專利名稱：高壓架空電纜線懸垂狀態檢測系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及高壓架空電纜線維護技術領域，特別是一種高壓架空電纜線懸垂狀態檢測系統。
背景技術：
電能在遠距離傳輸時，通常通過高壓輸電線來實現，高壓電線在微風下就會引起振動，就會使電線的松緊狀態發生改變，當電線過于松時就會存在安全隱患，需要提醒工作人員及時過來排除安全隱患，保證電網正常運行。而目前對高壓架空電纜線懸垂狀態的檢測沒有特定的設備，只是通過安裝在高壓輸電線路架空地線上的防震錘來調整電線的松緊度，來防止電線松動，防震錘需要定期復位，因為防震錘在運行中會偏離安裝位置，通常在架空地線上掛梯人工對防震錘進行復位；但是截面積小的架空地線，不允許掛梯出線工作，采取停電并將架空地線落地維護，會影響正常供電，且線下跨越其它電力線路則不能采用這種作業方法。中國專利“高壓輸電線路架空地線的防震錘復位器”(公開號:CN202231359U)公開了一種防震錘，其包括固定板、沖擊器、滑輪等結構，二組滑輪位于兩塊固定板之間，固定螺栓將兩塊固定板及滑輪固定；固定板一端通過螺栓固定有沖擊器；沖擊器及滑輪位于固定板上部，固定板下部設有控制孔。本實用新型的優點是:結構簡單，操作簡便，避免了停電處理此類缺陷造成的損失，提高了工作效率。但其機械強度差，容易損壞。

實用新型內容本實用新型的目的是為了解決上述技術問題，提供一種高壓架空電纜線懸垂狀態檢測系統，以期通過該裝置利用聲電轉換原理，并以頻譜分析為依據，精確、快速地檢測出過松的高壓架空電纜線的位置。本實用新型采取的技術方案是:一種高壓架空電纜線懸垂狀態檢測系統，包括高壓架空電纜線、頻譜檢測模塊、DSP、聲源定位模塊，其特征是，所述頻譜檢測模塊包括一個壓電陶瓷傳感器，所述壓電陶瓷傳感器安裝在高壓架空電纜線上，所述聲源定位模塊包括一個溫度傳感器和壓電陶瓷傳感器陣列，所述壓電陶瓷傳感器陣列分布設置在所述高壓架空電纜線的不同位置，所述DSP分別與所述壓電陶瓷傳感器、聲源定位模塊電性相連，所述DSP控制所述頻譜檢測模塊通過所述壓電陶瓷傳感器對高壓架空電纜線的聲音進行監測，當高壓架空電纜線的聲音有異常時，所述聲源定位模塊通過所述溫度傳感器和所述壓電陶瓷傳感器陣列確定過松的高壓架空電纜線的位置。進一步，所述檢測系統還包括一個報警模塊，所述報警模塊包括一個蜂鳴器和一個數碼顯示管，當所述壓電陶瓷傳感器監測到高壓架空電纜線的聲音異常時，所述蜂鳴器報警，所述數碼顯示管顯示所述過松的高壓架空電纜線的位置的投影圖。進一 步，所述的蜂鳴器為壓電式蜂鳴器。[0009]進一步，所述DSP包括一個計時器，所述DSP根據計時器的計時時間定時向所述頻譜檢測模塊發出控制信號，控制所述壓電陶瓷傳感器檢測管網發出的聲音信號。進一步，所述壓電陶瓷傳感器陣列包括至少3個壓電陶瓷傳感器。進一步，所述壓電陶瓷傳感器陣列采用正三角形結構。進一步，所述頻譜檢測模塊中的壓電陶瓷傳感器和所述壓電陶瓷傳感器陣列中的壓電陶瓷傳感器均采用防水型超聲波傳感器。本實用新型的有益效果是:(I)檢測精度高、適用范圍廣；(2)設備結構簡單，價格低廉；(3)操作簡單，檢測與定位都通過DSP完成，對于操作者的技術要求低。

附圖1是本實用新型的結構示意圖；附圖2是使用本實用新型進行檢測的工作流程示意圖；附圖3是壓電陶瓷傳感器陣列布置示意圖。圖中的標號分 別表示:11.頻譜檢測模塊；111.壓電陶瓷傳感器；12.DSP ；13.聲源定位模塊；131.溫度傳感器；132.壓電陶瓷傳感器陣列；14.報警模塊；141.蜂鳴器；142.數碼管。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型發電廠管網泄漏定位檢測系統的具體實施方式
作詳細說明。參見附圖1，高壓架空電纜線懸垂狀態檢測系統包括頻譜檢測模塊11、DSP12、聲源定位模塊13以及報警模塊14。頻譜檢測模塊11包括一個壓電陶瓷傳感器111，壓電陶瓷傳感器111與DSP12電性相連，用于檢測電纜線發出的聲音信號并將聲音信號轉化為電信號傳送給DSP12。壓電陶瓷傳感器111包括40A25TR-1防水型超聲波傳感器。使發送的電信號為可調節，所以用戶根據實際測量環境，在設定基準幅值變量時做相應調整。首先對頻譜檢測模塊11的壓電陶瓷傳感器111進行初始化。電纜線在一定的工作場合正常使用時會發出一些聲音，壓電陶瓷傳感器111檢測得到正常狀態下的聲音信號后，將正常聲音信號其轉化為相應的電信號通過導線傳遞到DSP12，由DSP12進行頻譜分析，得到基準幅值變量，之后壓電陶瓷傳感器111傳送到DSP12的電信號經頻譜分析后與基準幅值變量作對比，并根據比較結果進行相應的處理。因為任何一個電信號都可以利用傅里葉變換轉換成N次諧波，取前三個諧波并將其轉換合成為頻域信號，得到所檢測到電信號的幅值變量，所以記錄這三個諧波的系數就是記錄了這個電信號；如果要提高精度可以增加為取四個諧波，只需相應地改變DSP的型號以提高DSP的性能。[0030]DSP12分別與壓電陶瓷傳感器111、聲源定位模塊13以及報警模塊14電性相連。DSP12采用TMS320F2812，該DSP具有低功耗、低電壓以及指令系統功能強、效率高、運算速度快的優點。DSP12向頻譜檢測模塊11發出控制信號，控制壓電陶瓷傳感器111檢測電纜線發出的聲音信號。DSP12包括一計時器，設定計時器每分鐘向頻譜檢測模塊11發出控制信號，控制壓電陶瓷傳感器111檢測電纜線發出的聲音信號，壓電陶瓷傳感器111將檢測到的聲音信號經過轉化后變為電信號傳送到DSP12中。DSP12將接收到的電信號進行傅里葉變換轉換成三次諧波，并將其轉換合成為頻域信號。DSP12對頻域信號的幅值變量，與原先測得電纜線正常運行情況下的對應頻譜信號(基準幅值變量)作對比，若相同則繼續該循環(即繼續控制壓電陶瓷傳感器111進行檢測)；若不相同，DSP12發出觸發信號，觸發報警模塊14 ;同時發出使能信號，使聲源定位模塊13處于工作狀態。聲源定位模塊13包括一溫度傳感器131和壓電陶瓷傳感器陣列132。溫度傳感器131用于記錄在所檢測到的電信號的幅值變量與基準幅值變量不相同時的環境溫度，從而得出聲速；聲速可以根據記錄的溫度采用DSP12通過查表法得出。因為固定溫度的聲速是確定的，且查表法比利用算法來計算聲速的速度快。同時，壓電陶瓷傳感器陣列132記錄電纜線發出的聲音信號到達壓電陶瓷傳感器陣列132中不同壓電陶瓷傳感器的時間，得出時間差。DSP12通過聲源定位模塊13得出的聲速和時間差，利用聲達時間差法得出電纜線過松的平面坐標位置。其中，壓電陶瓷傳感器陣列132包括至少3個壓電陶瓷傳感器，所有壓電陶瓷傳感器包括40A25TR-1防水型超聲波傳感器。在頻譜檢測模塊11的壓電陶瓷傳感器111進行初始化時，壓電陶瓷傳感器陣列132中的所有壓電陶瓷傳感器也都要初始化，因為聲音信號到達壓電陶瓷傳感器陣列132中各個壓電陶瓷傳感器的時間不同、能量不同，故任一個壓電陶瓷傳感器的聲音模擬信號不同，所以到達壓電陶瓷傳感器陣列132中各個壓電陶瓷傳感器的聲音信號轉換的電信號也不同，所以初始化的時候，所有壓電陶瓷傳感器(包括壓電陶瓷傳感器111)都要初始化。報警模塊14與DSP12電性相連，用于在所檢測到的電信號的幅值變量與基準幅值變量不相同時發出警報信號，并顯示電纜線過松的平面坐標位置。報警模塊14可以包括一蜂鳴器141和數碼管142，蜂鳴器141用于在所檢測到的電信號的幅值變量與基準幅值變量不相同時發出警報信號；蜂鳴器141可以采用壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器是一種電聲轉換器件，將壓電材料粘貼在金屬片上，當壓電材料和金屬片兩端施加上一個電壓后，因為壓電效應，蜂鳴片就會產生機械變形而發出聲響。數碼管142用于顯示電纜線過松的平面坐標位置，例如交替顯示泄漏點的平面投影的坐標來顯示電纜線過松的平面坐標位置。由此，可以實現電纜線的過松定位，為技術人員對電纜線懸垂狀態的判定提供依據。參見附圖2，使用高壓架空電纜線懸垂狀態檢測系統對高壓加空電纜線進行檢測的流程為:首先，初始化頻譜檢測模塊11的壓電陶瓷傳感器111 (如圖中所示壓電陶瓷傳感器4，以下簡稱壓電陶瓷傳感器4)、以及壓電陶瓷傳感器陣列132中所有壓電陶瓷傳感器(以3個壓電陶瓷傳感器為例，如圖3中所示壓電陶瓷傳感器1、壓電陶瓷傳感器2以及壓電陶瓷傳感器3)，得到相應的壓電陶瓷傳感器的信號初始值。DSP12的計時器每分鐘向壓電陶瓷傳感器4發出控制信號，控制其檢測電纜線發出的聲音信號，經過轉化后變 為電信號傳送到DSP12中。DSP12將接收到的電信號進行傅里葉變換轉換成三次諧波，并將其轉換合成為頻域信號。DSP12對頻域信號的幅值變量，與原先測得電纜線正常運行情況下的基準幅值變量作對比(即將壓電陶瓷傳感器4的工作值與壓電陶瓷傳感器4的信號初始值做對比)，若相同則繼續該循環(即繼續控制壓電陶瓷傳感器4對電纜線發出的聲音信號進行檢測);若不相同，DSP12發出觸發信號，觸發報警模塊14的壓電式蜂鳴器發出蜂鳴報警聲；同時發出使能信號，使聲源定位模塊13處于工作狀態。聲源定位模塊13的溫度傳感器131記錄下在所檢測到的電信號的幅值變量與基準幅值變量不相同時的環境溫度，并DSP12采用查表法得出聲速；同時，壓電陶瓷傳感器1、
2、3分別記錄非正常聲音信號到達自身的時間，將此時壓電陶瓷傳感器1、2、3得到的非正常信號的值與各自的信號初始值對比得出電纜線過松的平面坐標點。參見附圖3，把三維的電纜線過松的點投影在二維平面上，然后用二維算法來計算過松點，得出的是一個平面二維坐標，過松點就在這個點所在的垂直直線上。以3個壓電陶瓷傳感器為例，如圖中所示壓電陶瓷傳感器1、壓電陶瓷傳感器2以及壓電陶瓷傳感器3，假設壓電陶瓷傳感器I所在位置為A點(即坐標原點)、壓電陶瓷傳感器2所在位置為B點以及壓電陶瓷傳感器3所在位置為C點，3個壓電陶瓷傳感器設置成等腰直角三角形模式(即AC=AB)，S點即為三維的電纜線最松點在二維平面上的投影，S點與坐標軸X的夾角為Θ。根據三角余弦定理可得關系式:SC2=SA2+AC2-2.SA.AC.COS(90- Θ )(I)SB2=SA2+AB2_2.SA.AB.COS Θ(2)假定通過本實用新型的溫度傳感器131得到的當前環境中的聲速為V，且壓電陶瓷傳感器I和壓電陶瓷傳感器2接收``到的電纜線發出的聲音信號的時延差為τΑΒ，壓電陶瓷傳感器I和壓電陶瓷傳感器3接收到的電纜線發出的聲音信號的時延差為τ Α。，則SA、SB、SC的關系為:SC=SA+ V.tac(3)SB=SA+ V.Tab(4)泄漏點S的方向角為:
權利要求1.一種高壓架空電纜線懸垂狀態檢測系統，包括高壓架空電纜線、頻譜檢測模塊、DSP、聲源定位模塊，其特征在于:所述頻譜檢測模塊包括一個壓電陶瓷傳感器，所述壓電陶瓷傳感器安裝在高壓架空電纜線上，所述聲源定位模塊包括一個溫度傳感器和壓電陶瓷傳感器陣列，所述壓電陶瓷傳感器陣列分布設置在所述高壓架空電纜線的不同位置，所述DSP分別與所述壓電陶瓷傳感器、聲源定位模塊電性相連，所述DSP控制所述頻譜檢測模塊通過所述壓電陶瓷傳感器對高壓架空電纜線的聲音進行監測，當高壓架空電纜線的聲音有異常時，所述聲源定位模塊通過所述溫度傳感器和所述壓電陶瓷傳感器陣列確定過松的高壓架空電纜線的位置。
2.根據權利要求1所述的高壓架空電纜線懸垂狀態檢測系統，其特征在于:所述檢測系統還包括一個報警模塊，所述報警模塊包括一個蜂鳴器和一個數碼顯示管，當所述壓電陶瓷傳感器監測到高壓架空電纜線的聲音異常時，所述蜂鳴器報警，所述數碼顯示管顯示所述過松的高壓架空電纜線的位置的投影圖。
3.根據權利要求2所述的高壓架空電纜線懸垂狀態檢測系統，其特征在于:所述的蜂鳴器為壓電式蜂鳴器。
4.根據權利要求1所述的高壓架空電纜線懸垂狀態檢測系統，其特征在于:所述DSP包括一個計時器，所述DSP根據計時器的計時時間定時向所述頻譜檢測模塊發出控制信號，控制所述壓電陶瓷傳感器檢測管網發出的聲音信號。
5.根據權利要求1所述的高壓架空電纜線懸垂狀態檢測系統，其特征在于:所述壓電陶瓷傳感器陣列包括至少3個壓電陶瓷傳感器。
6.根據權利要求5所述的高壓架空電纜線懸垂狀態檢測系統，其特征在于:所述壓電陶瓷傳感器陣列采用正三角形結構。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的高壓架空電纜線懸垂狀態檢測系統，其特征在于:所述頻譜檢測模塊中的壓電陶瓷傳感器和所述壓電陶瓷傳感器陣列中的壓電陶瓷傳感器均采用防水型超聲波傳感器。
專利摘要本實用新型涉及高壓架空電纜線維護技術領域，公開了一種高壓架空電纜線懸垂狀態檢測系統，包括高壓架空電纜線、頻譜檢測模塊、DSP、聲源定位模塊，頻譜檢測模塊包括一個壓電陶瓷傳感器，壓電陶瓷傳感器安裝在高壓架空電纜線上，聲源定位模塊包括一個溫度傳感器和壓電陶瓷傳感器陣列，壓電陶瓷傳感器陣列分布設置在高壓架空電纜線的不同位置，DSP分別與壓電陶瓷傳感器、聲源定位模塊電性相連，DSP控制頻譜檢測模塊通過壓電陶瓷傳感器對高壓架空電纜線的聲音進行監測，當高壓架空電纜線的聲音有導常時，聲源定位模塊通過溫度傳感器和壓電陶瓷傳感器陣列確定過松的高壓架空電纜線的位置。本實用新型檢測精度高、適用范圍廣。
文檔編號G01S5/22GK203149114SQ20132013105
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月21日 優先權日2013年3月21日
發明者陳倩倩, 李龍, 陸永耕, 萬軍紅, 顧杰, 陳盼晴, 朱正清 申請人:上海電機學院