專利名稱：一種導線弧垂在線監測系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及監測技術，特別是涉及一種導線弧垂在線監測系統。
背景技術：
眾所周知，在實際應用中，導線中通過的電流會使導線溫度升高，但是，導線溫度 上升會導致導線在接頭處氧化甚至接頭被燒斷；導線溫度升高同時也會導致導線弧垂增 大，從而使得導線由于交叉跨越距離不夠而放電。而近年來，由于用電負荷增長的需要，許 多已有輸電線路為了提高輸送能力，將導線最高運行允許溫度從70°C提高到80°C，這時線 路弧垂就成為主要制約因素。除了線路運行負荷的變化會造成導線弧垂的變化外，周圍環 境的氣象條件也會影響導線弧垂的變化。由此可見，導線弧垂過大不但會造成事故隱患，而且也會限制輸電線路的輸送能 力。為了確保輸電線路和被跨越設備的安全運行，需要對弧垂進行校驗或實時監測。發明內容有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種實時性強、安全性高、預測可靠的 導線弧垂在線監測系統。為了達到上述目的，本實用新型提出的技術方案為一種導線弧垂在線監測系統，所述系統包括信號采集裝置、監測主機、供電裝置、 信息傳輸裝置和監控中心；其中，采集裝置，用于將所采集的輸電線路的導線電流、導線溫度、導線周圍大氣溫度、 導線與水平面之間的夾角發送至監測主機。監測主機，用于將根據塔桿之間的距離、導線在塔桿上的固定點距離地面的距離 和采集裝置發送的導線電流、導線溫度、導線周圍大氣溫度、導線與水平面之間的夾角得到 的導線弧垂最低點距離地面的距離、導線電流與導線溫升之間的對應關系，以及導線電流、 導線溫度、導線周圍大氣溫度、導線與水平面之間的夾角，發送至信息傳輸裝置。供電裝置，用于從輸電線路上取電，并對取電得到的電壓進行電壓轉換；根據輸電 線路中的電流大小向監測主機發送運行信號或關斷信號。信息傳輸裝置，用于以無線方式或GPRS/CDMA方式，將監測主機發送的導線電流、 導線溫度、導線周圍大氣溫度、導線與水平面之間的夾角、導線弧垂最低點距離地面的距 離、導線電流與導線溫升之間的對應關系轉發至監控中心。監控中心，用于將信息傳輸裝置轉發的導線電流、導線溫度、導線周圍大氣溫度、 導線與水平面之間的夾角、導線弧垂最低點距離地面的距離、導線電流與導線溫升之間的 對應關系配置到局域網。綜上所述，本實用新型所述導線弧垂在線監測系統能夠實時采集現場，根據采集 的導線電流情況，確定是否啟動電路保護；服務器根據采集的實時數據，預測導線弧垂變化 趨勢，便于電網調度和管理人員實時動態調整輸電線路的熱穩定負載，最大限度地發揮輸 電線路輸送能力，以提高電網運行能力并保護確保運行線路和被跨越設備的安全；另外，當 導線電流突變的情況下關斷監測主機，以應變突發事件情況下的運行安全，進一步保證了本實用新型所述導線弧垂在線監測系統的安全性。
圖1是本實用新型所述導線弧垂在線監測系統組成結構示意圖。圖2是本實用新型導線弧垂在線監測系統的信號采集裝置的結構示意圖；圖3是本實用新型導線弧垂在線監測系統的監測主機的結構示意圖；圖4是本實用新型導線弧垂在線監測系統的供電裝置的結構示意圖；圖5是本實用新型導線弧垂在線監測系統的信息傳輸裝置的結構示意圖；圖6是本實用新型導線弧垂在線監測系統的監控中心的結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施 例對本實用新型作進一步地詳細描述。如圖1所示，本實用新型提供的導線弧垂在線監測系統包括信號采集裝置1、監測 主機2、供電裝置3、信息傳輸裝置4和監控中心5 ；其中，采集裝置1，用于將所采集的輸電線路的導線電流、導線溫度、導線周圍大氣溫度、 導線與水平面之間的夾角發送至監測主機2。監測主機2，用于對采集裝置1發送的導線電流進行預處理，根據塔桿之間的距 離、導線在塔桿上的固定點距離地面的距離、采集裝置1發送的導線與水平面之間的夾角， 獲取導線弧垂最低點距離地面的距離；根據采集裝置1發送的導線溫度、導線周圍大氣溫 度獲取導線溫升，建立導線電流與導線溫升之間的對應關系；并將導線弧垂最低點距離地 面的距離、導線溫度、導線周圍大氣溫度、導線電流與導線溫升之間的對應關系、導線與水 平面之間的夾角、經過預處理的導線電流打包為打包信息后，發送至信息傳輸裝置4。實際應用中，監測主機2為32Bit的微處理器。導線溫度與導線周圍大氣溫度之間的溫差就是導線由于輸送電能而產生導線溫 升。監測主機2根據采集裝置1經過長期采集的導線溫度、導線周圍大氣溫度、導線電流， 建立導線電流與導線溫升之間的對應關系。電力設計規范中規定了輸電線路輸送電能的電壓等級、導線弧垂最低點距離水平 面的距離，實際運行中的電壓等級不能超過規定的電壓等級，弧垂最低點不能超過規定的 導線弧垂最低點。供電裝置3，用于從輸電線路上取電，并對取電得到的電壓進行電壓轉換；根據輸 電線路中的電流大小向監測主機2發送運行信號或關斷信號。信息傳輸裝置4，用于以無線方式或GPRS/CDMA方式，將監測主機2發送的打包信 息轉發至監控中心5。監控中心5，用于將信息傳輸裝置4轉發的打包信息配置到不同的局域網；同時， 根據打包信息實時預測導線弧垂變化趨勢和輸電線路的輸送容量；還用于預設報警值，建 立預警機制。本實用新型中，采集裝置采集輸電線路的導線電流、導線溫度、導線周圍大氣溫 度、導線與水平面之間的夾角；在供電裝置的保護控制下，監測主機根據采集信息和自身 存儲的輸電線路信息，比如，塔桿之間的距離、導線在塔桿上的固定點距離地面的距離等信息，獲取導線弧垂最低點距離地面的距離和導線電流與導線溫升之間的對應關系等計算信 息；監控中心根據采集信息、計算信息預測導線弧垂變化趨勢，分析輸電線路輸送能力，便 于電網調度和管理人員實時動態調整輸電線路的熱穩定負載。如圖2所示，采集裝置1包括電流傳感器11、雙軸傾斜角傳感器12和溫度傳感器 13;其中，電流傳感器11，用于采集輸電線路中的導線電流，并將導線電流發送至監測主機 2。本實用新型中，電流傳感器11所采集的導線電流的信號為模擬信號。雙軸傾斜角傳感器12，用于測量導線與水平面之間的夾角，并將導線與水平面之 間的夾角發送至監測主機2。實際應用中，雙軸傾斜角傳感器12測量得到的導線與水平面之間的夾角為數字 量，雙軸傾斜角傳感器12通過SPI串口將導線與水平面之間的夾角直接發送至監測主機 2。溫度傳感器13，用于測量導線溫度、導線周圍大氣溫度，將導線溫度和導線周圍大 氣溫度發送至監測主機2。實際應用中，溫度傳感器13測量得到的導線溫度和導線周圍大氣溫度均為數字量。如圖3所示，監測主機2濾波電路21、A/D轉換電路22和信息處理單元23 ；其中，濾波電路21，用于對電流傳感器11發送的導線電流進行濾波處理，將處理后的導 線電流發送至A/D轉換電路22。A/D轉換電路22，用于將濾波電路21發送的導線電流，由模擬量轉換為數字量后， 發送至信息處理單元23。本實用新型中，A/D轉換電路22為16Bit的A/D轉換電路。信息處理單元23，用于根據塔桿之間的距離、導線在塔桿上的固定點距離地面的 距離、傾斜角傳感器12發送的導線與水平面之間的夾角，獲取導線弧垂最低點距離地面的 距離；根據溫度傳感器13發送的導線溫度、導線周圍大氣溫度獲取導線溫升，建立導線電 流與導線溫升之間的對應關系；并將導線弧垂最低點距離地面的距離、導線溫度和導線周 圍大氣溫度、導線電流與導線溫升之間的對應關系、導線與水平面之間的夾角以及A/D轉 換電路22發送的導線電流打包后，發送至信息傳輸裝置4。實際應用中，采集裝置1還包括微氣象站，用于采集包括大氣溫度、大氣壓、風量 和風速、雨量和雨速的大氣信息，并將大氣信息發送至信息處理單元23。信息處理單元23 還用于將微氣象站發送的大氣信息與導線弧垂最低點距離地面的距離、導線溫度和導線周 圍大氣溫度、導線電流與導線溫升之間的對應關系、導線與水平面之間的夾角以及A/D轉 換電路22發送的導線電流一起打包為打包信息；也就是說，打包信息還包括大氣信息。如圖4所示，供電裝置3包括取電模塊31、電壓轉換與電路保護模塊32 ；其中，取電模塊31，用于采用電磁感應方式，從輸電線路取電，將所取電壓信號和電流信 號發送至電壓轉換與電路保護模塊32。電壓轉換與電路保護模塊32，用于將取電模塊31發送的電壓信號由高電壓轉換 為輸出功率恒定的5V直流電壓；用于根據取電模塊31發送的電流信號，向監測主機2發送運行信號或關斷信號。實際應用時，根據取電模塊31發送的電流信號，在電流突然增大時啟動電路保 護，通過可控硅控制的電阻吸收過剩的電能量，同時向監測主機2發送關斷信號；在電流沒 有突然增大時，向監測主機2發送運行信號。如圖5所示，信息傳輸裝置4包括無線射頻電路41、GPRS/CDMA模塊42 ；其中，無線射頻電路41，用于以無線方式，將信息處理單元23發送的打包信息轉發至監 控中心5。GPRS/CDMA模塊42，用于以GPRS/CDMA方式，將信息處理單元23發送的打包信息 轉發至監控中心5。如圖6所示，監控中心5包括交換機51和服務器52 ；其中，交換機51，用于將信息傳輸裝置4轉發的打包信息配置到不同局域網中的服務 52 ο實際應用中，打包信息為不同地域或不同單位的導線弧垂最低點距離地面的距 離、導線溫度、導線周圍大氣溫度、導線電流與導線溫升之間的對應關系、導線與水平面之 間的夾角、經過預處理的導線電流，交換局51根據打包信息所屬的不同地域或不同單位， 配置到對應局域網中的相應服務器52中。實際應用中，交換機有內置交換機和外置交換機兩種，內置交換機安裝在服務器 中，外置交換機通過串口與服務器進行通信。服務器52，用于預設報警值，建立預警機制；根據交換機51配送的打包信息，實時 預測導線弧垂變化趨勢和輸電線路的輸送容量。實際應用中，還可以通過服務器52查閱導線弧垂最低點距離地面的距離、導線溫 度、導線周圍大氣溫度、導線電流與導線溫升之間的對應關系、導線與水平面之間的夾角、 經過預處理的導線電流等的歷史記錄。綜上所述，以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的 保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包 含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種導線弧垂在線監測系統，其特征在于，所述系統包括信號采集裝置、監測主機、 供電裝置、信息傳輸裝置和監控中心；其中，采集裝置，用于將所采集的輸電線路的導線電流、導線溫度、導線周圍大氣溫度、導線 與水平面之間的夾角發送至監測主機；監測主機，用于將根據塔桿之間的距離、導線在塔桿上的固定點距離地面的距離和采 集裝置發送的導線電流、導線溫度、導線周圍大氣溫度、導線與水平面之間的夾角得到的導 線弧垂最低點距離地面的距離、導線電流與導線溫升之間的對應關系，以及導線電流、導線 溫度、導線周圍大氣溫度、導線與水平面之間的夾角，發送至信息傳輸裝置；供電裝置，用于從輸電線路上取電，并對取電得到的電壓進行電壓轉換；根據輸電線路 中的電流大小向監測主機發送運行信號或關斷信號；信息傳輸裝置，用于以無線方式或GPRS/CDMA方式，將監測主機發送的導線電流、導線 溫度、導線周圍大氣溫度、導線與水平面之間的夾角、導線弧垂最低點距離地面的距離、導 線電流與導線溫升之間的對應關系轉發至監控中心；監控中心，用于將信息傳輸裝置轉發的導線電流、導線溫度、導線周圍大氣溫度、導線 與水平面之間的夾角、導線弧垂最低點距離地面的距離、導線電流與導線溫升之間的對應 關系配置到局域網。
2.根據權利要求1所述的監測系統，其特征在于，所述采集裝置包括電流傳感器、雙軸 傾斜角傳感器和溫度傳感器；其中，電流傳感器，用于采集輸電線路的導線電流，并將導線電流發送至所述監測主機； 雙軸傾斜角傳感器，用于測量導線與水平面之間的夾角，并將導線與水平面之間的夾 角發送至所述監測主機；溫度傳感器，用于測量導線溫度、導線周圍大氣溫度，將導線溫度和導線周圍大氣溫度 發送至所述監測主機。
3.根據權利要求2所述監測系統，其特征在于，所述監測主機包括濾波電路、A/D轉換 電路和信息處理單元；其中，濾波電路，用于對所述電流傳感器發送的導線電流進行濾波處理，將處理后的導線電 流發送至A/D轉換電路；A/D轉換電路，用于將濾波電路發送的導線電流，由模擬量轉換為數字量后，發送至信 息處理單元；信息處理單元，用于將根據塔桿之間的距離、導線在塔桿上的固定點距離地面的距離 和采集裝置發送的導線電流、導線溫度、導線周圍大氣溫度、導線與水平面之間的夾角得到 的導線弧垂最低點距離地面的距離、導線電流與導線溫升之間的對應關系，以及導線電流、 導線溫度、導線周圍大氣溫度、導線與水平面之間的夾角，發送至所述信息傳輸裝置。
4.根據權利要求3所述的監測系統，其特征在于，所述采集裝置還包括將包括大氣溫 度、大氣壓、風量和風速、雨量和雨速的大氣信息發送至所述信息處理單元微氣象站。
5.根據權利要求1所述的監測系統，其特征在于，所述供電裝置包括取電模塊、電壓轉 換模塊和保護電路；其中，取電模塊，用于采用電磁感應方式，從輸電線路取電，將所取電壓信號和電流信號發送 至電壓轉換與電路保護模塊；電壓轉換與電路保護模塊，用于將取電模塊發送的電壓信號由高電壓轉換為輸出功率 恒定的5V直流電壓；用于根據取電模塊發送的電流信號，向所述監測主機發送運行信號 或關斷信號。
6.根據權利要求3所述的監測系統，其特征在于，所述信息傳輸裝置包括無線射頻電 路、GPRS/CDMA模塊；其中，無線射頻電路，用于以無線方式，將所述信息處理單元發送的打包信息轉發至所述監 控中心；GPRS/CDMA模塊，用于以GPRS/CDMA方式，將所述信息處理單元發送的打包信息轉發至 所述監控中心。
7.根據權利要求3或4所述的監測系統，其特征在于，所述監控中心包括交換機和服務 器；其中，交換機，用于將所述信息傳輸裝置轉發的打包信息配置到局域網中的服務器。
專利摘要本實用新型提供一種導線弧垂在線監測系統，包括信號采集裝置、監測主機、供電裝置、信息傳輸裝置和監控中心；其中，采集裝置用于采集溫度、導線傾斜角、導線電流；監測主機用于對采集信息預處理，獲取導線弧垂最低點距離地面的距離，并將導線弧垂最低點距離地面的距離與采集信息打包；供電裝置用于取電、電壓轉換、啟動或關斷監測主機；信息傳輸裝置用于將打包后的信息轉發至監控中心；監控中心用于預設報警值，建立預警機制，將打包信息配置到不同的局域網，實時預測導線弧垂變化趨勢和輸電線路的輸送容量。本實用新型具有實時性強、安全性高、預測可靠等特點，可廣泛應用于電力系統。
文檔編號G08C17/02GK201828631SQ20102028708
公開日2011年5月11日 申請日期2010年8月10日 優先權日2010年8月10日
發明者呂強, 陳菊明 申請人:呂強