本實用新型涉及電網(wǎng)防災技術領域范疇，尤其涉及一種輸電線路等值覆冰厚度監(jiān)測裝置。

背景技術：

在冰雪天氣中，輸電線路會出現(xiàn)覆冰情況，當線路的覆冰積累到一定體積和重量厚度之后，會導致輸電線路導線斷線舞動、桿塔傾斜倒塌、斷線及絕緣子閃絡等事故，嚴重影響了輸電線路的正常運行。

現(xiàn)有的輸電線路覆冰數(shù)據(jù)收集方法包括人工巡視法、圖像監(jiān)測法、氣象監(jiān)測法、稱重法、拉力-傾角法和導線-弧垂法。其中，人工巡視方法要求檢測人員定期巡視輸電線路桿塔的覆冰情況，由于大量輸電線路桿塔架設在人員不易到達的地區(qū)，這種方法勞動強度大、效率低、主觀性強并且檢測結(jié)果準確度低。圖像監(jiān)測法是在輸電線路中安裝視頻裝置，通過視頻裝置采集輸電線路實時圖像，借助圖像處理技術獲取輸電線路等值覆冰厚度等信息，雖然該方法可以直觀地監(jiān)測輸電線路覆冰情況，但由于覆冰天氣下視頻裝置容易被冰雪覆蓋，導致圖像監(jiān)測方法采集到的數(shù)據(jù)有限。氣相監(jiān)測法是通過監(jiān)測溫度、風速、風向以及空氣濕度等氣象因素后，再通過覆冰預測模型預測覆冰厚度；由于氣象監(jiān)測法為間接監(jiān)測方法，所以其準確性相對較低。稱重法和拉力-傾角法是在輸電線路中安裝拉力傳感器，由測量出的覆冰重量折算出覆冰厚度。由于拉力傳感器受溫度、濕度影響較大，長期工作在復雜環(huán)境中，其測量的穩(wěn)定性和可靠性較低。導線-弧垂法是在輸電線路中安裝傾角傳感器，監(jiān)測導線傾角、弧垂的變化，通過輸電線路狀態(tài)方程計算出導線的覆冰重量和厚度等參數(shù)。由于傾角傳感器長期工作在強電場和復雜環(huán)境中，其測量數(shù)據(jù)的可靠性較差。

綜上所述，在現(xiàn)有技術中，還沒有一種簡易有效的輸電線路覆冰厚度監(jiān)測裝置，來實現(xiàn)輸電線路覆冰厚度的實時測量和分析。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型實施例中提供了一種輸電線路等值覆冰厚度監(jiān)測裝置，以解決現(xiàn)有技術中，輸電線路覆冰厚度測量大多采用間接測量方法，并且其測量的覆冰厚度可靠性差、準確性低的問題。

為了解決上述技術問題，本實用新型實施例公開了如下技術方案：

一種輸電線路等值覆冰厚度監(jiān)測裝置，包括現(xiàn)場測量模塊、與所述現(xiàn)場測量模塊相連接的信號處理模塊，其中：

所述現(xiàn)場測量模塊包括活塞、活塞缸和回流缸，所述活塞包括活塞桿和活塞托；

所述活塞桿的一部分設置在所述活塞缸中、另一部分穿過所述活塞缸的頂蓋設置在所述活塞缸的外部，所述活塞桿中設置于所述活塞缸外部的一端設置有覆冰采集單元、另一端連接有所述活塞托；

所述活塞托的側(cè)壁與所述活塞缸的內(nèi)壁相接觸；

所述活塞缸的一個側(cè)壁上設置有沿所述活塞托的滑動方向間隔排布的多個導通釘組，所述導通釘組均包括第一導通釘和第二導通釘，相鄰所述導通釘組的阻值均不相同；

所述活塞托的高度小于或等于相鄰導通釘組之間的距離，所述活塞托中用于與所述導通釘組接觸的側(cè)壁為導電材料；

所述回流缸中設置有一定體積的防凍液體，所述活塞托和所述活塞缸所形成的密封空間通過回流孔與所述回流缸相連通；

所述信號處理模塊分別與所述導通釘組中的第一導通釘和第二導通釘電連接，用于分別與所述導通釘組和所述活塞托中的導電側(cè)壁形成導電回路，以及采集所述導電回路中的電流信號。

進一步地，所述活塞桿的設置于所述活塞缸外部的部分套設有密封用波紋管，其中：

所述波紋管一端與所述活塞桿的外壁緊密結(jié)合，所述波紋管另一端與所述活塞缸的頂蓋的外壁緊密結(jié)合。

進一步地，所述活塞缸和回流缸內(nèi)部均為真空環(huán)境。

進一步地，所述裝置還包括太陽能供電模塊，其中：

所述太陽能供電模塊與所述信號處理模塊電連接。

進一步地，所述信號處理模塊還包括儲電單元，其中：

所述儲電單元分別與太陽能供電模塊和導電回路電連接。

進一步地，所述信號處理模塊還包括信號發(fā)射單元，其中：

所述信號發(fā)射單元用于將所述導電回路中的電流信號轉(zhuǎn)換為電磁波信號發(fā)送給目標信號接收裝置。

進一步地，所述信號處理模塊還包括模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換單元，其中：

所述模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換單元用于將所述導電回路中的電流信號，由模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號后再發(fā)送到所述信號發(fā)射單元。

由以上技術方案可見，本實用新型實施例提供的一種輸電線路等值覆冰厚度監(jiān)測裝置，監(jiān)測裝置包括現(xiàn)場測量模塊和信號處理模塊，現(xiàn)場測量模塊將監(jiān)測裝置所屬的輸電線路的覆冰厚度轉(zhuǎn)化為位移信息。信號處理模塊與現(xiàn)場測量模塊連接并構(gòu)成導電回路，該導電回路將現(xiàn)場測量模塊生成的位移信息轉(zhuǎn)化為對應的電流信號，電流信號中包含監(jiān)測裝置所屬的輸電線路的覆冰厚度，根據(jù)電流信號即可獲取監(jiān)測裝置所屬的輸電線路的覆冰厚度。本實用新型實施例通過一種直接、簡易、有效的輸電線路覆冰厚度監(jiān)測裝置，來實現(xiàn)輸電線路覆冰厚度的實時測量和分析。

應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本實用新型。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例一提供的輸電線路等值覆冰厚度監(jiān)測裝置的基本結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例一提供的輸電線路等值覆冰厚度監(jiān)測裝置信號處理模塊基本結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型實施例二提供的輸電線路等值覆冰厚度監(jiān)測裝置的基本結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1-圖3中，具體符號表示為：

10-現(xiàn)場測量模塊，1-覆冰采集單元，12-連接件，2-活塞缸，3-回流缸，4-活塞， 41-活塞桿，42-活塞托，5-波紋管，6-頂蓋，7-導通釘組，71-第一導通釘，72-第二導通釘，8-回流孔，9-太陽能供電模塊，20-信號處理模塊，21-第一導線，22-第二導線， 211-第一導通端口組，2111-第一導通端口，221-第二導通端口組，2211-第二導通端口， 23-儲電單元，24-模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換單元，25-信號發(fā)射單元，26-導電回路，30-覆冰決策模塊。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型中的技術方案，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施示例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本實用新型保護的范圍。

參見圖1，為本實用新型實施例提供的輸電線路等值覆冰厚度監(jiān)測系統(tǒng)的基本模塊示意圖。本實用新型實施例提供的一種輸電線路等值覆冰厚度監(jiān)測系統(tǒng)包括現(xiàn)場測量模塊10、與現(xiàn)場測量模塊10相連的信號處理模塊20以及覆冰決策模塊。

現(xiàn)場測量模塊10將監(jiān)測系統(tǒng)所監(jiān)測的輸電線路中的覆冰厚度轉(zhuǎn)化為位移信息；信號處理模塊20和現(xiàn)場測量模塊10相連接形成導通回路，將現(xiàn)場測量模塊10生成的位移信息轉(zhuǎn)化為電流信號，該電流信號包含系統(tǒng)所監(jiān)測輸電線路的覆冰厚度信息，信號處理模塊20可進一步將電流信號以電磁波的形式發(fā)送給覆冰決策模塊30。

覆冰決策模塊30接收信號處理模塊20發(fā)送的電流信號，從接收到的電流信號中獲取到系統(tǒng)所監(jiān)測的輸電線路的覆冰厚度；并根據(jù)被監(jiān)測輸電線路的實際地理位置等環(huán)境因素設置覆冰預警閾值和覆冰報警閾值；根據(jù)獲取的覆冰厚度，對監(jiān)測系統(tǒng)所監(jiān)測的輸電線路做出預警決策：

判斷覆冰厚度是否在覆冰預警閾值范圍內(nèi)，如果覆冰厚度在所述覆冰預警閾值范圍內(nèi)，覆冰決策模塊發(fā)出輸電線路覆冰預警信號；如果覆冰厚度不在覆冰預警閾值范圍內(nèi)，則判斷所述覆冰厚度是否在覆冰報警閾值范圍內(nèi)，如果覆冰厚度在覆冰報警閾值范圍內(nèi)，覆冰決策模塊發(fā)出輸電線路覆冰報警信號。

實施例一

參見圖2，為本實用新型實施例一提供的輸電線路等值覆冰厚度監(jiān)測裝置的基本結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖3，為本實用新型實施例一提供的輸電線路等值覆冰厚度監(jiān)測裝置信號處理模塊基本結(jié)構(gòu)示意圖。

本實用新型實施例一提供的輸電線路覆冰厚度監(jiān)測裝置包括，現(xiàn)場測量模塊10和信號處理模塊20。參見圖1，現(xiàn)場測量模塊10包括覆冰采集單元1、活塞缸2、回流缸3、活塞4。其中，覆冰采集單元1可以是與輸電線路中的輸電線或輸電桿塔材質(zhì)相同的結(jié)構(gòu)。

活塞4為絕緣材料，包括活塞桿41和活塞托42?；钊麠U41的一部分設置在活塞缸 2中、另一部分穿過活塞缸2的頂蓋6設置在活塞缸2的外部，活塞桿41中設置于活塞缸2外部的一端設置有覆冰采集單元1、另一端連接有活塞托42?；钊?2的側(cè)壁與活塞缸2的側(cè)壁相接觸，在外力作用下，活塞托42沿活塞缸2的內(nèi)壁上下滑動。

覆冰采集單元1通過連接件12固定于活塞桿41的一端，覆冰采集單元1可根據(jù)監(jiān)測裝置的監(jiān)測對象的改變而改變，當監(jiān)測裝置的監(jiān)測對象為輸電線路導、地線時，覆冰采集單元1為和待監(jiān)測對象同等型號的導線；當監(jiān)測裝置的監(jiān)測對象為輸電線路桿塔時，覆冰采集單元1為和待監(jiān)測對象同等材質(zhì)的一段桿塔材料。這樣，覆冰采集單元1便可真實可靠的模擬監(jiān)測對象的覆冰情況。

活塞缸2為中空絕緣結(jié)構(gòu)，其頂蓋6的中間位置處設置有安裝孔可供活塞桿41穿過?；钊麠U41的設置于活塞缸2外部的部分套設有密封用波紋管5，波紋管5一端與活塞桿 41的外壁緊密結(jié)合，波紋管5另一端完全覆蓋頂蓋6的安裝孔并與頂蓋6的外壁緊密結(jié)合。這樣，頂蓋6和波紋管5將活塞缸2密封，使得外部的空氣、灰塵等影響因素不能進入活塞缸2內(nèi)部。

活塞缸2的其中一個側(cè)壁上沿活塞托的滑動方向設置有間隔排布的多個導通釘組7，導通釘組7穿透活塞缸2的側(cè)壁，當活塞托42經(jīng)過時可與活塞托42的側(cè)壁接觸，每個導通釘組7均對應不同的覆冰厚度。不同導通釘組7的材料各異，并且其電阻值按照排列方向從上向下依次變化。每個導通釘組7均包括第一導通釘71和第二導通釘72，第一導通釘71和第二導通釘72完全相同且處于同一水平位置，多個導通釘組7中第一導通釘71和第二導通釘72之間的間距也相等。同時，活塞托42的高度小于或等于相鄰導通釘組7之間的距離，活塞托42中用于與導通釘組7接觸的側(cè)壁為導電材料。

活塞缸2中設置有導通釘對7的側(cè)面相鄰或相對的一個側(cè)面方向設置有回流缸3，回流缸3為封閉型中空絕緣結(jié)構(gòu)?；亓鞲?中盛有一定體積的防凍液體，活塞缸2和回流缸3的側(cè)壁貼合，在它們接觸側(cè)面的底部設置有回流孔8?；钊?2和活塞缸2所形成的密封空間通過回流孔8與回流缸3連連通。當回流缸3中的液位高于活塞缸2的液位時，回流缸3中的液體通過回流孔8流向活塞缸2；當活塞桿41受到一定外力作用時，活塞桿41帶動活塞托42下沉，使得活塞托42中的液體通過回流孔8流向回流缸3。

參見圖2，信號處理模塊20包括儲電單元23、模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換單元24和信號發(fā)射單元，儲電單元23的正負極兩端分別接入第一導線21和第二導線22。第一導線21 的一端與儲電單元23的正極相連接；另一端設置有第一導通端口組211，第一導通端口組211由多個第一導通端口2111組成，第一導通端口2111的數(shù)量和第一導通釘71的數(shù)量相等，第一導通端口2111與第一導通釘71依次電連接。第二導線22的一端與儲電單元23的負極相連接；另一端設置有第二導通端口組221，第二導通端口組221由多個第二導通端口2211組成，第二導通端口2211的數(shù)量和第二導通釘72的數(shù)量相等，第二導通端口2211與第二導通釘72依次電連接。

當覆冰采集單元1上出現(xiàn)覆冰情況或覆冰厚度發(fā)生變化時，在覆冰的重力作用下，活塞托42會沿活塞缸2的側(cè)壁方向上下滑動，滑動過程中活塞托42的側(cè)壁與任一導通釘組7接觸時，活塞托42的導電側(cè)壁、與活塞托42的導電側(cè)壁接觸的導通釘組7、第一導線21、第二導線22以及儲電單元23將形成導電回路26。由于不同位置的導通釘組 7的電阻值不同，所以其構(gòu)成的導電回路26中的電流信號大小也不相同。于是，覆冰采集單元1上的覆冰厚度信息就轉(zhuǎn)化為了導電回路26中的電流信號。

模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換單元24的模擬信號輸入端與導電回路26電連接，模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換單元24的數(shù)字信號輸出端與信號發(fā)射單元25的電信號輸入端電連接。模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換單元24接收到導電回路26中的模擬電流信號，并將接收到的電流信號模擬電流信號轉(zhuǎn)換為對應的數(shù)字信號，并將所述數(shù)字信號發(fā)送到信號發(fā)射單元25。信號發(fā)射單元25將接收到的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電磁波信號發(fā)送給目標信號接收裝置。接收裝置接收到信號后，就可以獲取覆冰采集單元1上的覆冰厚度信息。

太陽能供電單元9并聯(lián)于儲電單元23的兩端，為導電回路26提供持續(xù)電能。當監(jiān)測裝置所處位置太陽能充足時，太陽能供電單元9將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，向?qū)щ娀芈诽峁╇娔埽⑾騼﹄妴卧?3充電；當監(jiān)測裝置所處位置太陽能不充足，太陽能供電單元9 不能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能時，儲電單元23向?qū)щ娀芈诽峁╇娔堋＿@樣，太陽能供電單元 9為導電回路26的持續(xù)導通提供電能保障。

本實用新型實施例提供的監(jiān)測裝置使用之前：需往活塞缸2和回流缸3中放入一定量的防凍液體。并將活塞4中活塞桿41的一端穿過頂蓋6的安裝孔；抽空活塞缸2和回流缸3中的空氣；將活塞4中活塞托42的一端水平放入活塞缸2；頂蓋6和活塞缸2密封連接。根據(jù)被監(jiān)測對象選擇覆冰采集單元1的材料及尺寸規(guī)格，利用連接件12將覆冰采集單元1固定到活塞桿41的頂端。此時，活塞托42漂浮于活塞缸2液面上，活塞托 42的導電側(cè)面位于導通釘組7中的第一排導通釘上方。將波紋管5套設于活塞桿41外壁，并將頂蓋6的安裝孔完全覆蓋，波紋管5可防止外部的灰塵、水分等進入活塞缸2 中，保證了測量結(jié)果的準確性。將第一導通端口2111和第一導通釘71依次用導線連接、第二導通端口2211和第二導通釘72依次用導線連接，使得信號處理模塊20和現(xiàn)場測量模塊10電連接。

本實用新型實施例提供的監(jiān)測裝置監(jiān)測時，將監(jiān)測裝置放置于輸電線路中靠近被監(jiān)測點的輸電線路桿塔導線上方的橫擔上，放置時，覆冰采集單元1遠離地面，活塞缸2 和回流缸3的底面直接和桿塔橫擔接觸；并且覆冰采集單元1的放置方向和被監(jiān)測對象的方向相同。但本實用新型實施例并不限制于這種放置方式，也可以在活塞缸2和回流缸3的底部安裝一個安裝支架，當監(jiān)測對象為輸電線路導、地線時，利用安裝支架將監(jiān)測裝置安裝到監(jiān)測點位置處的導線上；當監(jiān)測對象為輸電線路桿塔時，直接將安裝支架放置于監(jiān)測點的桿塔橫桿上。

監(jiān)測過程中，覆冰采集單元1上沒有覆冰時，活塞托42漂浮于活塞缸2液面上，活塞托42的導電側(cè)面位于導通釘組7中的第一排導通釘上方，導電回路26沒有導通。當覆冰采集單元1上的覆冰厚度增加時：活塞4承受的壓力增加，活塞托42沿活塞缸2的內(nèi)壁向下滑動，活塞缸2中的防凍液體通過回流孔8流向回流缸3，直至活塞缸2和回流缸3的液面保持平衡。液面保持平衡時，活塞托42不再向下滑動，此時活塞托42的導電側(cè)壁與其中一組導通釘組7接觸，導電回路26導通，信號處理模塊20獲取電流信號，該電流信號包含此時的覆冰厚度信息。當覆冰采集單元1上的覆冰厚度減小時：活塞4承受的壓力減小，活塞托42沿活塞缸2的內(nèi)壁向上滑動，回流缸3中的防凍液體通過回流孔8流向活塞缸2，直至活塞缸2和回流缸3的液面保持平衡。液面保持平衡時，活塞托42不再向上滑動，此時活塞托42的導電側(cè)壁與其中一組導通釘組7接觸，導電回路26導通，信號處理模塊20獲取電流信號，該電流信號包含此時的覆冰厚度信息。

信號處理模塊20從導電回路26中獲取到電流信號后，先通過模擬\數(shù)字信號轉(zhuǎn)換單元24將獲取的模擬信號轉(zhuǎn)換為對應的數(shù)字信號，在經(jīng)過信號發(fā)射單元25將數(shù)字信號發(fā)送給目標信號接收裝置。但本實用新型實施例并不限于這種方式，可以將信號處理模塊 20獲取的模擬信號直接發(fā)送給目標信號接收裝置，也可以直接將導電回路26中的電流信號直接引入到讀取裝置中，根據(jù)讀取到的電流信息，直接獲取監(jiān)測地點的覆冰厚度信息。

覆冰決策模塊30根據(jù)被監(jiān)測輸電線路的實際地理位置等環(huán)境因素設置覆冰預警閾值和覆冰報警閾值，根據(jù)獲取的覆冰厚度信息，對監(jiān)測系統(tǒng)所監(jiān)測的輸電線路做出預警決策。

這樣，本實用新型實施例提供的一種輸電線路等值覆冰厚度監(jiān)測裝置，監(jiān)測裝置包括現(xiàn)場測量模塊10和信號處理模塊20，現(xiàn)場測量模塊10將監(jiān)測裝置所屬的輸電線路的覆冰厚度信息轉(zhuǎn)化為相應的位移信息。信號處理模塊20與現(xiàn)場測量模塊10通過導通釘組7和第一導通端口組211、第二導通端口組221電連接。當現(xiàn)場測量模塊10采集到的覆冰厚度發(fā)生變化時，信號處理模塊20與現(xiàn)場測量模塊10構(gòu)成導電回路26，該導電回路將現(xiàn)場測量模塊生成的位移信息轉(zhuǎn)化為對應的電流信號，電流信號中包含監(jiān)測裝置所屬的輸電線路的覆冰厚度信息，根據(jù)電流信號即可獲取監(jiān)測裝置所屬的輸電線路的覆冰厚度。本實用新型實施例通過一種直接、簡易、有效的輸電線路覆冰厚度監(jiān)測裝置及系統(tǒng)，來實現(xiàn)輸電線路覆冰厚度的實時測量和分析。

實施例二

本實用新型實施例二與實施例一的主要區(qū)別在于，本實用新型實施例二中的各組導通釘組7的電阻值大小相同，每組導通釘組7中第一導通釘71和第二導通釘72之間的距離各不相同，隨著導通釘組7位于活塞缸2中的位置依次降低，其第一導通釘71和第二導通釘72之間的距離依次增大，這樣對應不同回路便可以得到不同的電流信號。本實施例只針對實施例二和實施例一之間相區(qū)別的部分進行描述，實施例二和實施例一相同的部分這里將不再一一贅述。

參見圖3，為本實用新型實施例二提供的輸電線路等值覆冰厚度監(jiān)測裝置及系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)示意圖。監(jiān)測過程中，由于各個導通釘組7中的第一導通釘71和第二導通釘 72之間的間距不同，當活塞托42沿活塞缸2的內(nèi)壁上下滑動時，活塞托42的導電側(cè)壁與各個導通釘組7接觸時形成的電阻阻值各不相同，導電回路26導通時，回路中的電流信號大小也不相同，通過電流信號即可獲取監(jiān)測地點的覆冰厚度信息。

以上所述僅是本實用新型的具體實施方式，使本領域技術人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。

以上所述的本實用新型實施方式并不構(gòu)成對本實用新型保護范圍的限定。