專利名稱：基于輸電線路遠(yuǎn)程監(jiān)測的風(fēng)速等值測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力輸電線路運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測的氣象參數(shù)測量裝置，尤其是電力輸 電線路遠(yuǎn)程監(jiān)測的風(fēng)速測量裝置。
背景技術(shù)：
在電網(wǎng)的輸電線路運(yùn)行狀況參數(shù)中，風(fēng)速是一個(gè)重要參數(shù)，它影響到電力線的散 熱和溫升，并進(jìn)而影響到電力線的熱穩(wěn)定參數(shù)。為了保證電力輸電線路的按照允許， 在DL/T5092-1999《110 500kV架空送電線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中，對于如何計(jì)算電力 線的溫升和熱穩(wěn)定裕度，有相關(guān)的公式進(jìn)行說明。對于風(fēng)速的測量手段，都是采用安 裝小型氣象站的方式，利用風(fēng)速儀獲得安裝點(diǎn)的實(shí)際風(fēng)速。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于整 條電力線路所處的地理環(huán)境不同，各個(gè)地理位置的氣象條件差異極大，因此電力線的 實(shí)際溫升和輸送能力，都只能按經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算，因而存在測試精度較低的問題。 其次利用風(fēng)速儀測量風(fēng)速，通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)將氣象數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測中心，這種方法 的特點(diǎn)是必須加裝電源，通常采用太陽能電池和蓄電池供電，并且不能提供輸電線路 的實(shí)際溫升。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于輸電線路遠(yuǎn)程監(jiān)測的風(fēng)速等值測量裝置，旨在根據(jù) 實(shí)時(shí)采集監(jiān)測點(diǎn)的環(huán)境溫度、導(dǎo)線表面溫度、光照強(qiáng)度參數(shù)值，通過計(jì)算得到監(jiān)測點(diǎn) 風(fēng)速等效值，從而實(shí)現(xiàn)對輸電線路的運(yùn)行狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)測。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種基于輸電線路遠(yuǎn)程監(jiān)測的風(fēng)速等值測量裝置， 包括遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)，還具有，
環(huán)境溫度傳感器測試輸電線路導(dǎo)線所處周圍環(huán)境溫度，將環(huán)境溫度信號0傳
輸至單片機(jī)處理系統(tǒng)；
導(dǎo)線表面溫度傳感器設(shè)置在導(dǎo)線表面，將測試所得的導(dǎo)線表面溫度信號傳輸至 單片機(jī)處理系統(tǒng)；
日照光線強(qiáng)度傳感器設(shè)置在導(dǎo)線上，將測試所得的日照光線強(qiáng)度乇信號傳輸至單片機(jī)處理系統(tǒng)；
單片機(jī)處理系統(tǒng):接收環(huán)境溫度傳感器和導(dǎo)線表面溫度傳感器以及日照強(qiáng)度傳感 器來的信號，完成A/D轉(zhuǎn)換并通過GPRS模塊與所述遠(yuǎn)程系統(tǒng)連接。 檢測點(diǎn)等值風(fēng)速算法模塊
3)、根據(jù)實(shí)測導(dǎo)線表面溫度和環(huán)境溫度，計(jì)算一般時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線表面的平均溫升6>， 單位°C;
b)、根據(jù)輸電線路的導(dǎo)線直徑D，單位米；導(dǎo)線表面空氣層的運(yùn)動粘度V，單 位m2/S;導(dǎo)線表面空氣層的傳熱系數(shù)々，單位W/m2;導(dǎo)線允許截流量/，單位
A;允許溫度時(shí)導(dǎo)線的交流電阻i^，單位Q/m;導(dǎo)線表面的吸熱系數(shù)，導(dǎo)線表面 的輻射散熱系數(shù)，斯特凡一包爾茨曼常數(shù)，按照以下公式計(jì)算得出監(jiān)測點(diǎn)的等效風(fēng)速，
r = D/Rev， (1)
(-Z——)
式(1)中，Re = e0'485 (2)
式(2)中，『=a / Z) (3)
『C， + ^ +273)4 — A +273)4]
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明的風(fēng)速測量裝置，是利用安裝在輸電線路的導(dǎo)線上的球型監(jiān)測裝置，實(shí)時(shí)
采集監(jiān)測點(diǎn)的環(huán)境溫度、日照光線強(qiáng)度、電力線的實(shí)際溫度，并通過SCAM系統(tǒng)單向 獲取電力線的實(shí)際電流值，根據(jù)導(dǎo)線的理論溫升與實(shí)際溫升，得到監(jiān)測點(diǎn)的風(fēng)速等效 值。球型監(jiān)測裝置利用輸電線路的電流產(chǎn)生的感應(yīng)電壓供電，不需要額外的電源，同 時(shí)也不需要安裝風(fēng)速儀。
電網(wǎng)的輸電線路參數(shù)設(shè)計(jì)，依據(jù)的是DL/T5092-1999《110 500kV架空送電線路 設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》，根據(jù)電力線路的傳輸功率、地理環(huán)境等數(shù)據(jù)，計(jì)算出導(dǎo)線的允許溫 升，并進(jìn)而選定導(dǎo)線的規(guī)格。實(shí)際運(yùn)行中，受輸電線路的電流、環(huán)境溫度、日照光線 強(qiáng)度、風(fēng)速、導(dǎo)線表面狀況等諸多因素的影響，導(dǎo)線在不同地理位置的溫度是不一樣 的。通過對輸電線路的運(yùn)行狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)測，可以在保證電網(wǎng)安全的前提下提高輸 電線路的輸送能力，減少電網(wǎng)建設(shè)的投資，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
圖l是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)框圖2是本發(fā)明裝置的遠(yuǎn)程傳輸示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出， 一種基于輸電線路遠(yuǎn)程監(jiān)測的風(fēng)速等值測量裝置，包括，遠(yuǎn)程通訊系 統(tǒng)，其特征是采用球型構(gòu)件，直接安裝在輸電線路導(dǎo)線。還具有，
環(huán)境溫度傳感器測試輸電線路導(dǎo)線所處周圍環(huán)境溫度，將環(huán)境溫度信號0傳
輸至單片機(jī)處理系統(tǒng)；
導(dǎo)線表面溫度傳感器設(shè)置在導(dǎo)線表面，將測試所得的導(dǎo)線表面溫度信號傳輸至 單片機(jī)處理系統(tǒng)；
日照光線強(qiáng)度傳感器型號為HD2021，設(shè)置在球型構(gòu)件的頂部，將測試所得的 日照強(qiáng)度乇信號傳輸至單片機(jī)處理系統(tǒng)；
單片機(jī)處理系統(tǒng):接收環(huán)境溫度傳感器和導(dǎo)線表面溫度傳感器以及日照光線強(qiáng)度 傳感器來的信號，完成A/D轉(zhuǎn)換，并與所述遠(yuǎn)程系統(tǒng)連接； 檢測點(diǎn)等值風(fēng)速算法模塊
a) 、根據(jù)實(shí)測導(dǎo)線表面溫度，計(jì)算一般時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線表面的平均溫升^，單位'C;
b) 、根據(jù)鍵盤輸入的以下參數(shù)值導(dǎo)線直徑D，單位米；導(dǎo)線表面空氣層的運(yùn)
動粘度V，單位m2/S;導(dǎo)線表面空氣層的傳熱系數(shù);i,，單位W/m2;導(dǎo)線允許截流
量/，單位A;允許溫度時(shí)導(dǎo)線的交流電阻i^，單位Q/m;導(dǎo)線表面的吸熱系
數(shù)A，導(dǎo)線表面的輻射散熱系數(shù)^i，斯特凡一包爾茨曼常數(shù)《，按照以下公式計(jì) 算得出監(jiān)測點(diǎn)的等效風(fēng)速，
K二"/Rev (1)
(l)式中
D—導(dǎo)線外徑，單位m
V—導(dǎo)線表面空氣層的運(yùn)動粘度，單位附2/5 其計(jì)算公式如下i/ = 1.32xl(T5 +9.6((9。 +6>/2)xl0-(2)式中，
<9一導(dǎo)線表面的平均溫升，單位°C。 《一環(huán)境溫度，單位°C。
(2)
在(1)式中
Re為雷諾數(shù)，其計(jì)算式為
ln二
C畫
乂+『廣『fi
0.485
Re = g " (3)
(3)式中，
6—導(dǎo)線表面的平均溫升，單位°C。
義/—導(dǎo)線表面空氣層的傳熱系數(shù)，單位W/m°C。
/—允許載流量，單位A。 《一允許溫度時(shí)導(dǎo)線的交流電阻，單位Q/m。 『,為單位長度導(dǎo)線的日照吸熱功率，單位W/m，其計(jì)算方法為
(4)
(4)式中，
A—導(dǎo)線表面的吸熱系數(shù)(光亮的新線為0.35~0.46;舊線或涂黑色防腐劑的 線為0. 9 0.95)。
人一日光對導(dǎo)線的日照強(qiáng)度，單位『/附2,由日照光線強(qiáng)度傳感器HD2021經(jīng)
A/D轉(zhuǎn)換直接測量獲得。
D—導(dǎo)線外徑，單位m
『w為單位長度導(dǎo)線的輻射散熱功率，單位W/m ，其計(jì)算方法為
^ = ;rD柳(P +《+ 273)4 -(《+ 273)4 ]
(5)式中， D—導(dǎo)線外徑，單位m
(5)
《一導(dǎo)線表面的輻射散熱系數(shù)，(光亮的新線為0.35 0.46;舊線或涂黑色防腐劑的線為0. 9~0. 95)。
《一斯特凡一包爾茨曼常數(shù)，為5.67x10—8 ，單位W/m，。 6 —導(dǎo)線表面的平均
溫升，單位'C。 《一環(huán)境溫度，單位°C。
圖2中，移動GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)射端1將在線移動監(jiān)測裝置測得的信號發(fā)射至GPRS網(wǎng) 絡(luò)，由移動GSM網(wǎng)絡(luò)接收端2接收，再經(jīng)交換機(jī)3、數(shù)據(jù)服務(wù)器/應(yīng)用服務(wù)器4以及
權(quán)利要求
1、一種基于輸電線路遠(yuǎn)程監(jiān)測的風(fēng)速等值測量裝置，包括，遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)，其特征是球型監(jiān)測裝置直接安裝在輸電線路的導(dǎo)線上，還具有，環(huán)境溫度傳感器測試輸電線路導(dǎo)線所處周圍環(huán)境溫度，將環(huán)境溫度信號θa傳輸至單片機(jī)處理系統(tǒng)；導(dǎo)線表面溫度傳感器設(shè)置在導(dǎo)線表面，將測試所得的導(dǎo)線表面溫度信號傳輸至單片機(jī)處理系統(tǒng)；日照光線強(qiáng)度傳感器設(shè)置在導(dǎo)線上，將測試所得的日照強(qiáng)度Js信號傳輸至單片機(jī)處理系統(tǒng)；單片機(jī)處理系統(tǒng)接收環(huán)境溫度傳感器和導(dǎo)線表面溫度傳感器以及日照光線強(qiáng)度傳感器來的信號，完成A/D轉(zhuǎn)換并與所述遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)連接；檢測點(diǎn)等數(shù)風(fēng)速算法模塊a)、根據(jù)實(shí)測導(dǎo)線表面溫度，計(jì)算一般時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線表面的平均溫升θ，單位℃；b)、根據(jù)鍵盤輸入的以下參數(shù)值導(dǎo)線直徑D，單位米；導(dǎo)線表面空氣層的運(yùn)動粘度v，單位m2/s；導(dǎo)線表面空氣層的傳熱系數(shù)λf，單位W/m2；導(dǎo)線允許截流量I，單位A；允許溫度時(shí)導(dǎo)線的交流電阻Rr，單位Ω/m；導(dǎo)線表面的吸熱系數(shù)as，導(dǎo)線表面的輻射散熱系數(shù)E1，斯特凡-包爾茨曼常數(shù)S1，按照以下公式計(jì)算得出監(jiān)測點(diǎn)的等效風(fēng)速，V＝D/Rev，(1)式(1)中，<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>Re</mi><mo>=</mo><msup> <mi>e</mi> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><mrow> <mi>ln</mi> <mfrac><mrow> <msup><mi>I</mi><mn>2</mn> </msup> <msubsup><mi>R</mi><mi>r</mi><mo>′</mo> </msubsup> <mo>+</mo> <msub><mi>W</mi><mi>S</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>W</mi><mi>R</mi> </msub></mrow><mrow> <mn>0.57</mn> <mi>π</mi> <msub><mi>λ</mi><mi>f</mi> </msub> <mi>θ</mi></mrow> </mfrac></mrow><mn>0.485</mn> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow></msup> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2009101642620002C1.tif" wi="60" he="20" top= "200" left = "57" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>式(2)中，Ws＝asJsD(3)WR＝πDE1S1[(θ+θa+273)4-(θa+273)4]。
全文摘要
一種基于輸電線路遠(yuǎn)程監(jiān)測的風(fēng)速等值測量裝置，通過環(huán)境溫度傳感器、導(dǎo)線表面溫度傳感器以及日照光線強(qiáng)度傳感器將采集的環(huán)境溫度信號，導(dǎo)線表面溫度信號以及日照光線強(qiáng)度信號傳輸至單片機(jī)處理系統(tǒng)，單片機(jī)處理系統(tǒng)再結(jié)合相關(guān)已知參數(shù)，并根據(jù)特定公式，計(jì)算得到監(jiān)測點(diǎn)的風(fēng)速等效值。可以在保證電網(wǎng)安全前提下提高輸電線路的輸送能力，減少電網(wǎng)建設(shè)投資，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號G01P5/10GK101644714SQ20091016426
公開日2010年2月10日 申請日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者云 張, 曹永興, 軻 朱 申請人:四川電力試驗(yàn)研究院