專利名稱：一種架空輸電線路舞動監(jiān)測裝置及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實用新型關(guān)于電力系統(tǒng)的架空輸電線路監(jiān)測技術(shù)，特別是關(guān)于架空輸電 線路的舞動監(jiān)測技術(shù)，具體的講是一種架空輸電線路舞動監(jiān)測裝置及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，架空輸電線路的舞動是導(dǎo)線產(chǎn)生低頻率(0. 1 3Hz)、 大振幅(可達10m以上)的自激振動，它的形成主要取決于三方面因素，即 覆冰、風(fēng)的激勵、線路的結(jié)構(gòu)及參數(shù)。舞動產(chǎn)生的危害是多方面的，輕者發(fā) 生閃烙、跳閘，重者發(fā)生金具及絕緣子損壞，導(dǎo)線斷股、斷線，桿塔螺栓松 動，甚至倒塔，導(dǎo)致重大電網(wǎng)事故。
當(dāng)輸電線路處于易發(fā)生舞動的氣象條件時，極易在導(dǎo)線表面形成單側(cè)覆 冰而使導(dǎo)線的橫截面形狀成為近似橢圓的翼狀。當(dāng)遇有風(fēng)向與線路水平夾角 45°以上的大風(fēng)時，整檔導(dǎo)線在強大風(fēng)力和導(dǎo)線本身機械應(yīng)力的作用下將產(chǎn) 生整體扭轉(zhuǎn)與擺動。導(dǎo)線整體的這種扭轉(zhuǎn)和擺動隨著持續(xù)風(fēng)力的作用而逐漸 加大，慢慢形成橢圓形的運動軌跡當(dāng)扭轉(zhuǎn)加劇并導(dǎo)致導(dǎo)線以較低頻率進行大 幅度上下跳動，即導(dǎo)線舞動時，導(dǎo)線的扭擺現(xiàn)象已不十分明顯，整檔導(dǎo)線的 狀態(tài)表現(xiàn)為定向的波浪式運動，平均每分鐘為20次左右。整檔線路弧垂處的 導(dǎo)線舞動幅值最大可達士O. 1至士l.O倍的弧垂高度。當(dāng)導(dǎo)線舞動開始減弱 時，導(dǎo)線將從上下跳動逐步恢復(fù)為扭轉(zhuǎn)和擺動，并逐漸減弱直至停止。由于 舞動的幅度大，有擺動， 一次持續(xù)很長時間，因此容易引起相間閃絡(luò)、金具 損壞，造成線路跳閘停電或引起燒傷導(dǎo)線、拉倒桿塔、導(dǎo)線折斷等嚴重事故， 從而造成重大經(jīng)濟損失。在很多情況下，由于導(dǎo)線舞動的持續(xù)時間比較長， 即使重合閘成功，也容易再次跳間，發(fā)生短路，作為輸電事故來講，它是惡 性事故。隨著無線通訊技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了微風(fēng)振動、微氣象、線路風(fēng)偏、絕緣
子在線監(jiān)測等技術(shù)。中國實用新型專利申請，公開號為CN1963879A，公開了 一種架空送電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法。該實用新型專利申請所公開的技術(shù) 方案利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)及移動通信網(wǎng)絡(luò)成功解決對電力系統(tǒng)中架空送電線路 微風(fēng)振動及導(dǎo)線溫度、風(fēng)偏角進行在線監(jiān)測與故障診斷。該實用新型專利申 請所公開的技術(shù)方案被合并于此，以作為本實用新型的現(xiàn)有技術(shù)。
中國實用新型專利申請，公開號為CN101038186A的實用新型專利公開 了一種對輸電線路覆冰及舞動的在線預(yù)警裝置，該實用新型專利申請的技術(shù) 方案欲解決導(dǎo)線覆冰重量及導(dǎo)線振動的監(jiān)測。該實用新型專利申請所公開的 技術(shù)方案被合并于此，以作為本實用新型的現(xiàn)有技術(shù)。

實用新型內(nèi)容
本實用新型提供一種架空輸電線路舞動監(jiān)測裝置及系統(tǒng)，以定量的監(jiān)測 架空輸電線路舞動的軌跡、幅值、舞動階次等參數(shù)，并對架空輸電線路舞動 進行在線監(jiān)測。
本實用新型的目的之一是提供一種架空輸電線路舞動監(jiān)測裝置，所述 的裝置包括加速度傳感器、信號調(diào)理單元、無線收發(fā)單元以及電源；所述
的加速度傳感器與所述的信號調(diào)理單元相耦合，所述的信號調(diào)理單元與所述
的無線收發(fā)單元相耦合;其中，所述的加速度傳感器對架空輸電線路導(dǎo)線上 的舞動監(jiān)測點的舞動加速度信號進行監(jiān)測，并將監(jiān)測的加速度信號傳送給所 述的信號調(diào)理單元;所述的信號調(diào)理單元對所述的加速度信號進行信號調(diào)理， 并將生成的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號傳送給所述的無線收發(fā)單元；所述的無線收發(fā)單 元將接收的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號進行無線發(fā)射，并對無線傳輸?shù)目刂浦噶钸M行接 收；所述的電源用于提供工作電能。
本實用新型的目的之二是提供一種架空輸電線路舞動監(jiān)測系統(tǒng)，所述 的系統(tǒng)包括舞動監(jiān)測裝置、基站和遠端服務(wù)器；其中，所述的舞動監(jiān)測裝 置包括加速度傳感器，用于對架空輸電線路導(dǎo)線上的舞動監(jiān)測點的舞動加速度信號進行監(jiān)測；信號調(diào)理單元，用于對所述的加速度信號進行信號調(diào)理， 生成加速度標(biāo)準(zhǔn)信號；無線收發(fā)單元，用于將所述的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號進行無 線發(fā)射；電源，用于提供工作電能；所述的基站用于接收所述的加速度標(biāo)準(zhǔn) 信號，并將接收的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號進行轉(zhuǎn)發(fā)；所述的遠端服務(wù)器包括無線 接收單元，用于接收基站轉(zhuǎn)發(fā)的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號；舞動軌跡生成單元，用于 根據(jù)接收的同一檔導(dǎo)線的不同舞動監(jiān)測點的舞動加速度數(shù)據(jù)進行計算，生成 該檔導(dǎo)線的舞動軌跡。
本實用新型的有益效果在于本實用新型通過在導(dǎo)線上安裝多個內(nèi)置加 速度傳感器的監(jiān)測裝置成功的解決了導(dǎo)線舞動軌跡、幅值、舞動階次等的在 線監(jiān)測。


圖1為本實用新型裝置工作示意圖2為本實用新型裝置結(jié)構(gòu)框圖3為本實用新型裝置實施例1的結(jié)構(gòu)框圖4為本實用新型裝置實施例2的結(jié)構(gòu)框圖5為本實用新型裝置實施例3的結(jié)構(gòu)框圖6為本實用新型舞動軌跡監(jiān)測原理圖7為本實用新型裝置工作流程圖8為本實用新型裝置的電路圖9a、 b為本實用新型裝置的2外殼示意圖10為本實用新型系統(tǒng)的示意圖11為實用新型實施例3的示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖說明實用新型的具體實施方式
。如圖1所示，本實用新型具體實施方式
的舞動監(jiān)測裝置101被安裝在導(dǎo)線上，每根導(dǎo)線上可設(shè)置多個 舞動監(jiān)測點，每個舞動監(jiān)測點對應(yīng)安裝一個舞動監(jiān)測裝置101。基站102與多個舞動監(jiān)測裝置101建立無線通信聯(lián)接。
如圖2所示，舞動監(jiān)測裝置101包括加速度傳感器，用于對架空輸電 線路導(dǎo)線上的舞動監(jiān)測點的舞動加速度信號進行監(jiān)測；信號調(diào)理單元，用于 對所述的加速度信號進行信號調(diào)理，生成加速度標(biāo)準(zhǔn)信號；無線收發(fā)單元， 用于將所述的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號進行無線發(fā)射；電源，用于提供工作電能；存 儲單元，用于對所述的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號進行存儲。舞動監(jiān)測裝置101將監(jiān)測 的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號無線發(fā)送給基站102，基站102對接收的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號 進行轉(zhuǎn)發(fā)。
實施例1
如圖3所示，本實施例的舞動監(jiān)測裝置101包括套裝在導(dǎo)線301上的 高壓抽能電感線圈和電源調(diào)理模塊、加速度傳感器，信號調(diào)理單元、信號控 制與無線收發(fā)模塊。高壓抽能電感線圈從高壓線獲取電能，并通過電源線引 入電源調(diào)理模塊的輸入接口；電源調(diào)理模塊將波動電壓轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的直流電供 給信號調(diào)理模塊和信號控制與無線收發(fā)模塊；信號調(diào)理模塊對加速度傳感器 監(jiān)測并輸入的導(dǎo)線的加速度信號進行濾波、放大處理，并將處理后的標(biāo)準(zhǔn)加 速度電壓信號送入信號控制與無線收發(fā)模塊的輸入接口；信號控制與無線收 發(fā)模塊對輸入標(biāo)準(zhǔn)加速度電壓信號進行AD轉(zhuǎn)換處理后將數(shù)據(jù)直接或通過基 站102發(fā)送到遠端的無線收發(fā)裝置(例如其它監(jiān)測裝置或在線監(jiān)測基站)。
如圖8所示，U2加速度傳感器芯片實現(xiàn)對加速度的測量工作，其各管角 的連接方法為1、 2、 4、 5腳處于懸空狀態(tài)，8腳接電源，3腳接地，電源 與地之間接一個0. luF的電容，6腳和7腳分別為所測加速度值的水平分量 (X)和豎直分量(Y)輸出；U1和U5為電路板的供電單元，給加速度傳感 器提供電源；U5前端的電路為整流率波電路，為整個電路提供一個穩(wěn)定的電 流；U3和U4構(gòu)成了信號放大電路，把U2測得的數(shù)據(jù)進行放大輸出；由J5、 J6組成的電路是整個電路與無限模塊的接口。
如圖7所示，舞動監(jiān)測裝置101內(nèi)部應(yīng)用程序起動后進入運行周期，一個運行周期運行完成后進入下一個周期以至無窮。在一個運行周期內(nèi)，應(yīng)用 程序先打開加速度傳感器的控制電源，進行初始化，，然后打開信號源開關(guān)，
延時一定時間后，開始高速采集加速度信號并存儲到EEPR0M模塊中以保證數(shù) 據(jù)完全，數(shù)據(jù)釆集完畢后，進行時間延遲，以分別向外發(fā)送數(shù)據(jù)(避免數(shù)據(jù) 發(fā)射擁塞)，之后進行時間延遲，判斷是否有基站傳來的控制信息包，如果有 則改變自身的運行參數(shù)；如果沒有則關(guān)閉各信號源開關(guān)，本裝置進入休眠狀 態(tài)。休眠時間間隔到時，進入下一個運行周期，重復(fù)上述過程。在發(fā)送完靜 態(tài)數(shù)據(jù)后和高速采集之前，應(yīng)用程序可以響應(yīng)外部命令改變自身運行參數(shù)。 經(jīng)信號收發(fā)模塊處理后的信號通過天線無線傳送給遠端的無線信號接收裝 置，即上位機，在上位機中對加速度信號進行分析，得出導(dǎo)線的舞動軌跡作 為故障判斷、故障預(yù)測及線路擴容的依據(jù)。
遠端服務(wù)器可通過基站向舞動監(jiān)測裝置101發(fā)送控制指令，改變舞動監(jiān) 測裝置101的運行狀態(tài)和運行參數(shù)，可使舞動監(jiān)測裝置101停止工作而進入 待命狀態(tài)。也能向舞動監(jiān)測裝置101發(fā)送同步指令使多個舞動監(jiān)測裝置101 同步采集數(shù)據(jù)。
如圖9a、 b所示，舞動監(jiān)測裝置101具有外殼901和外殼固定環(huán)902構(gòu) 成。外殼901內(nèi)部承載有舞動監(jiān)測裝置101的電路板，外殼固定環(huán)902套裝 在導(dǎo)線上，以將外殼901固定。
實施例2
如圖4所示，本實施例的舞動監(jiān)測裝置101包括太陽能裝置401、電 源調(diào)理模塊、加速度傳感器、信號調(diào)理模塊、信號控制與無線收發(fā)模塊組成。 太陽能裝置將太陽輻射能轉(zhuǎn)為電能，通過太陽能電池板上的電源線引入電源 調(diào)理模塊的輸入接口；電源調(diào)理模塊將波動電壓轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的直流電供給信號 調(diào)理模塊和信號控制與無線收發(fā)模塊；信號調(diào)理模塊對加速度傳感器輸入的 加速度信號進行濾波、放大處理，并將處理后的標(biāo)準(zhǔn)加速度電壓信號送入信 號控制與無線收發(fā)模塊的輸入接口；信號控制與無線收發(fā)模塊對輸入信號進行AD轉(zhuǎn)換處理后將數(shù)據(jù)直接發(fā)送到遠端的無線收發(fā)裝置(例如其它監(jiān)測裝置 或在線監(jiān)測基站)。
如圖8所示，U2加速度傳感器芯片實現(xiàn)對加速度的測量工作，其各管角 的連接方法為1、 2、 4、 5腳處于懸空狀態(tài)，8腳接電源，3腳接地，電源 與地之間接一個0. luF的電容，6腳和7腳分別為所測加速度值的水平分量 (X)和豎直分量(Y)輸出；U1和U5為電路板的供電單元，給加速度傳感 器提供電源；U5前端的電路為整流率波電路，為整個電路提供一個穩(wěn)定的電 流；U3和U4構(gòu)成了信號放大電路，把U2測得的數(shù)據(jù)進行放大輸出；由J5、 J6組成的電路是整個電路與無限模塊的接口 。
如圖7所示，舞動監(jiān)測裝置101內(nèi)部應(yīng)用程序起動后進入運行周期，一 個運行周期運行完成后進入下一個周期以至無窮。在一個運行周期內(nèi)，應(yīng)用 程序先打開加速度傳感器的控制電源，進行初始化，，然后打開信號源開關(guān)， 延時一定時間后，開始高速采集加速度信號并存儲到EEPR0M模塊中以保證數(shù) 據(jù)完全，數(shù)據(jù)采集完畢后，進行時間延遲，以分別向外發(fā)送數(shù)據(jù)(避免數(shù)據(jù) 發(fā)射擁塞)，之后進行時間延遲，判斷是否有基站傳來的控制信息包，如果有 則改變自身的運行參數(shù)；如果沒有則關(guān)閉各信號源開關(guān)，本裝置進入休眠狀 態(tài)。休眠時間間隔到時，進入下一個運行周期，重復(fù)上述過程。在發(fā)送完靜 態(tài)數(shù)據(jù)后和高速采集之前，應(yīng)用程序可以響應(yīng)外部命令改變自身運行參數(shù)。 經(jīng)信號收發(fā)模塊處理后的信號通過天線無線傳送給遠端的無線信號接收裝 置，即上位機，在上位機中對加速度信號進行分析，得出導(dǎo)線的舞動軌跡作 為故障判斷、故障預(yù)測及線路擴容的依據(jù)。
遠端服務(wù)器可通過基站向舞動監(jiān)測裝置101發(fā)送控制指令，改變舞動監(jiān) 測裝置101的運行狀態(tài)和運行參數(shù)，可使舞動監(jiān)測裝置101停止工作而進入 待命狀態(tài)。也能向舞動監(jiān)測裝置101發(fā)送同步指令使多個舞動監(jiān)測裝置101 同步采集數(shù)據(jù)。
如圖9a、 b所示，舞動監(jiān)測裝置101具有外殼901和外殼固定環(huán)902構(gòu)成。外殼901內(nèi)部承載有舞動監(jiān)測裝置101的電路板，外殼固定環(huán)902套裝 在導(dǎo)線上，以將外殼901固定。
如圖10所示，本實用新型的架空輸電線路舞動監(jiān)測系統(tǒng)包括多個舞 動監(jiān)測裝置IOI、基站102和遠端服務(wù)器103，管理終端104;其中，所述的 舞動監(jiān)測裝置包括加速度傳感器，用于對架空輸電線路導(dǎo)線上的舞動監(jiān)測 點的舞動加速度信號進行監(jiān)測；信號調(diào)理單元，用于對所述的加速度信號進 行信號調(diào)理，生成加速度標(biāo)準(zhǔn)信號；無線收發(fā)單元，用于將所述的加速度標(biāo) 準(zhǔn)信號進行無線發(fā)射；電源，用于提供工作電能；所述的基站用于接收所述 的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號，并將接收的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號進行轉(zhuǎn)發(fā)；所述的遠端服務(wù) 器包括無線接收單元，用于接收基站轉(zhuǎn)發(fā)的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號；舞動軌跡生 成單元，用于根據(jù)接收的同一檔導(dǎo)線的不同舞動監(jiān)測點的舞動加速度數(shù)據(jù)進 行計算，生成該檔導(dǎo)線的舞動軌跡，并在管理終端104上進行顯示輸出。
如圖5所示，所述的舞動監(jiān)測裝置101還包括振動傳感器，用于對架 空輸電線路導(dǎo)線上的舞動監(jiān)測點的振動信號進行監(jiān)測；溫度傳感器，用于對 架空輸電線路導(dǎo)線上的舞動監(jiān)測點的溫度信號進行監(jiān)測；還可包括風(fēng)速傳感 器、風(fēng)向傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、雨量傳感器、雪量傳感器、氣 壓傳感器和光輻射傳感器，用于對所述的架空輸電線路導(dǎo)線所處現(xiàn)場的風(fēng)速 數(shù)據(jù)、風(fēng)向數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)、雨量數(shù)據(jù)、雪量數(shù)據(jù)、氣壓數(shù)據(jù)和 光輻射數(shù)據(jù)等氣象數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。所述的遠端服務(wù)器根據(jù)接收的加速度數(shù)據(jù) 和氣象數(shù)據(jù)生成輸電線路的舞動狀況、等值覆冰厚度以及預(yù)測舞動及覆冰發(fā) 展趨勢，并依據(jù)預(yù)設(shè)報警值進行報警。
實施例3
線路舞動在線監(jiān)測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置、基站和監(jiān)測支持系統(tǒng)。通過 在導(dǎo)線上安裝舞動在線監(jiān)測裝置，采集現(xiàn)場導(dǎo)線舞動的軌跡、幅值、頻率等； 通過在塔上安裝綜合氣象監(jiān)測裝置及載荷振動傳感器，采集現(xiàn)場溫度、濕度、 風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、雨量、光輻射以及導(dǎo)線綜合載荷等參數(shù)；通過GPRS/CDMA無線通訊網(wǎng)絡(luò)將有效參數(shù)傳往遠端監(jiān)控中心；遠端后臺軟件分析系統(tǒng)利用趨 勢分析技術(shù)、人工智能、模糊判斷、疊代技術(shù)等手段對數(shù)據(jù)和桿塔的固有參 數(shù)進行分析處理，推斷出輸電線路的舞動狀況以及等值覆冰厚度；再根據(jù)現(xiàn) 場氣象條件和近期氣象預(yù)報，預(yù)測舞動及覆冰發(fā)展趨勢；依據(jù)運行經(jīng)驗和設(shè) 計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定預(yù)、報警值，采用多種方式預(yù)、報警。
遠端服務(wù)器可通過基站向舞動監(jiān)測裝置101發(fā)送控制指令，改變舞動監(jiān) 測裝置101的運行狀態(tài)和運行參數(shù)，可使舞動監(jiān)測裝置101停止工作而進入 待命狀態(tài)。也能向舞動監(jiān)測裝置101發(fā)送同步指令使多個舞動監(jiān)測裝置101 同步采集數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置101與基站102之間采用短距離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。在每一 現(xiàn)場，只需安裝一臺基站，就可以實現(xiàn)多參數(shù)的信息監(jiān)測和融合，擴展性強、 智能化程度高。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)用廣播數(shù)據(jù)報進行上下報文傳遞，信息 上傳約在l秒鐘內(nèi)即可完成；基站與中心站之間利用移動通信網(wǎng)絡(luò)用數(shù)據(jù)報 進行上下報文傳遞，信息上傳約在3秒鐘左右即可完成。
風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、雨量、氣壓、光輻射的監(jiān)測采用氣象監(jiān)測裝 置來完成，通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將釆集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至基站。
如圖6所示，舞動在線監(jiān)測主要是對舞動軌跡相關(guān)的監(jiān)測，利用加速度傳 感器二次積分進行分析監(jiān)測點處的舞動幅值，通過線扭轉(zhuǎn)角傳感器分析導(dǎo)線 的扭轉(zhuǎn)。通過將多個帶有內(nèi)置加速度傳感器及線扭轉(zhuǎn)角傳感器的監(jiān)測儀放置 于一檔導(dǎo)線內(nèi)的不同位置，判斷各監(jiān)測儀振動信號可判斷出舞動的階次以及 振動的頻率，從而計算出其運動軌跡。
其原理如下，根據(jù)運動學(xué)定律，運動質(zhì)點的位移5的一次微分為質(zhì)點的 運動速度7，兩次微分為質(zhì)點的運動加速度s。反之，若已知質(zhì)點的加速度s ， 則經(jīng)兩次積分可得質(zhì)點的位移6"，艮卩
<formula>formula see original document page 13</formula> 式中5。——起始位移取式的離散化形式<formula>formula see original document page 14</formula>
由于導(dǎo)線在舞動過程中會伴隨有軸向扭動，因此，需扣除由此而產(chǎn)生的 向心加速度&,
故水平向位移為<formula>formula see original document page 14</formula>。
垂直向位移為<formula>formula see original document page 14</formula>式中At~采樣時間間隔；
-采樣數(shù)據(jù)數(shù)；
由L 7向位移合成導(dǎo)線監(jiān)測點切面運動軌跡。
在輸電線路上同一檔距內(nèi)安裝多個加速度傳感器，每一個加速度傳感器 都可以測出其所在點的加速度，分為垂直方向和水平方向，對所測加速度利 用上述方法進行二次積分得出其切面運動軌跡，把多個點處的加速度傳感器 數(shù)據(jù)通過無線傳感器模塊發(fā)送到基站，基站無線收發(fā)模塊完成對經(jīng)過信號調(diào) 理模塊調(diào)理后信號的AD轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理和處理后信號的無線發(fā)送，并通過其 上單片機引腳控制信號調(diào)理模塊的電源通斷，從而實現(xiàn)后端監(jiān)測中心根據(jù)舞 動預(yù)警系統(tǒng)對線路舞動半波數(shù)情況進行計算和分析。
如圖11所示，本實用新型的架空輸電線路舞動監(jiān)測系統(tǒng)包括舞動監(jiān) 測裝置101、氣象監(jiān)測裝置105、基站102和遠端服務(wù)器103，管理終端104; 其中，所述的舞動監(jiān)測裝置包括加速度傳感器，用于對架空輸電線路導(dǎo)線 上的舞動監(jiān)測點的舞動加速度信號進行監(jiān)測；信號調(diào)理單元，用于對所述的 加速度信號進行信號調(diào)理，生成加速度標(biāo)準(zhǔn)信號；無線收發(fā)單元，用于將所 述的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號通過GPRS/CDMA無線通訊網(wǎng)絡(luò)進行無線發(fā)射；電源，用 于提供工作電能。
所述的氣象監(jiān)測裝置105用于對所述導(dǎo)線所處環(huán)境的氣象數(shù)據(jù)進行監(jiān) 測，并將監(jiān)測的氣象數(shù)據(jù)通過GPRS/CDMA無線通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給所述的基站102。如圖8所示，U2加速度傳感器芯片實現(xiàn)對加速度的測量工作，其各管 角的連接方法為1、 2、 4、 5腳處于懸空狀態(tài)，8腳接電源，3腳接地，電 源與地之間接一個0. luF的電容，6腳和7腳分別為所測加速度值的水平分 量(X)和豎直分量(Y)輸出；Ul和U5為電路板的供電單元，給加速度傳 感器提供電源；U5前端的電路為整流率波電路，為整個電路提供一個穩(wěn)定的 電流；U3和U4構(gòu)成了信號放大電路，把U2測得的數(shù)據(jù)進行放大輸出；由J5、 J6組成的電路是整個電路與無限模塊的接口。
所述的基站102用于接收所述的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號和氣象數(shù)據(jù)，并將接收 的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號和氣象數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)發(fā)。
所述的遠端服務(wù)器103包括無線接收單元，用于接收基站轉(zhuǎn)發(fā)的加速 度標(biāo)準(zhǔn)信號；舞動軌跡生成單元，所述的舞動軌跡生成單元包括舞動加速 度算法模塊，用于對動監(jiān)測點的運動加速度a進行兩次積分，運算出舞動監(jiān) 測點的位移S，運算式為
S = + & = Ja^"Q ,式中s。為起始位移；
取式的離散化形式 2*
扣除導(dǎo)線在舞動過程中的軸向扭動產(chǎn)生的向心加速度ae， 則舞動監(jiān)測點的
水平向位移為 <formula>formula see original document page 15</formula>;
垂直向位移為 <formula>formula see original document page 15</formula>;
式中，At為采樣時間間隔；n為采樣數(shù)據(jù)數(shù)；由x、 y合成導(dǎo)線監(jiān)測點 切面舞動軌跡。根據(jù)同一檔導(dǎo)線的不同舞動監(jiān)測點的切面舞動軌跡，行計算 該檔導(dǎo)線的舞動軌跡，并在管理終端104上進行顯示輸出。
氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置包括風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、雨量傳感器、氣壓傳感器和光輻射傳感器，用于對所述的架空輸電 線路導(dǎo)線所處現(xiàn)場的風(fēng)速數(shù)據(jù)、風(fēng)向數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)、雨量數(shù)據(jù)、 氣壓數(shù)據(jù)和光輻射數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。
所述的遠端服務(wù)器根據(jù)所述的舞動軌跡獲取導(dǎo)線的舞動幅值信息和舞 動軌跡半波數(shù)，并根據(jù)所述的加速度數(shù)據(jù)獲取導(dǎo)線的舞動頻率信息；
所述的遠端服務(wù)器根據(jù)導(dǎo)線的舞動軌跡和舞動軌跡半波數(shù)、舞動幅值信 息和舞動頻率信息生成輸電線路的舞動狀況、等值覆冰厚度以及預(yù)測舞動及
覆冰發(fā)展趨勢，并依據(jù)預(yù)設(shè)報警值進行報警。
本實用新型通過對輸電線路舞動軌跡相關(guān)參數(shù)的實時在線監(jiān)測，能及時 發(fā)現(xiàn)線路舞動的發(fā)生，使運行部門及時采取措施，有效預(yù)防其引起的相間閃 絡(luò)、金具損壞，造成線路跳閘停電或引起燒傷導(dǎo)線、拉倒桿塔、導(dǎo)線折斷等 嚴重事故造成的線路破壞。舞動在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用后，可逐步建立起全國輸 電線路舞動信息數(shù)據(jù)庫，不但可以豐富線路設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，為覆冰舞動地 區(qū)線路的設(shè)計提供依據(jù)，更可以減少舞動造成的損失，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定的 運行。
以上具體實施方式
僅用于說明實用新型，而非用于限定實用新型。
權(quán)利要求1.一種架空輸電線路舞動監(jiān)測裝置，其特征是，所述的裝置包括加速度傳感器、信號調(diào)理單元、無線收發(fā)單元以及電源；所述的加速度傳感器與所述的信號調(diào)理單元相耦合，所述的信號調(diào)理單元與所述的無線收發(fā)單元相耦合；其中，所述的加速度傳感器對架空輸電線路導(dǎo)線上的舞動監(jiān)測點的舞動加速度信號進行監(jiān)測，并將監(jiān)測的加速度信號傳送給所述的信號調(diào)理單元；所述的信號調(diào)理單元對所述的加速度信號進行信號調(diào)理，并將生成的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號傳送給所述的無線收發(fā)單元；所述的無線收發(fā)單元將接收的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號進行無線發(fā)射，并對無線傳輸?shù)目刂浦噶钸M行接收；所述的電源用于提供工作電能。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的架空輸電線路舞動監(jiān)測裝置，其特征是，所述 的舞動監(jiān)測裝置還包括存儲單元，與所述的無線收發(fā)單元相連接，用于對所 述的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號進行存儲。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的架空輸電線路舞動監(jiān)測裝置，其特征是， 所述的舞動監(jiān)測裝置還包括溫度傳感器，與所述的信號調(diào)理單元相耦合，用于對架空輸電線路導(dǎo)線上 的舞動監(jiān)測點的溫度信號進行監(jiān)測。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的架空輸電線路舞動監(jiān)測裝置，其特征是，所述 的電源包括高壓抽能單元和電源調(diào)理單元、或太陽能單元和電源調(diào)理單元；所述的高壓抽能單元用于從所述的導(dǎo)線中抽取電能，所述的電源調(diào)理單元 用于對從導(dǎo)線中抽取的電能進行調(diào)理，生成所述的工作電能；所述的太陽能單元用于將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，所述的電源調(diào)理單元用于對 太陽能單元提供的電能進行調(diào)理，生成所述的工作電能。
5. —種架空輸電線路舞動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述的系統(tǒng)包括舞動監(jiān)測裝置、基站和遠端服務(wù)器；其中，所述的舞動監(jiān)測裝置包括加速度傳感器，用于對架空輸電線路導(dǎo)線上的 舞動監(jiān)測點的舞動加速度信號進行監(jiān)測；信號調(diào)理單元，用于對所述的加速度 信號進行信號調(diào)理，生成加速度標(biāo)準(zhǔn)信號；無線收發(fā)單元，用于將所述的加速 度標(biāo)準(zhǔn)信號進行無線發(fā)射；電源，用于提供工作電能；所述的基站用于接收所述的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號，并將接收的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號 進行轉(zhuǎn)發(fā)；所述的遠端服務(wù)器包括無線接收單元，用于接收基站轉(zhuǎn)發(fā)的加速度標(biāo)準(zhǔn) 信號；舞動軌跡生成單元，用于根據(jù)接收的同一檔導(dǎo)線的不同舞動監(jiān)測點的舞 動加速度數(shù)據(jù)進行計算，生成該檔導(dǎo)線的舞動軌跡。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的架空輸電線路舞動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述 的舞動監(jiān)測系統(tǒng)包括多個所述的舞動監(jiān)測裝置，每個所述的舞動監(jiān)測裝置安裝 在架空輸電線路的每根導(dǎo)線的多個舞動監(jiān)測位置上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的架空輸電線路舞動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述 的舞動軌跡生成單元包括舞動加速度算法模塊，用于對動監(jiān)測點的運動加速 度a進行兩次積分，運算出舞動監(jiān)測點的位移S，運算式為-5= If^f+^= J"^"&，式中S。為起始位移；S -丄f aA一 取式的離散化形式 2^扣除導(dǎo)線在舞動過程中的軸向扭動產(chǎn)生的向心加速度aa，則舞動監(jiān)測點的水平向位移為^ ;垂直向位移為 "" ;式中，At為采樣時間間隔；n為采樣數(shù)據(jù)數(shù)；由x、 y合成導(dǎo)線監(jiān)測點切面舞動軌跡。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的架空輸電線路舞動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述的舞動監(jiān)測系統(tǒng)還包括氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置，用于對所述導(dǎo)線所處環(huán)境的氣象數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，并將 監(jiān)測的氣象數(shù)據(jù)無線發(fā)送給所述的基站，所述的基站將接收的氣象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給所述的遠端服務(wù)器；所述的遠端服務(wù)器根據(jù)所述的舞動軌跡獲取導(dǎo)線的舞動幅值信息和舞動 軌跡半波數(shù)，并根據(jù)所述的加速度數(shù)據(jù)獲取導(dǎo)線的舞動頻率信息；所述的遠端服務(wù)器根據(jù)導(dǎo)線的舞動軌跡和舞動軌跡半波數(shù)、舞動幅值信息 和舞動頻率信息生成輸電線路的舞動狀況、等值覆冰厚度以及預(yù)測舞動及覆冰 發(fā)展趨 勢，并依據(jù)預(yù)設(shè)報警值進行報警。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的架空輸電線路舞動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述 的氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置包括風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、雨量傳感器、氣壓 傳感器和光輻射傳感器，用于對所述的架空輸電線路導(dǎo)線所處現(xiàn)場的風(fēng)速數(shù) 據(jù)、風(fēng)向數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)、雨量數(shù)據(jù)、氣壓數(shù)據(jù)和光輻射數(shù)據(jù)進行 監(jiān)測。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的架空輸電線路舞動監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述的舞動監(jiān)測裝置還包括存儲單元，用于對所述的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號進行存儲;振動溫度傳感器，用于對架空輸龜線路導(dǎo)線上的舞動監(jiān)測點的溫度信號進 行監(jiān)測；所述的電源包括高壓抽能單元和電源調(diào)理單元、或太陽能單元和電源調(diào) 理單元；所述的高壓抽能單元用于從所述的導(dǎo)線中抽取電能，所述的電源調(diào)理 元用于對從導(dǎo)線中抽取的電能進行調(diào)理，生成所述的工作電能；所述的太陽能 單元用于將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，所述的電源調(diào)理單元用于對太陽能單元提供的電能進行調(diào)理，生成所述的工作電能；所述的遠端服務(wù)器向所述的舞動監(jiān)測裝置發(fā)送數(shù)據(jù)采集控制指令，所述的 舞動監(jiān)測裝置接收所述的數(shù)據(jù)采集控制指令，并根據(jù)所述的數(shù)據(jù)采集控制指令 改變自身運行狀態(tài)和運行參數(shù)。
專利摘要本實用新型提供一種架空輸電線路舞動監(jiān)測裝置及系統(tǒng)，所述的裝置包括加速度傳感器、信號調(diào)理單元、無線收發(fā)單元以及電源；加速度傳感器與所述的信號調(diào)理單元相耦合，信號調(diào)理單元與所述的無線收發(fā)單元相耦合；其中，所述的加速度傳感器對架空輸電線路導(dǎo)線上的舞動監(jiān)測點的舞動加速度信號進行監(jiān)測，并將監(jiān)測的加速度信號傳送給所述的信號調(diào)理單元；信號調(diào)理單元對所述的加速度信號進行信號調(diào)理，并將生成的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號傳送給所述的無線收發(fā)單元；所述的無線收發(fā)單元將接收的加速度標(biāo)準(zhǔn)信號進行無線發(fā)射；電源用于提供工作電能。以定量的監(jiān)測架空輸電線路舞動的軌跡、幅值、舞動階次等參數(shù)，并對架空輸電線路舞動進行在線監(jiān)測。
文檔編號G01D21/02GK201134152SQ20072019107
公開日2008年10月15日 申請日期2007年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月29日
發(fā)明者于欽剛, 予 張, 倩 張, 翔 李, 李紅旗, 秦小平, 裴冠榮, 郭志廣 申請人:國網(wǎng)北京電力建設(shè)研究院