本發(fā)明涉及輸電線路監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輸電線路風擺預警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

輸電是用變壓器將發(fā)電機發(fā)出的電能升壓后，再經(jīng)斷路器等控制設(shè)備接入輸電線路來實現(xiàn)。按結(jié)構(gòu)形式，輸電線路分為架空輸電線路和電纜線路。架空輸電線路由線路桿塔、導線、絕緣子、線路金具、拉線、桿塔基礎(chǔ)、接地裝置等構(gòu)成，架設(shè)在地面之上。按照輸送電流的性質(zhì)，輸電分為交流輸電和直流輸電。19世紀80年代首先成功地實現(xiàn)了直流輸電。但由于直流輸電的電壓在當時技術(shù)條件下難于繼續(xù)提高，以致輸電能力和效益受到限制。19世紀末，直流輸電逐步為交流輸電所代替。交流輸電的成功，迎來了20世紀電氣化社會的新時代。

目前，處于野外的高壓輸電線路桿塔可能由于風力等原因?qū)е聯(lián)p毀。每年各地都有局部地區(qū)遭遇風災導致倒桿停電事故發(fā)生。而導致桿塔損毀的風力，可能是由于地形等因素形成的高強度陣風。這種特定地點、突發(fā)性的風力在氣象部門是沒有記錄和預測的，這對于災害突然發(fā)生時無法做到及時反映，將災害造成的損失降至最低，且對于災害不能做到預測，不能對于地區(qū)性的風力情況進行很好的監(jiān)測以及歷史分析。

公開號為103869381A的發(fā)明公開了一種輸電線路風速監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測桿塔等設(shè)備風力以及溫、濕度。太陽能板與太陽能蓄電池連接，太陽能蓄電池、風速風向傳感器、溫濕度傳感器、存儲器、GPRS通訊模塊接入微處理器，微處理器與存儲器、GPRS通訊模塊集成在電路板上，電路板與風速風向傳感器、溫濕度傳感器和太陽能板、太陽能蓄電池及其安裝附件共同組成測量通訊裝置，多個測量通訊裝置安裝在桿塔上，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)和與服務(wù)器連接的監(jiān)控后臺通訊。該發(fā)明能夠?qū)F(xiàn)場的風力進行實時監(jiān)測，但是其自發(fā)電的原理是通過太陽能電池板來轉(zhuǎn)換太陽能，這在陰雨連綿的南方經(jīng)常會因為太陽能不足而導致設(shè)備停電，即使是在北方遇到惡劣天氣也會導致設(shè)備停用。

公開號為106355322A的發(fā)明公開了一種電網(wǎng)環(huán)境災害在線監(jiān)測平臺，包括監(jiān)測中心和與其相連接的移動式監(jiān)測單元，所述移動式監(jiān)測單元包括沿電網(wǎng)線路設(shè)置的架空軌道、所述架空軌道上設(shè)置的移動機構(gòu)、所述移動機構(gòu)上設(shè)置監(jiān)測終端，所述監(jiān)測終端包括傳感器模塊、控制模塊、視頻監(jiān)測模塊和第一通信模塊，所述移動機構(gòu)上設(shè)置定位裝置，所述傳感器模塊包括溫度傳感器、濕度傳感器、明火傳感器、雨量傳感器、風速傳感器。該發(fā)明可以對風力進行監(jiān)測，但是其采用的是移動監(jiān)測的方式，在大風區(qū)域監(jiān)測時危險性較大，不利于在多風的輸電線路區(qū)域進行布設(shè)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問題是提供一種輸電線路風擺預警系統(tǒng)，可以轉(zhuǎn)換風能與太陽能供設(shè)備使用，對能源的轉(zhuǎn)換利用效率高，大大降低了運維的成本。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種輸電線路風擺預警系統(tǒng)，包括在桿塔上設(shè)置的風速監(jiān)測模塊、控制模塊、通信模塊以及電源模塊，所述電源模塊包括自發(fā)電機構(gòu)、充放電控制器和蓄電池，所述自發(fā)電機構(gòu)包括設(shè)置在所述桿塔上的立柱，所述立柱的頂端設(shè)置支撐板，所述支撐板上端與所述立柱鉸接，所述支撐板下端通過伸縮機構(gòu)與所述立柱的下部連接，所述伸縮機構(gòu)的兩端通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)與所述支撐板和立柱連接，所述支撐板的外側(cè)通過壓電懸臂梁設(shè)置太陽能發(fā)電模塊，輸電線路上設(shè)置風擺監(jiān)測模塊，所述控制模塊與所述風速監(jiān)測模塊、通信模塊、充放電控制器、伸縮機構(gòu)和風擺監(jiān)測模塊連接，所述壓電懸臂梁和太陽能發(fā)電模塊分別通過所述充放電控制器與所述蓄電池連接。

進一步的，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括設(shè)置在所述立柱和支撐板上設(shè)置的第一軸承、所述伸縮機構(gòu)兩端設(shè)置的第二軸承以及連接所述第一軸承和第二軸承的旋轉(zhuǎn)桿。

進一步的，所述立柱下方設(shè)置放倒機構(gòu),所述放倒機構(gòu)包括設(shè)置在桿塔上對所述立柱進行支撐的旋轉(zhuǎn)基座，所述旋轉(zhuǎn)基座的一側(cè)設(shè)置橫臂，所述立柱的下部設(shè)置第一放倒軸承，所述橫臂上對應(yīng)所述第一放倒軸承設(shè)置第二放倒軸承，所述第一放倒軸承和第二放倒軸承通過液壓桿連接。

進一步的，所述控制模塊包括單片機，所述通信模塊包括GPRS模塊，所述風速監(jiān)測模塊包括風速傳感器。

進一步的，所述太陽能發(fā)電模塊通過太陽能控制器與所述充放電控制器連接。

進一步的，所述太陽能發(fā)電模塊包括通過壓電懸臂梁設(shè)置的太陽能電池板，所述太陽能電池板與所述支撐板之間在所述壓電懸臂梁上設(shè)置溫度控制板，所述溫度控制板上設(shè)置溫度發(fā)電機構(gòu)，所述溫度發(fā)電機構(gòu)與所述充放電控制器連接。

進一步的，所述溫度控制板包括太陽能集熱板，所述溫度發(fā)電機構(gòu)包括所述溫度控制板內(nèi)側(cè)面設(shè)置的溫差發(fā)電片，所述溫差發(fā)電片的熱端與所述溫度控制板連接。

進一步的，所述風擺監(jiān)測模塊包括所述輸電線路上設(shè)置的固定機構(gòu)，所述固定機構(gòu)上設(shè)置陀螺儀和加速度傳感器，所述陀螺儀和加速度傳感器與所述控制模塊連接。

進一步的，所述固定機構(gòu)包括輸電線路上粘接的最少兩個固定環(huán)，所述固定環(huán)表面設(shè)置凸塊，所述固定環(huán)上套設(shè)一圈卡環(huán)，所述卡環(huán)內(nèi)表面對應(yīng)所述凸塊設(shè)置凹槽，所述卡環(huán)上設(shè)置橫臂，若干個所述橫臂上設(shè)置安裝筒，所述安裝筒內(nèi)設(shè)置所述陀螺儀和加速度傳感器。

進一步的，所述安裝筒內(nèi)設(shè)置與所述陀螺儀和加速度傳感器相連接的第一藍牙模塊，所述控制模塊連接設(shè)置第二藍牙模塊。

進一步的，所述安裝筒內(nèi)設(shè)置震動發(fā)電模塊，所述震動發(fā)電模塊包括所述安裝筒中部設(shè)置的擋板，所述擋板與所述安裝筒端部之間設(shè)置壓電片，所述壓電片中間設(shè)置配重塊。

本發(fā)明提供了一種輸電線路風擺預警系統(tǒng)，風速監(jiān)測模塊可以對輸電線路周邊的風力進行監(jiān)測，在大風天氣下可以向控制中心發(fā)出大風警報，使得工作人員能夠提前做好反映，在出現(xiàn)事故時及時搶修，降低災害造成的損失。目前在風擺預警系統(tǒng)中的電源供應(yīng)都是通過太陽能或者現(xiàn)場更換電池來實現(xiàn)，但是更換電池增加了工作人員的巡查次數(shù)，而太陽能發(fā)電的電量供應(yīng)不足，特別是在大風區(qū)域天氣經(jīng)常為陰天，發(fā)電量不足使得設(shè)備經(jīng)常關(guān)閉，導致監(jiān)測的效果較差。本發(fā)明通過風致振動發(fā)電以及太陽能發(fā)電兩者結(jié)合從而對設(shè)備進行供電，在天氣較好時轉(zhuǎn)化太陽能，在天氣較差時則將風力轉(zhuǎn)換為電能，保證電能的充足供應(yīng)。桿塔上設(shè)置立柱，立柱頂端設(shè)置支撐板，支撐板上端與立柱鉸接，而下部通過伸縮機構(gòu)與立柱連接，支撐板上通過壓電懸臂梁設(shè)置太陽能發(fā)電模塊，這樣在陽光充足時通過伸縮機構(gòu)將支撐板頂起，使得太陽能發(fā)電模塊可以截取更大面積的陽光，而大風天氣下伸縮機構(gòu)收回，使得支撐板豎向設(shè)置，可以截留更多的風力來發(fā)電，保證發(fā)電量的最大化。輸電線路上還設(shè)置風擺監(jiān)測模塊，可以對線路的搖擺情況進行監(jiān)測，這樣還能對控制中心發(fā)出風擺警報。充放電控制器有多種輸入與輸出，可以滿足將轉(zhuǎn)換的電能存儲在蓄電池內(nèi)，蓄電池與系統(tǒng)的其他用電設(shè)備也通過充放電控制器連接，并將蓄電池內(nèi)的電能轉(zhuǎn)換為不同的電壓等級供現(xiàn)場不同的設(shè)備使用。

本發(fā)明可以轉(zhuǎn)換風能與太陽能供設(shè)備使用，對能源的轉(zhuǎn)換利用效率高，大大降低了運維的成本，使得對輸電線路周邊的風力以及線路的擺動情況進行常態(tài)化監(jiān)測，提高事故的反映速度，大大降低了風力災害所造成的的損失。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述：

圖1是本發(fā)明輸電線路風擺預警系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明太陽能發(fā)電模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明放倒機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明固定機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明風擺監(jiān)測模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合圖1至圖7對本發(fā)明技術(shù)方案進一步展示，具體實施方式如下：

實施例一

如圖1至圖3所示：本實施例提供了一種輸電線路風擺預警系統(tǒng)，包括在桿塔16上設(shè)置的風速監(jiān)測模塊5、控制模塊2、通信模塊1以及電源模塊，所述電源模塊包括自發(fā)電機構(gòu)8、充放電控制器3和蓄電池4，所述自發(fā)電機構(gòu)8包括設(shè)置在所述桿塔16上的立柱14，所述立柱14的頂端設(shè)置支撐板13，所述支撐板13上端與所述立柱14鉸接，所述支撐板13下端通過伸縮機構(gòu)15與所述立柱14的下部連接，所述伸縮機構(gòu)15的兩端通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)7與所述支撐板13和立柱14連接，所述支撐板13的外側(cè)通過壓電懸臂梁12設(shè)置太陽能發(fā)電模塊，輸電線路30上設(shè)置風擺監(jiān)測模塊6，所述控制模塊2與所述風速監(jiān)測模塊5、通信模塊1、充放電控制器3、伸縮機構(gòu)15和風擺監(jiān)測模塊6連接，所述壓電懸臂梁12和太陽能發(fā)電模塊分別通過所述充放電控制器3與所述蓄電池4連接。

風速監(jiān)測模塊可以對輸電線路周邊的風力進行監(jiān)測，在大風天氣下可以向控制中心發(fā)出大風警報，使得工作人員能夠提前做好反映，在出現(xiàn)事故時及時搶修，降低災害造成的損失。目前在風擺預警系統(tǒng)中的電源供應(yīng)都是通過太陽能或者現(xiàn)場更換電池來實現(xiàn)，但是更換電池增加了工作人員的巡查次數(shù)，而太陽能發(fā)電的電量供應(yīng)不足，特別是在大風區(qū)域天氣經(jīng)常為陰天，發(fā)電量不足使得設(shè)備經(jīng)常關(guān)閉，導致監(jiān)測的效果較差。本發(fā)明通過風致振動發(fā)電以及太陽能發(fā)電兩者結(jié)合從而對設(shè)備進行供電，在天氣較好時轉(zhuǎn)化太陽能，在天氣較差時則將風力轉(zhuǎn)換為電能，保證電能的充足供應(yīng)。桿塔上設(shè)置立柱，立柱頂端設(shè)置支撐板，支撐板上端與立柱鉸接，而下部通過伸縮機構(gòu)與立柱連接，支撐板上通過壓電懸臂梁設(shè)置太陽能發(fā)電模塊，這樣在陽光充足時通過伸縮機構(gòu)將支撐板頂起，使得太陽能發(fā)電模塊可以截取更大面積的陽光，而大風天氣下伸縮機構(gòu)收回，使得支撐板豎向設(shè)置，可以截留更多的風力來發(fā)電，保證發(fā)電量的最大化。立柱下方設(shè)置放倒機構(gòu)，這是考慮到風力很強時可能會對設(shè)備造成損壞，通過將整個裝置放倒，這樣截留風力的面積變到最小，避免大風將設(shè)備損壞。輸電線路上還設(shè)置風擺監(jiān)測模塊，可以對線路的搖擺情況進行監(jiān)測，這樣還能對控制中心發(fā)出風擺警報。充放電控制器有多種輸入與輸出，可以滿足將轉(zhuǎn)換的電能存儲在蓄電池內(nèi)，蓄電池與系統(tǒng)的其他用電設(shè)備也通過充放電控制器連接，并將蓄電池內(nèi)的電能轉(zhuǎn)換為不同的電壓等級供現(xiàn)場不同的設(shè)備使用。

所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)7包括設(shè)置在所述立柱14和支撐板13上設(shè)置的第一軸承19、所述伸縮機構(gòu)15兩端設(shè)置的第二軸承21以及連接所述第一軸承19和第二軸承21的旋轉(zhuǎn)桿20。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)是為了調(diào)整伸縮機構(gòu)的角度，因為在支撐板旋轉(zhuǎn)的過程中伸縮機構(gòu)與立柱和支撐板的角度會發(fā)生變化，其機構(gòu)是立柱和支撐板上設(shè)置第一軸承，伸縮機構(gòu)的兩端設(shè)置第二軸承，第一軸承和第二軸承通過旋轉(zhuǎn)桿連接，這樣伸縮機構(gòu)的角度便可以對應(yīng)立柱和支撐板進行改變。

所述控制模塊2包括單片機，所述通信模塊1包括GPRS模塊，所述風速監(jiān)測模塊5包括風速傳感器。單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)，控制功能強大。GPRS模塊用來通信可以保證通信的距離以及實現(xiàn)無線通信，風速監(jiān)測模塊采用風速傳感器來對桿塔周邊的風速進行監(jiān)測。

實施例二

如圖5所示：其與實施例一的區(qū)別在于：

所述立柱14下方設(shè)置放倒機構(gòu)9，所述放倒機構(gòu)9包括設(shè)置在桿塔16上對所述立柱14進行支撐的旋轉(zhuǎn)基座23，所述旋轉(zhuǎn)基座23的一側(cè)設(shè)置橫臂26，所述立柱14的下部設(shè)置第一放倒軸承24，所述橫臂26上對應(yīng)所述第一放倒軸承24設(shè)置第二放倒軸承27，所述第一放倒軸承24和第二放倒軸承27通過液壓桿25連接。立柱下方設(shè)置放倒機構(gòu)，這是考慮到風力很強時可能會對設(shè)備造成損壞，通過將整個裝置放倒，這樣截留風力的面積變到最小，避免大風將設(shè)備損壞。立柱通過旋轉(zhuǎn)基座與桿塔旋轉(zhuǎn)連接，在基座的一側(cè)設(shè)置橫臂，橫臂與立柱間設(shè)置液壓桿，這樣通過液壓桿便可以控制立柱的傾斜角度，在風大時便可將立柱放倒，從而減小大風對設(shè)備的危害。

實施例三

如圖4所示：其與實施例一的區(qū)別在于：

所述太陽能發(fā)電模塊通過太陽能控制器與所述充放電控制器3連接。太陽能控制器可以提高太陽能發(fā)電模塊的發(fā)電效率。

所述太陽能發(fā)電模塊包括通過壓電懸臂梁12設(shè)置的太陽能電池板10，所述太陽能電池板10與所述支撐板13之間在所述壓電懸臂梁12上設(shè)置溫度控制板17，所述溫度控制板17上設(shè)置溫度發(fā)電機構(gòu)18，所述溫度發(fā)電機構(gòu)18與所述充放電控制器3連接。太陽能發(fā)電模塊通過壓電懸臂梁上的太陽能電池板進行發(fā)電，可以在晴天時對太陽能進行轉(zhuǎn)換，太陽能電池板具有一個高效率電能轉(zhuǎn)換的溫度區(qū)間，通過設(shè)置溫度控制板對太陽能電池板過高的溫度進行吸收，避免太陽能電池板溫度過高，導致發(fā)電效率降低。溫度控制板吸收熱量，溫度升高，因此在溫度控制板上設(shè)置溫度發(fā)電機構(gòu)，可以對過高的溫度進行利用，利用熱能發(fā)電，對太陽能的利用效率更高。

所述溫度控制板17包括太陽能集熱板，所述溫度發(fā)電機構(gòu)18包括所述溫度控制板17內(nèi)側(cè)面設(shè)置的溫差發(fā)電片，所述溫差發(fā)電片的熱端與所述溫度控制板17連接。溫度控制板采用太陽能集熱板，對于熱量的收集效率更高，溫度發(fā)電機構(gòu)采用半導體制冷片，其發(fā)熱端升溫便可產(chǎn)生電流。

實施例四

如圖6和圖7所示：其與實施例一的區(qū)別在于：

所述風擺監(jiān)測模塊6包括所述輸電線路30上設(shè)置的固定機構(gòu)，所述固定機構(gòu)上設(shè)置陀螺儀34和加速度傳感器35，所述陀螺儀34和加速度傳感器35與所述控制模塊2連接。固定機構(gòu)將陀螺儀34和加速度傳感器35固定在輸電線路上，陀螺儀可以對輸電線路風擺的方向進行監(jiān)測，而加速度傳感器會對輸電線路風擺的速度進行監(jiān)測，這樣便可以對輸電線路的運動軌跡進行監(jiān)測，并將信息發(fā)送至控制模塊，并遠程發(fā)送給控制中心。陀螺儀34和加速度傳感器35和控制模塊的連接可以通過有線或無線的方式。

所述固定機構(gòu)包括輸電線路30上粘接的最少兩個固定環(huán)29，所述固定環(huán)29表面設(shè)置凸塊31，所述固定環(huán)29上套設(shè)一圈卡環(huán)28，所述卡環(huán)28內(nèi)表面對應(yīng)所述凸塊31設(shè)置凹槽42，所述卡環(huán)28上設(shè)置橫臂32，若干個所述橫臂32上設(shè)置安裝筒43，所述安裝筒43內(nèi)設(shè)置所述陀螺儀34和加速度傳感器35。固定機構(gòu)不能有太大的體積，避免截留的風力過大，加大輸電線路的擺動。因此在輸電線路上通過固定機構(gòu)設(shè)置安裝筒，安裝筒內(nèi)設(shè)置陀螺儀34和加速度傳感器35，這樣不會有太大的體積。固定機構(gòu)包括輸電線路上粘接的固定環(huán)，而安裝筒通過卡環(huán)設(shè)置在固定環(huán)上，這樣安裝筒與輸電線路為活動固定連接，在需要檢修時可以將安裝筒取下，使用更加靈活。且固定環(huán)上設(shè)置凸塊與卡環(huán)內(nèi)設(shè)置凹槽相配合，使得安裝筒不會繞著輸電線路旋轉(zhuǎn)，監(jiān)測的精度更高。

所述安裝筒43內(nèi)設(shè)置與所述陀螺儀34和加速度傳感器35相連接的第一藍牙模塊36，所述控制模塊2連接設(shè)置第二藍牙模塊。安裝筒內(nèi)的陀螺儀34和加速度傳感器35通過藍牙與控制模塊連接， 不用在輸電線路上外掛通信線路，不會對輸電線路造成影響。

所述安裝筒43內(nèi)設(shè)置震動發(fā)電模塊，所述震動發(fā)電模塊包括所述安裝筒43中部設(shè)置的擋板37，所述擋板37與所述安裝筒43端部之間設(shè)置壓電片38，所述壓電片38中間設(shè)置配重塊39。安裝筒內(nèi)設(shè)置震動發(fā)電模塊可以進行自發(fā)電，滿足陀螺儀34和加速度傳感器35的用電要求，其內(nèi)部可以設(shè)置一個小型的蓄電池，講多余的電能存儲，使得陀螺儀34和加速度傳感器35可以常態(tài)化監(jiān)測。震動發(fā)電機構(gòu)包括在安裝筒內(nèi)設(shè)置壓電片，并在壓電片中部設(shè)置配重塊，在存在風力的情況下，安裝筒隨著輸電線路晃動時，配重塊會引起壓電片的震動，從而發(fā)電。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。