專利名稱：一種輸電線路動(dòng)態(tài)增容在線監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種高壓輸電電カ監(jiān)測(cè)裝置，特別是一種輸電線路動(dòng)態(tài)增容的在線監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
近年來，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)帶動(dòng)用電負(fù)荷急劇增加。不少經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的省市和地區(qū)，尤其是華東地區(qū)，由于用電負(fù)荷增長(zhǎng)超出電カ建設(shè)發(fā)展速度，已經(jīng)出現(xiàn)架空輸電線路輸電能力嚴(yán)重不足問題，電カ公司的經(jīng)濟(jì)效益和企業(yè)形象受到損失。為解決日益嚴(yán)峻的供電問題，提高電網(wǎng)的供電能力和經(jīng)濟(jì)效益，迫切需要増加輸電線路的輸送容量。早期的輸電線路增容一般通過建設(shè)新的輸電線路或?qū)υ芯€路進(jìn)行改建實(shí)現(xiàn)，投資巨大，建設(shè)周期長(zhǎng)， 運(yùn)行維護(hù)成本高。此外，高壓輸電線路對(duì)居民區(qū)環(huán)境因素和人畜的影響較大，在用地緊張地區(qū)不易開辟新的線路走廊。因此需找尋ー種能夠不改變線路結(jié)構(gòu)和安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的架空線路載流容量提高方法。動(dòng)態(tài)增容技術(shù)是ー種提高現(xiàn)有輸電線路容量的有效方法，相比于傳統(tǒng)方法，該方法利用動(dòng)態(tài)增容在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路物理特性和環(huán)境參數(shù)，通過優(yōu)化計(jì)算、預(yù)測(cè)和實(shí)時(shí)跟蹤，在現(xiàn)行線路結(jié)構(gòu)和線路運(yùn)行安全標(biāo)準(zhǔn)不變的前提下，充分挖掘線路的輸送潛力， 以導(dǎo)線的實(shí)際運(yùn)行狀況為依據(jù)適時(shí)提高輸送容量，確保輸電線路安全運(yùn)行，規(guī)避增容帶來的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)有著積極的作用。專利號(hào)為“200920086765. 6”的中國(guó)實(shí)用新型專利“輸電線路覆冰預(yù)警及動(dòng)態(tài)增容系統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)裝置”，公開了ー種輸電線路動(dòng)態(tài)增容在線監(jiān)測(cè)裝置，裝置采用高壓取電模塊和鋰電池供電。其缺陷在于取電模塊沒有泄放保護(hù)、一旦高壓線路過負(fù)荷運(yùn)行，取電模塊易被燒毀。且所用鋰電池不可過充、過電、不可耐高溫、嚴(yán)寒，使用壽命較短。本實(shí)用新型采用低功耗器件設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)增容裝置，無需鋰電池儲(chǔ)能，利用帶有智能保護(hù)的CT電源供電，提高裝置運(yùn)行的安全性和可靠性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)置更為合理、能夠?qū)Ω邏哼\(yùn)行線路進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)、存儲(chǔ)、查詢、并最大限度發(fā)揮輸電線路的負(fù)載能力， 增加現(xiàn)有輸電線路的輸送容量的輸電線路動(dòng)態(tài)增容在線監(jiān)測(cè)裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案本實(shí)用新型是ー種輸電線路動(dòng)態(tài)增容在線監(jiān)測(cè)裝置，其特點(diǎn)是它由安裝在輸電線路上的監(jiān)測(cè)子站、安裝在桿塔上的監(jiān)測(cè)主站以及安裝在監(jiān)控中心的監(jiān)控上位機(jī)構(gòu)成；所述的監(jiān)測(cè)子站包括STM32單片機(jī)、智能保護(hù)CT電源、導(dǎo)線溫度傳感器、RF射頻模塊和電流互感器；所述智能保護(hù)CT電源與STM32單片機(jī)的電源管腳相連；所述導(dǎo)線溫度傳感器、電流互感器與所述STM32單片機(jī)的AD管腳相連接；RF射頻模塊SI4432與所述STM32 單片機(jī)的SPI管腳連接；所述智能保護(hù)CT電源包括取電模塊、電能調(diào)理模塊、智能保護(hù)模塊；[0008]所述取電模塊含一次母線、電流互感器磁芯、二次線圈、取樣電阻、單刀雙擲繼電器；一次母線穿過所述電流互感器磁芯；二次線圈繞在電流互感器磁芯上，并與取樣電阻并聯(lián)，再與單刀雙擲繼電器串聯(lián)；所述電能調(diào)理模塊含整流電路、尖端泄放電路、紋波濾除電容、穩(wěn)壓電路，各電路之間依次串聯(lián)連接；所述的尖端泄放電路包括穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓管與穩(wěn)壓管限流電阻串聯(lián)后與整流橋的直流輸出并聯(lián)，其中間并聯(lián)另ー個(gè)限流電阻，該限流電阻與功率管門極相連，以控制功率管導(dǎo)通或關(guān)斷的電壓；所述智能保護(hù)電路包括STM8單片機(jī)、RF射頻模塊和超級(jí)電容；RF射頻模塊與所述 STM8單片機(jī)的UART管腳連接；超級(jí)電容并聯(lián)在所述STM8單片機(jī)的供電端；所述的監(jiān)測(cè)主站包括STM32單片機(jī)、光伏電源、GPRS模塊、RF射頻模塊SI4432、環(huán)境溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器和日照輻射傳感器；GPRS模塊與所述的STM32單片機(jī)的UART管腳連接；RF射頻模塊SI4432、環(huán)境溫濕度傳感器與STM32單片機(jī)的SPI管腳相連接；風(fēng)速風(fēng)向傳感器、日照輻射傳感器與STM32 單片機(jī)的AD管腳相連接；所述光伏電源與所述STM32單片機(jī)電源管腳相連。本實(shí)用新型技術(shù)方案中，各元器件、模塊及控制系統(tǒng)如無特別說明，均可以使用現(xiàn)有技術(shù)中公開的可適用于本實(shí)用新型的元器件、模塊及控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型所述監(jiān)測(cè)子站的功能為采集和上傳輸電線路電流和導(dǎo)線溫度數(shù)據(jù)， 為線路動(dòng)態(tài)增容提供依據(jù)。所述監(jiān)測(cè)主站的功能為將環(huán)境氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)子站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控上位機(jī)。所述監(jiān)控上位機(jī)可安裝有專家分析軟件；其功能為顯示、存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、計(jì)算現(xiàn)有線路的增容裕量、提出建議的增容策略，為調(diào)度人員實(shí)施動(dòng)態(tài)增容提供必要依據(jù)。所述監(jiān)測(cè)子站采用智能保護(hù)CT電源來供電，所述監(jiān)測(cè)主站采用光伏電源供電，所述監(jiān)控上位機(jī)由市電供電。監(jiān)測(cè)子站與監(jiān)測(cè)主站2之間采用433MHz短程RF技術(shù)通信，所述監(jiān)測(cè)主站與監(jiān)控上位機(jī)之間采用GPRS遠(yuǎn)程無線技術(shù)通信。本實(shí)用新型所述的輸電線路動(dòng)態(tài)增容在線監(jiān)測(cè)裝置使用智能保護(hù)CT電源，當(dāng)高壓側(cè)線路電流過大時(shí)，所述尖端泄放電路將多余感應(yīng)電能轉(zhuǎn)換為熱能泄放。當(dāng)泄放保護(hù)電路溫升過高時(shí)，所述智能保護(hù)模塊將切斷供電回路，直到電源溫度降低到允許工作溫度。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型裝置利用傳感器及低功耗微控制器監(jiān)測(cè)輸電線路電流、導(dǎo)線溫度及環(huán)境氣象參數(shù)，通過RF模塊和GPRS上傳監(jiān)測(cè)信息，結(jié)合各種監(jiān)測(cè)參數(shù)來計(jì)算導(dǎo)線增容裕量，提供動(dòng)態(tài)增容決策，以導(dǎo)線的實(shí)際運(yùn)行狀況為依據(jù)適時(shí)提高輸送容量，充分挖掘線路的輸送潛力，確保輸電線路安全運(yùn)行，規(guī)避增容帶來的風(fēng)險(xiǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用低功耗器件設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)增容裝置，無需鋰電池儲(chǔ)能，利用帶有智能保護(hù)的CT電源供電，提高裝置運(yùn)行的安全性和可靠性。

圖1為本實(shí)用新型的ー種組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新的監(jiān)測(cè)子站的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖3為本實(shí)用新型的智能保護(hù)CT電源的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖4為本實(shí)用新型的監(jiān)測(cè)主站的結(jié)構(gòu)示意框圖。
具體實(shí)施方式
以下參照附圖，進(jìn)一歩描述本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案，以便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一歩地理解本發(fā)明，而不構(gòu)成對(duì)其權(quán)利的限制。實(shí)施例1，參照?qǐng)D1-4，一種輸電線路動(dòng)態(tài)增容在線監(jiān)測(cè)裝置，它由安裝在輸電線路上的監(jiān)測(cè)子站1、安裝在桿塔上的監(jiān)測(cè)主站2以及安裝在監(jiān)控中心的監(jiān)控上位機(jī)3構(gòu)成； 其中監(jiān)測(cè)子站1與監(jiān)測(cè)主站2之間通過短程RF技術(shù)進(jìn)行通信；監(jiān)測(cè)主站2與監(jiān)控上位機(jī)3 之間通過GPRS技術(shù)進(jìn)行通信。所述的監(jiān)測(cè)子站1包括STM32單片機(jī)11、智能保護(hù)CT電源12、導(dǎo)線溫度傳感器 13 (可使用熱敏電阻MF52)、RF射頻模塊14和電流互感器15 ；所述智能保護(hù)CT電源12與 STM32單片機(jī)11的電源管腳相連；所述導(dǎo)線溫度傳感器13、電流互感器15與所述STM32單片機(jī)11的AD管腳相連接；RF射頻模塊14 (SI4432)與所述STM32單片機(jī)11的SPI管腳連接。導(dǎo)線溫度傳感器13和電流互感器15將測(cè)得的導(dǎo)線溫度及電流存至STM32單片機(jī)11 中，通過RF射頻模塊14 (Si4432)將數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)測(cè)主站2。運(yùn)行過程中，監(jiān)測(cè)子站1通過智能保護(hù)CT電源12供電。所述智能保護(hù)CT電源12包括取電模塊121、電能調(diào)理模塊122、智能保護(hù)模塊 123 ；所述取電模塊121含一次母線1211、電流互感器磁芯1212、二次線圈1213、取樣電阻1214、單刀雙擲繼電器1215 ；—次母線1211穿過所述電流互感器磁芯1212 ；二次線圈 1213繞在電流互感器磁芯1212上，并與取樣電阻1214并聯(lián)，再與單刀雙擲繼電器1215串聯(lián)；所述電能調(diào)理模塊122含整流電路1221、尖端泄放電路1222、紋波濾除電容1223、 穩(wěn)壓電路1224，各電路之間依次串聯(lián)連接；所述的尖端泄放電路1222包括穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓管與穩(wěn)壓管限流電阻串聯(lián)后與整流橋的直流輸出并聯(lián)，其中間并聯(lián)另ー個(gè)限流電阻，該限流電阻與功率管門極相連，以控制功率管導(dǎo)通或關(guān)斷的電壓；所述智能保護(hù)電路123包括STM8單片機(jī)11、RF射頻模塊14和超級(jí)電容；RF射頻模塊14與所述STM8單片機(jī)11的UART管腳連接；超級(jí)電容并聯(lián)在所述STM8單片機(jī)11的供電端；所述的監(jiān)測(cè)主站包括STM32單片機(jī)11、光伏電源22、GPRS模塊23、RF射頻模塊14 (SI4432)、環(huán)境溫濕度傳感器25、風(fēng)速風(fēng)向傳感器沈和日照輻射傳感器M ；GPRS模塊23與所述的STM32單片機(jī)11的UART管腳連接；RF射頻模塊14 (SI4432)、環(huán)境溫濕度傳感器25與STM32單片機(jī)11的SPI管腳相連接；風(fēng)速風(fēng)向傳感器 26、日照輻射傳感器M與STM32單片機(jī)11的AD管腳相連接；所述光伏電源22與所述STM32 單片機(jī)11電源管腳相連。如圖3所示，所述一次母線1211上通有幅值恒定的交流電流，線路周圍將產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，并在所述電流互感器磁芯1212上產(chǎn)生交變的磁通，這個(gè)磁通將在所述二次線圈 1213上感應(yīng)出交變的感應(yīng)電流。感應(yīng)電流在所述取樣電阻1214上成為電動(dòng)勢(shì)輸出。在所述單刀雙擲繼電器1215 (JQC-3F)閉合的條件下，所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)整流電路1221整流后變?yōu)槊}動(dòng)直流電壓。脈動(dòng)直流電壓經(jīng)所述尖端泄放電路1222后，將脈動(dòng)直流的尖峰能量泄放，再經(jīng)所述濾波電容1223可將較大的電壓紋波濾除。最后，該電壓經(jīng)穩(wěn)壓電路12M后降至5. 5V，以供使用。整個(gè)電路運(yùn)行過程中，所述STM32單片機(jī)11可監(jiān)測(cè)尖端泄放電路1222 的工作溫度，并預(yù)設(shè)溫度超標(biāo)閾值、恢復(fù)閾值和超標(biāo)時(shí)長(zhǎng)。工作溫度超標(biāo)后，所述STM32單片機(jī)11通過所述單刀雙擲繼電器1215斷開供電電路，直到所述尖端泄放電路1222的エ 作溫度進(jìn)入恢復(fù)閾值后，所述單刀雙擲繼電器1215重新接入供電電路。供電斷開后，所述 STM32單片機(jī)11由內(nèi)部超級(jí)電容供電。當(dāng)在預(yù)設(shè)超標(biāo)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，所述尖端泄放電路1222的エ 作溫度不能進(jìn)入恢復(fù)閾值吋，所述RF射頻模塊14啟動(dòng)，下發(fā)電源裝置故障命令。如圖4所示，所述監(jiān)測(cè)主站2的環(huán)境溫濕度傳感器25(SHT71)、風(fēng)速風(fēng)向傳感器沈 (BCQ-FS-BA)、日照輻射傳感器M (GZD系統(tǒng))將測(cè)得的導(dǎo)線溫度存至STM32單片機(jī)11中， 通過GPRS模塊23 (EM310)將這些數(shù)據(jù)以及通過RF射頻模塊14 (Si4432)所收到的監(jiān)測(cè)子站1中所測(cè)數(shù)據(jù)一并發(fā)送給監(jiān)控中心3。運(yùn)行過程中，光伏電源22向監(jiān)測(cè)主站2供電。所述監(jiān)控上位機(jī)3安裝有專家分析軟件，當(dāng)收到所述監(jiān)測(cè)主站2上傳的監(jiān)測(cè)信息后，所述專家分析軟件綜合各種監(jiān)測(cè)參數(shù)，結(jié)合動(dòng)態(tài)增容英國(guó)摩爾根公式，計(jì)算出線路容量裕度，充分挖掘線路的輸送潛力，以導(dǎo)線的實(shí)際運(yùn)行狀況為依據(jù)適時(shí)提高輸送容量，確保輸電線路安全運(yùn)行，規(guī)避增容帶來的風(fēng)險(xiǎn)。
權(quán)利要求1. 一種輸電線路動(dòng)態(tài)增容在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于它由安裝在輸電線路上的監(jiān)測(cè)子站、安裝在桿塔上的監(jiān)測(cè)主站以及安裝在監(jiān)控中心的監(jiān)控上位機(jī)構(gòu)成；所述的監(jiān)測(cè)子站包括STM32單片機(jī)、智能保護(hù)CT電源、導(dǎo)線溫度傳感器、RF射頻模塊和電流互感器；所述智能保護(hù)CT電源與STM32單片機(jī)的電源管腳相連；所述導(dǎo)線溫度傳感器、電流互感器與所述STM32單片機(jī)的AD管腳相連接；RF射頻模塊SI4432與所述STM32單片機(jī)的SPI管腳連接；所述智能保護(hù)CT電源包括取電模塊、電能調(diào)理模塊、智能保護(hù)模塊； 所述取電模塊含一次母線、電流互感器磁芯、二次線圈、取樣電阻、單刀雙擲繼電器；一次母線穿過所述電流互感器磁芯；二次線圈繞在電流互感器磁芯上，并與取樣電阻并聯(lián)，再與單刀雙擲繼電器串聯(lián)；所述電能調(diào)理模塊含整流電路、尖端泄放電路、紋波濾除電容、穩(wěn)壓電路，各電路之間依次串聯(lián)連接；所述的尖端泄放電路包括穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓管與穩(wěn)壓管限流電阻串聯(lián)后與整流橋的直流輸出并聯(lián)，其中間并聯(lián)另ー個(gè)限流電阻，該限流電阻與功率管門極相連，以控制功率管導(dǎo)通或關(guān)斷的電壓；所述智能保護(hù)電路包括STM8單片機(jī)、RF射頻模塊和超級(jí)電容；RF射頻模塊與所述 STM8單片機(jī)的UART管腳連接；超級(jí)電容并聯(lián)在所述STM8單片機(jī)的供電端；所述的監(jiān)測(cè)主站包括STM32單片機(jī)、光伏電源、GPRS模塊、RF射頻模塊SI4432、環(huán)境溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器和日照輻射傳感器；GPRS模塊與所述的STM32單片機(jī)的UART管腳連接；RF射頻模塊SI4432、環(huán)境溫濕度傳感器與STM32單片機(jī)的SPI管腳相連接；風(fēng)速風(fēng)向傳感器、日照輻射傳感器與STM32單片機(jī)的AD管腳相連接；所述光伏電源與所述STM32單片機(jī)電源管腳相連。
專利摘要本實(shí)用新型是一種輸電線路動(dòng)態(tài)增容在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于它包括安裝在輸電線路上的監(jiān)測(cè)子站、安裝在桿塔上的監(jiān)測(cè)主站、安裝在監(jiān)控中心的監(jiān)控上位機(jī)構(gòu)成；所述監(jiān)測(cè)子站包括STM32單片機(jī)、智能保護(hù)CT電源、導(dǎo)線溫度傳感器、RF射頻模塊和電流互感器；所述監(jiān)測(cè)主站包括STM32單片機(jī)主站控制系統(tǒng)、光伏電源、GPRS模塊、RF射頻模塊、環(huán)境溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、日照輻射傳感器。它充分挖掘線路的輸送潛力，以導(dǎo)線的實(shí)際運(yùn)行狀況為依據(jù)適時(shí)提高輸送容量，確保輸電線路安全運(yùn)行，規(guī)避增容帶來的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)有著積極的作用。
文檔編號(hào)G01W1/02GK202305705SQ201120418019
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者吳軍基, 應(yīng)展烽, 張旭東, 朱立位, 衡思坤, 郭昊坤, 陳耀慧, 陳運(yùn)運(yùn) 申請(qǐng)人:江蘇省電力公司連云港供電公司