一種輸電線路防舞動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種輸電線路防舞動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)，在高壓輸電線路監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)位置上，加裝位移傳感器、加速度傳感器，所述位移傳感器、加速度傳感器分別連接數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊連接現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)分機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)分機(jī)通過(guò)GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)連接后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)。所述數(shù)據(jù)采集模塊包括嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2、ADC模塊，嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊連接ADC模塊，嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊連接無(wú)線通信模塊。本實(shí)用新型一種輸電線路防舞動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效抑制干擾源，提高測(cè)量精度、提升測(cè)量分辨率和提高保護(hù)裝置的靈敏度，實(shí)現(xiàn)了快速監(jiān)視且定位線路舞動(dòng)信息，提高了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性運(yùn)行水平。
【專利說(shuō)明】
一種輸電線路防舞動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型一種輸電線路防舞動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)，涉及輸電線路舞動(dòng)監(jiān)視、定位領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展，近年來(lái)我國(guó)高壓輸電線路舞動(dòng)事故發(fā)生的頻率和強(qiáng)度明顯增加，舞動(dòng)已成為當(dāng)前我國(guó)威脅線路安全的最主要因素之一。針對(duì)目前來(lái)說(shuō)，電力運(yùn)行部門對(duì)于輸電線路的監(jiān)測(cè)絕大部分是通過(guò)人工進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，很難實(shí)時(shí)掌握輸電線路的運(yùn)行情況。而輸電線路舞動(dòng)受局部微氣象、微地形等各種自然因素影響較大，事故的發(fā)生地往往是在人煙稀少，交通不發(fā)達(dá)的地區(qū)，人工巡視難度大。高壓輸電線路舞動(dòng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)是輸配系統(tǒng)安全運(yùn)行中非常重要的一部分，但是輸電線舞動(dòng)在線監(jiān)測(cè)研究已經(jīng)遠(yuǎn)落后于電網(wǎng)對(duì)輸電線路穩(wěn)定安全運(yùn)行的要求，不僅制約了舞動(dòng)機(jī)理、模型分析和防舞設(shè)計(jì)方面研究的深入開(kāi)展，而且實(shí)際中對(duì)輸電線路的防舞治理難度很大，造成了重大經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)舞動(dòng)和防舞措施的研究越來(lái)越受到人們的重視。
[0003]如今國(guó)內(nèi)外普遍研究運(yùn)用的是視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)由視頻監(jiān)測(cè)單元、網(wǎng)絡(luò)以及監(jiān)控中心組成。每個(gè)監(jiān)測(cè)桿塔上安裝一臺(tái)視頻監(jiān)測(cè)分機(jī)，隨時(shí)監(jiān)測(cè)導(dǎo)線的舞動(dòng)以及周圍環(huán)境參數(shù)。該方案缺點(diǎn)在于傳速率低，圖像的幀速低，視頻信號(hào)容易失真，不能真實(shí)反映導(dǎo)線舞動(dòng)信息，另外采集信息量有限，在積雪或污穢較厚的氣候條件下，攝像頭有可能被冰雪覆蓋，致使整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)癱瘓，并且現(xiàn)場(chǎng)視頻只能固定若干點(diǎn)，無(wú)法達(dá)到自由控制的目的。因此，必須在輸電導(dǎo)線上設(shè)置多個(gè)導(dǎo)線舞動(dòng)加速度監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，在導(dǎo)線不同位置上監(jiān)測(cè)導(dǎo)線舞動(dòng)時(shí)的加速度信息。為了提高導(dǎo)線舞動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能，通過(guò)采集和處理多組加速度數(shù)據(jù)，可以為導(dǎo)線舞動(dòng)位移監(jiān)測(cè)、導(dǎo)線張力變化計(jì)算等提供依據(jù)，還可以通過(guò)擬合導(dǎo)線多點(diǎn)的舞動(dòng)軌跡推導(dǎo)出導(dǎo)線整體的舞動(dòng)位移表達(dá)式，從而確定高壓輸電線路的防舞方案。
[0004]目前輸電線路的防舞信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)中存在一系列的問(wèn)題，僅僅只有通過(guò)加速度傳感器測(cè)得舞動(dòng)加速度來(lái)模擬導(dǎo)線舞動(dòng)軌跡的思想是不能解決實(shí)際遇到舞動(dòng)問(wèn)題的，其缺陷不僅在細(xì)節(jié)上研究的不夠深入，而且未綜合考慮到其他舞動(dòng)特征量的影響，未全面分析舞動(dòng)軌跡模擬過(guò)程中直流分量以及加速度數(shù)據(jù)處理過(guò)程中形成的誤差，導(dǎo)致最終模擬舞動(dòng)軌跡失真。再者，目前已投入使用的導(dǎo)線舞動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用單點(diǎn)的監(jiān)測(cè)方式，每臺(tái)監(jiān)測(cè)分機(jī)都必須安裝一個(gè)遠(yuǎn)程通信模塊，這不僅導(dǎo)致硬件成本過(guò)高，而且由于每臺(tái)監(jiān)測(cè)分機(jī)都與監(jiān)控中心進(jìn)行通信，從而導(dǎo)致監(jiān)控中心工作量過(guò)大且收集數(shù)據(jù)效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型提供一種輸電線路防舞動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效抑制干擾源，提高測(cè)量精度、提升測(cè)量分辨率和提高保護(hù)裝置的靈敏度，實(shí)現(xiàn)了快速監(jiān)視且定位線路舞動(dòng)信息，提高了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性運(yùn)行水平。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種輸電線路防舞動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)，在高壓輸電線路監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)位置上，加裝位移傳感器、加速度傳感器，所述位移傳感器、加速度傳感器分別連接數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊連接現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)分機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)分機(jī)通過(guò)GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)連接后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)。
[0008]所述數(shù)據(jù)采集模塊包括嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2、ADC模塊，嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊連接ADC模塊，嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊連接無(wú)線通信模塊。
[0009]所述加速度傳感器包括加速度傳感器芯片Ul，加速度傳感器芯片Ul帶有信號(hào)調(diào)理電路，用于模擬電壓輸出三軸:X軸、Y軸、Z軸加速度，其輸出信號(hào)端包括Xout端口、Yout端口、Zout端口，Xout端口通過(guò)電阻R1、電容Cl連接嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2的I/O接口 ；Yout端口通過(guò)電阻R2、電容C2連接嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2的I/O接口 ； Zout端口通過(guò)電阻R3、電容C3連接嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2的I/O接口。
[0010]所述位移傳感器包括位移傳感器芯片U3，位移傳感器芯片U3用于測(cè)量直線、角度位移，輸出數(shù)字量，其輸出電壓信號(hào)分別通過(guò)電阻R4、電阻R5與嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U 2的I/O接口連接。
[0011]所述無(wú)線通信模塊包括無(wú)線收發(fā)芯片U4，無(wú)線收發(fā)芯片U4通過(guò)電阻R6、R7、R8、R9、R10、R11與嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2的I/O接口相連。
[0012]所述嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2為ATMEGAL128L單片機(jī)。
[0013]所述加速度傳感器芯片Ul為ADXL335型加速度傳感器芯片。
[0014]所述位移傳感器芯片U3為M7003型位移傳感器芯片。
[0015]所述無(wú)線收發(fā)芯片U4為nRF24L01型無(wú)線收發(fā)芯片。
[0016]本實(shí)用新型一種輸電線路防舞動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)，技術(shù)效果如下:
[0017]1)、在監(jiān)控結(jié)點(diǎn)采用了主控微處理器ATMEGAL128L單片機(jī)，所述單片機(jī)具有高性能、低功耗的特點(diǎn)，可輕松實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，且無(wú)需考慮其輸出電壓的A/D端口與其他芯片相連時(shí)的電壓范圍相匹配的問(wèn)題。
[0018]2)、加速度傳感器的微傳感器集成在芯片表面，通過(guò)微傳感器輸出與加速度成正比的模擬電壓信號(hào)，而且輸出信號(hào)的帶寬范圍可通過(guò)設(shè)置輸出口對(duì)地電容來(lái)確定。
[0019]3)、在避免了傳感器發(fā)生溫度偏移的同時(shí)，所述加速度傳感器自身作為微型電容式三軸加速度傳感器，保證了良好的性能，不僅功耗低、靈敏度高，而且可以進(jìn)行信號(hào)調(diào)理、單極低通濾波和溫度補(bǔ)償?shù)淖饔谩?br>[0020]4)、位移傳感器采用容柵專用集成芯片，容柵可以測(cè)量直線和角位移，輸出是數(shù)字量，保證了測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，在采用相關(guān)的算法計(jì)算舞動(dòng)軌跡時(shí)，可以減少計(jì)算誤差。
[0021]5)、無(wú)線通信模塊的輸出功率和通信頻道可以很方便的通過(guò)個(gè)串行接口進(jìn)行配置，可以通過(guò)一個(gè)天線接收不同點(diǎn)的信號(hào)，保證了數(shù)據(jù)的發(fā)射效率的同時(shí)極大的降低了工作能耗，且外圍元件較少，保證了節(jié)電的需要。
[0022]6)、本實(shí)用新型系統(tǒng)達(dá)到了低功耗、模塊化、可擴(kuò)展的功能，適應(yīng)電力行業(yè)未來(lái)的發(fā)展需求，方便對(duì)系統(tǒng)的進(jìn)行擴(kuò)充和完善。
[0023]7)、本實(shí)用新型系統(tǒng)硬件結(jié)合電路的元件的選擇，可以準(zhǔn)確的分析舞動(dòng)軌跡模擬過(guò)程中直流分量以及加速度數(shù)據(jù)處理過(guò)程中形成的誤差，可以盡量減少模擬舞動(dòng)軌跡的失真。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)的硬件連接圖。
[0025]圖2為本實(shí)用新型系統(tǒng)的連接電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1、圖2所示，一種輸電線路防舞動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)，在高壓輸電線路I監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)位置上，加裝位移傳感器2、加速度傳感器3，所述位移傳感器2、加速度傳感器3分別連接數(shù)據(jù)采集模塊4，數(shù)據(jù)采集模塊4連接現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)分機(jī)7，現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)分機(jī)7通過(guò)GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)8連接后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)9。供電模塊5分別為數(shù)據(jù)采集模塊4、現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)分機(jī)7供電。
[0027]所述數(shù)據(jù)采集模塊4包括嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2、ADC模塊，嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊連接ADC模塊，嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊連接無(wú)線通信模塊6。數(shù)據(jù)采集模塊4負(fù)責(zé)采集傳感器的測(cè)量值。通過(guò)位移傳感器2、加速度傳感器3來(lái)采集高壓輸電線路I的相關(guān)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集模塊4將這些數(shù)據(jù)壓縮、打包后按照一定的格式傳送給控制中心，即現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)7。無(wú)線通信模塊6將采集到的數(shù)據(jù)按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通過(guò)GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)8傳遞到遠(yuǎn)端的監(jiān)測(cè)中心，SP后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)9，后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)9由數(shù)據(jù)庫(kù)和分析處理模塊組成，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮、分析、再現(xiàn)給用戶等。后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)9按舞動(dòng)危害判據(jù)關(guān)系式，計(jì)算測(cè)量數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)計(jì)算結(jié)果超過(guò)安全范圍時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。
[0028]所述加速度傳感器3包括加速度傳感器芯片Ul，加速度傳感器芯片Ul帶有信號(hào)調(diào)理電路，用于模擬電壓輸出三軸:x軸、Y軸、Z軸加速度，其X軸和Y軸輸出信號(hào)帶寬為0.5—1600Hz，Z軸的信號(hào)帶寬為0.5—550Hz。其輸出信號(hào)端包括Xout端口、Yout端口、Zout端口，Xout端口通過(guò)電阻Rl、電容Cl連接嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2的I/O接口 ； Yout端口通過(guò)電阻R2、電容C2連接嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2的I/O接口 ； Zout端口通過(guò)電阻R3、電容C3連接嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2的I/O接口，進(jìn)行信息的交互。所述電阻Rl、R2、R3阻值均為IkQ，所述電容C1、C2、C3大小均為lyF。
[0029]所述位移傳感器2包括位移傳感器芯片U3，位移傳感器芯片U3用于測(cè)量直線、角度位移，輸出數(shù)字量，其輸出電壓信號(hào)分別通過(guò)電阻R4、電阻R5與嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U 2的I/O接口連接，電阻R4、R5阻值均為IkQ。
[0030]所述無(wú)線通信模塊6包括無(wú)線收發(fā)芯片U4，無(wú)線收發(fā)芯片U4通過(guò)電阻R6、R7、R8、R9、R10、R11與嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2的I/O接口相連。電阻R6、R7、R8、R9、R10阻值均為330 Ω，R11 阻值為IkQ。
[0031]所述嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2為ATMEGAL128L單片機(jī)，具有高性能、低功耗的特點(diǎn)，可輕松實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，并與其他元件進(jìn)行信號(hào)的收發(fā)。
[0032]所述加速度傳感器芯片Ul為ADXL335型加速度傳感器芯片，加速度傳感器芯片Ul利用內(nèi)部微傳感器感應(yīng)三維的加速度，然后將感應(yīng)的信號(hào)分別進(jìn)行放大、解調(diào)、再放大、濾波等流程，輸出的三路模擬電壓信號(hào)與三軸加速度成正比。
[0033]所述位移傳感器芯片U3為M7003型位移傳感器芯片，可以測(cè)量直線和角位移，輸出數(shù)字量，其主要輸出引腳為SCK和DATA。
[0034]所述無(wú)線收發(fā)芯片U4為nRF24L01型無(wú)線收發(fā)芯片，無(wú)線收發(fā)芯片U4由完全集成在芯片中的頻率合成器，功率放大器，晶體振蕩器和調(diào)制器組成。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種輸電線路防舞動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，在高壓輸電線路(I)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)位置上，加裝位移傳感器(2)、加速度傳感器(3)，所述位移傳感器(2)、加速度傳感器(3)分別連接數(shù)據(jù)采集模塊(4)，數(shù)據(jù)采集模塊(4)連接現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)分機(jī)(7)，現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)分機(jī)(7)通過(guò)GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)(8)連接后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)(9)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種輸電線路防舞動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊(4)包括嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2、ADC模塊，嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊連接ADC模塊，嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2連接無(wú)線通信模塊(6)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種輸電線路防舞動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述加速度傳感器(3)包括加速度傳感器芯片Ul，加速度傳感器芯片Ul帶有信號(hào)調(diào)理電路，用于模擬電壓輸出三軸:X軸、Y軸、Z軸加速度，其輸出信號(hào)端包括Xout端口、Yout端口、Zout端口，Xout端口通過(guò)電阻Rl、電容Cl連接嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2的I/O接口 ；Yout端口通過(guò)電阻R2、電容C2連接嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2的I/O接口 ；Zout端口通過(guò)電阻R3、電容C3連接嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2的I/O接口。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種輸電線路防舞動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述位移傳感器(2)包括位移傳感器芯片U3，位移傳感器芯片U3用于測(cè)量直線、角度位移，輸出數(shù)字量，其輸出電壓信號(hào)分別通過(guò)電阻R4、電阻R5與嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2的I/O接口連接。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種輸電線路防舞動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線通信模塊(6)包括無(wú)線收發(fā)芯片U4，無(wú)線收發(fā)芯片U4通過(guò)電阻R6、R7、R8、R9、R10、R11與嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2的I/O接口相連。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種輸電線路防舞動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述嵌入式結(jié)構(gòu)處理器模塊U2為ATMEGAL128L單片機(jī)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種輸電線路防舞動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述加速度傳感器芯片Ul為ADXL335型加速度傳感器芯片。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種輸電線路防舞動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述位移傳感器芯片U3為M7003型位移傳感器芯片。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種輸電線路防舞動(dòng)在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線收發(fā)芯片U4為nRF24L01型無(wú)線收發(fā)芯片。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK205537764SQ201620265173
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日
【發(fā)明人】王毅, 吳成明, 程維, 張?chǎng)? 魯月娥, 陳代才, 陳逸馨
【申請(qǐng)人】三峽大學(xué)