一種無(wú)線通信電力輸電線路的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種無(wú)線通信電力輸電線路的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，屬于網(wǎng)絡(luò)通信與電氣【技術(shù)領(lǐng)域】，該系統(tǒng)包括管理終端主站、電力線路檢測(cè)裝置和無(wú)線通訊裝置；電力線路檢測(cè)裝置包括太陽(yáng)能供電單元、傳感器單元和中央處理器單元；傳感器單元包括溫濕度傳感器、大氣壓力傳感器、風(fēng)速傳感器、拉力傳感器和電壓傳感器，電力線路檢測(cè)裝置通過(guò)無(wú)線通訊裝置與管理終端主站進(jìn)行無(wú)線通訊。有益效果：本發(fā)明實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、濕度、風(fēng)速、氣壓等氣象要素及線路張力，并將采集到的各類氣候參數(shù)及其變化狀況實(shí)時(shí)傳送到信息中心，準(zhǔn)確地反映特定輸電線路走廊的微氣象環(huán)境，降低人工巡檢強(qiáng)度，提高設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)信息效率，給輸電線路故障判斷、預(yù)防及研究帶來(lái)便利。
【專利說(shuō)明】—種無(wú)線通信電力輸電線路的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)通信與電氣【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種無(wú)線通信電力輸電線路的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]2008年春節(jié)期間發(fā)生在我國(guó)南方的冰雪天氣，造成湖南、江西、貴州、湖北、廣西、浙江及安徽等省的供電主網(wǎng)部分或全部中斷，部分省市的電網(wǎng)甚至退出大電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行。這次冰雪天氣造成的大停電，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了巨大損失，其主要原因在于各省主要高壓輸電線路無(wú)法承載超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)冰厚度，以至于輸電線路重量大增，最終拉倒高壓輸電桿塔形成供電中斷。同時(shí)，高壓輸電線路大都處于地理環(huán)境惡劣的野外，搶險(xiǎn)工作難以展開，恢復(fù)性工作進(jìn)度緩慢。
[0003]現(xiàn)有除冰技術(shù)主要就是中斷對(duì)外輸電，用超過(guò)正常強(qiáng)度的電流加熱架空輸電線路，使上面的覆冰融化，問(wèn)題是要中斷傳輸電力，導(dǎo)線加熱溫升不能準(zhǔn)確控制。如果我們能過(guò)測(cè)量或者預(yù)測(cè)輸電線的環(huán)境參數(shù)，及時(shí)采取措施，可以避免更大的損失。
[0004]成本較低的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，使我們以較低成本檢測(cè)線塔的環(huán)境參數(shù)成為可能。我們可以利用傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，使用工業(yè)用中央控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞和處理，每隔幾百米乃至數(shù)公里輸電線塔都裝上這樣的裝置，可以實(shí)時(shí)的得到有關(guān)輸電線的各個(gè)點(diǎn)的環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、氣壓、線拉力等，通過(guò)對(duì)這些參數(shù)的測(cè)定來(lái)測(cè)量和預(yù)測(cè)線路的結(jié)冰情況，還可以保證操作員在遠(yuǎn)距離對(duì)輸電線進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有相似產(chǎn)品都是通過(guò)GPRS來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是受到GPRS的覆蓋范圍，同時(shí)還有每月固定的通訊成本限制，無(wú)法進(jìn)行普及。我們要開發(fā)一種不依賴于GPRS信號(hào)，同時(shí)又是免費(fèi)的能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的產(chǎn)品O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種無(wú)線通信電力輸電線路的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]—種無(wú)線通信電力輸電線路的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括有多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)的管理終端主站，匯聚節(jié)點(diǎn)包括協(xié)調(diào)器、GPRS模塊和上位機(jī)，協(xié)調(diào)器的輸出端連接GPRS模塊的輸入端，GPRS模塊的輸出端連接上位機(jī)；
[0008]該系統(tǒng)還包括電力線路檢測(cè)裝置和無(wú)線通訊裝置；
[0009]所述電力線路檢測(cè)裝置位于輸電線塔塔頂?shù)姆览籽b置下方，包括太陽(yáng)能供電單元、傳感器單元和中央處理器單元；
[0010]所述太陽(yáng)能供電單元包括光伏發(fā)電模塊，蓄電池儲(chǔ)能模塊和電源管理模塊(包括:穩(wěn)壓輸出模塊，供電選擇電路)；光伏發(fā)電模塊的控制端和蓄電池儲(chǔ)能模塊的控制端均連接至電源管理模塊的輸出端；[0011]所述傳感器單元包括溫濕度傳感器、大氣壓力傳感器、風(fēng)速傳感器、拉力傳感器和電壓傳感器；拉力傳感器和電壓傳感器分別安裝在輸電線塔的輸電線路上，風(fēng)速傳感器安裝在輸電線塔塔頂?shù)姆览籽b置的正下方，溫濕度傳感器和大氣壓力傳感器均安裝在輸電線塔所在環(huán)境內(nèi)；
[0012]所述無(wú)線通訊裝置安裝在輸電線塔的塔頂；
[0013]所述溫濕度傳感器的輸出端、大氣壓力傳感器輸出端、風(fēng)速傳感器輸出端、拉力傳感器輸出端和電壓傳感器輸出端均連接至中央處理器單兀的輸入端，光伏發(fā)電模塊的輸出端和蓄電池儲(chǔ)能模塊的輸出端分別連接傳感器單元的供電端、中央處理器單元的供電端和無(wú)線通訊裝置的供電端，中央處理器單元的信號(hào)輸出端連接無(wú)線通訊裝置的輸入端，中央處理器單元的控制輸出端連接電源管理模塊的輸入端；
[0014]所述電力線路檢測(cè)裝置通過(guò)無(wú)線通訊裝置與管理終端主站進(jìn)行無(wú)線通訊。
[0015]所述電源管理模塊包括供電選擇電路和穩(wěn)壓輸出模塊，供電選擇電路的輸入端連接中央處理器單兀的控制輸出端，供電選擇電路的輸出端連接穩(wěn)壓輸出模塊的輸入端，穩(wěn)壓輸出模塊的輸出端分別連接光伏發(fā)電模塊的控制端和蓄電池儲(chǔ)能模塊的控制端。
[0016]所述電力線路檢測(cè)裝置通過(guò)無(wú)線通訊裝置與管理終端主站的協(xié)調(diào)器建立無(wú)線通τΗ ο
[0017]采用所述的無(wú)線通信電力輸電線路的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)的方法，包括以下步驟:
[0018]步驟1:在上位機(jī)設(shè)定電力輸電線路監(jiān)測(cè)參數(shù)的基準(zhǔn)指標(biāo)，所述監(jiān)測(cè)參數(shù)包括環(huán)境參數(shù)和電氣參數(shù)，環(huán)境參數(shù)的基準(zhǔn)指標(biāo)包括基準(zhǔn)環(huán)境溫度τη、基準(zhǔn)環(huán)境濕度Hn、基準(zhǔn)環(huán)境大氣壓ATMn、基準(zhǔn)風(fēng)速Vn、基準(zhǔn)張力Ln，電氣參數(shù)的基準(zhǔn)指標(biāo)為基準(zhǔn)對(duì)地電壓Un ；
[0019]步驟2:光伏發(fā)電模塊和蓄電池儲(chǔ)能模塊同時(shí)為傳感器單元、中央處理器單元和無(wú)線通訊裝置供電；
[0020]步驟3:采集電力輸電線路的環(huán)境溫度Tm、環(huán)境濕度Hm、環(huán)境大氣壓ATMm、風(fēng)速Vm、張力L111和對(duì)地電壓Um ；
[0021]步驟4:通過(guò)無(wú)線通訊裝置將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至管理終端主站的上位機(jī)；
[0022]步驟5:上位機(jī)根據(jù)采集到的環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、環(huán)境大氣壓、風(fēng)速、張力和對(duì)地電壓對(duì)電力輸電線路的工作狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià):分別計(jì)算環(huán)境溫度評(píng)價(jià)指標(biāo)、環(huán)境濕度評(píng)價(jià)指標(biāo)、環(huán)境大氣壓評(píng)價(jià)指標(biāo)、風(fēng)速評(píng)價(jià)指標(biāo)、張力評(píng)價(jià)指標(biāo)和對(duì)地電壓評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)這些評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算輸電線路的綜合參數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)，若綜合參數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)在[-5%, 5%]范圍內(nèi)，則當(dāng)前電力輸電線路處于正常工作狀態(tài)，否則當(dāng)前電力輸電線路處于非正常工作狀態(tài)；
[0023]環(huán)境溫度評(píng)價(jià)指標(biāo)
【權(quán)利要求】
1.一種無(wú)線通信電力輸電線路的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括有多個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)的管理終端主站，匯聚節(jié)點(diǎn)包括協(xié)調(diào)器、GPRS模塊和上位機(jī)，協(xié)調(diào)器的輸出端連接GPRS模塊的輸入端，GPRS模塊的輸出端連接上位機(jī)，其特征在于:還包括電力線路檢測(cè)裝置和無(wú)線通訊裝置； 所述電力線路檢測(cè)裝置位于輸電線塔塔頂?shù)姆览籽b置下方，包括太陽(yáng)能供電單元、傳感器單元和中央處理器單元； 所述太陽(yáng)能供電單元包括光伏發(fā)電模塊，蓄電池儲(chǔ)能模塊和電源管理模塊；光伏發(fā)電模塊的控制端和蓄電池儲(chǔ)能模塊的控制端均連接至電源管理模塊的輸出端； 所述傳感器單元包括溫濕度傳感器、大氣壓力傳感器、風(fēng)速傳感器、拉力傳感器和電壓傳感器；拉力傳感器和電壓傳感器分別安裝在輸電線塔的輸電線路上，風(fēng)速傳感器安裝在輸電線塔塔頂?shù)姆览籽b置的正下方，溫濕度傳感器和大氣壓力傳感器均安裝在輸電線塔所在環(huán)境內(nèi)； 所述無(wú)線通訊裝置安裝在輸電線塔的塔頂； 所述溫濕度傳感器的輸出端、大氣壓力傳感器輸出端、風(fēng)速傳感器輸出端、拉力傳感器輸出端和電壓傳感器輸出端均連接至中央處理器單兀的輸入端，光伏發(fā)電模塊的輸出端和蓄電池儲(chǔ)能模塊的輸出端分別連接傳感器單元的供電端、中央處理器單元的供電端和無(wú)線通訊裝置的供電端，中央處理器單元的信號(hào)輸出端連接無(wú)線通訊裝置的輸入端，中央處理器單元的控制輸出端連接電源管理模塊的輸入端； 所述電力線路檢測(cè)裝置通過(guò)無(wú)線通訊裝置與管理終端主站進(jìn)行無(wú)線通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線通信電力輸電線路的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述電源管理模塊包括供電選擇電路和穩(wěn)壓輸出模塊，供電選擇電路的輸入端連接中央處理器單兀的控制輸出端，供電選擇電路的輸出端連接穩(wěn)壓輸出模塊的輸入端，穩(wěn)壓輸出模塊的輸出端分別連接光伏發(fā)電模塊的控制端和蓄電池儲(chǔ)能模塊的控制端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所示的無(wú)線通信電力輸電線路的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述電力線路檢測(cè)裝置通過(guò)無(wú)線通訊裝置與管理終端主站的協(xié)調(diào)器建立無(wú)線通訊。
4.采用權(quán)利要求1所述的無(wú)線通信電力輸電線路的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:在上位機(jī)設(shè)定電力輸電線路監(jiān)測(cè)參數(shù)的基準(zhǔn)指標(biāo)，所述監(jiān)測(cè)參數(shù)包括環(huán)境參數(shù)和電氣參數(shù)，環(huán)境參數(shù)的基準(zhǔn)指標(biāo)包括基準(zhǔn)環(huán)境溫度Tn、基準(zhǔn)環(huán)境濕度Hn、基準(zhǔn)環(huán)境大氣壓ATMn、基準(zhǔn)風(fēng)速Vn、基準(zhǔn)張力Ln，電氣參數(shù)的基準(zhǔn)指標(biāo)為基準(zhǔn)對(duì)地電壓Un ； 步驟2:光伏發(fā)電模塊和蓄電池儲(chǔ)能模塊同時(shí)為傳感器單元、中央處理器單元和無(wú)線通訊裝置供電；步驟3:采集電力輸電線路的環(huán)境溫度Tm、環(huán)境濕度Hm、環(huán)境大氣壓AT1、風(fēng)速￥111、張力Lm和對(duì)地電壓Um ;步驟4:通過(guò)無(wú)線通訊裝置將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至管理終端主站的上位機(jī)；步驟5:上位機(jī)根據(jù)采集到的環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、環(huán)境大氣壓、風(fēng)速、張力和對(duì)地電壓對(duì)電力輸電線路的工作狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià):分別計(jì)算環(huán)境溫度評(píng)價(jià)指標(biāo)、環(huán)境濕度評(píng)價(jià)指標(biāo)、環(huán)境大氣壓評(píng)價(jià)指標(biāo)、風(fēng)速評(píng)價(jià)指標(biāo)、張力評(píng)價(jià)指標(biāo)和對(duì)地電壓評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)這些評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算輸電線路的綜合參數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)，若綜合參數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)在[-5%, 5%]范圍內(nèi)，則當(dāng)前電力輸電線路處于正常工作狀態(tài)，否則當(dāng)前電力輸電線路處于非正常工作狀態(tài)； 環(huán)境溫度評(píng)價(jià)指標(biāo)TINDEX = TM-TN/TN



(I環(huán)境濕度評(píng)價(jià)指標(biāo)
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK103604464SQ201310602992
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】張曉慧, 陳曉明, 李松松, 趙琰, 張東, 王剛, 郭靖, 馬義 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工程學(xué)院