稳态数据超过无覆冰时的第一预设比例、且拉力数据在第一预设时间内的跳动百分比超过第二预设比例时，所述主控模块设置所述拉力采集模块开启脱冰跳跃模式；

28、当拉力数据的波动小于第三预设比例、或加速度数据在第二预设时间内均小于第一加速度阈值时，所述主控模块设置所述拉力采集模块停止脱冰跳跃模式。

29、可选地，利用所述主控模块设置所述运动数据采集模块的工作模式及相应的触发条件，包括：

30、当加速度数据的值超过第二加速度阈值时、或拉力的稳态数据超过无覆冰时的第一预设比例时，所述主控模块设置所述运动数据采集模块开启高速采样和高速存储；

31、当加速度数据在第二预设时间内均小于第一加速度阈值时，所述主控模块设置所述运动数据采集模块停止高速采样和高速存储。

32、可选地，利用所述主控模块设置所述摄像模块的工作模式及相应的触发条件，包括：

33、当接收到的气象数据采集模块的环境温度小于第一预设温度、且环境湿度大于第一湿度阈值时，所述主控模块设置所述摄像模块开启加热模式；

34、当所述导线的电流大于等于电流阈值时，所述主控模块设置所述摄像模块开启全天录像模式；

35、当所述导线的电流小于电流阈值时，所述主控模块设置所述摄像模块开启触发录像模式。

36、本发明提供了一种输电线路的脱冰跳跃监测装置和方法，其中装置包括：通信连接的拉力采集模块、运动数据采集模块、气象数据采集模块、摄像模块和主控模块；其中，所述拉力采集模块、所述运动数据采集模块和所述摄像模块均设置在输电线路的导线上；所述气象数据采集模块设置在与所述导线同一侧的杆塔上；所述拉力采集模块根据触发信号对所述导线在脱冰跳跃过程中的拉力进行高速采样和高速存储，并将拉力值发送至所述主控模块；所述运动数据采集模块根据所述触发信号对所述导线在脱冰跳跃过程中的运动轨迹数据进行高速采样和高速存储，并将所述运动轨迹数据发送至所述主控模块；所述气象数据采集模块实时采集所述输电线路的气象参数，当满足预设条件时，发送触发信号给所述拉力采集模块、所述运动数据采集模块和所述摄像模块，并将所述气象参数发送至所述主控模块；所述摄像模块根据所述触发信号对脱冰跳跃过程中所述导线的运动过程进行录像并存储，并将录像数据发送至所述主控模块；所述主控模块接收所述拉力值、所述运动轨迹数据、所述气象参数和所述录像数据，对所述输电线路的脱冰跳跃过程进行实时监测。

37、基于上述技术方案，本发明带来的有益效果是：

38、本发明中的拉力采集模块、运动数据采集模块、气象数据采集模块、摄像模块和主控模块具有现场联网功能，各模块的智能化程度高，具备多种工作模式，既能实现传统覆冰监测装置的功能，还增加了高速采样功能，能对导线脱冰跳跃过程中冲击载荷的影响进行分析。本发明提供的输电线路的脱冰跳跃监测装置，各模块均为小型化设计，各模块自身的重量对导线的负荷及防振动性能影响较小。在接收到气象数据采集模块发送的触发信号后，拉力采集模块和运动数据采集模块能进行高速采样和高速存储，各模块协同运作，能够实现对导线脱冰跳跃的实时监测，保障电力系统的安全稳定运行。

39、本发明中各模块的传感器安装在导线的高压端，能够利用互感器取能技术，实现了电源的免维护，避免了脱冰监测装置在覆冰季，太阳能供应不足问题。