一種用于檢測(cè)輸電線路山火跳閘危險(xiǎn)植被的數(shù)據(jù)采集裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種用于檢測(cè)輸電線路山火跳閘危險(xiǎn)植被的數(shù)據(jù)采集裝置，包括直流火焰泄漏電流測(cè)量裝置、光譜測(cè)試裝置和植被燃燒平臺(tái)；直流火焰泄漏電流測(cè)量裝置，用于測(cè)量植被燃燒時(shí)產(chǎn)生的火焰在平板電極裝置中的泄漏電流；光譜測(cè)試裝置，用于采集火焰的光譜數(shù)據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的一種用于檢測(cè)輸電線路山火跳閘危險(xiǎn)植被的數(shù)據(jù)采集裝置，能夠采集不同植被燃燒時(shí)的電導(dǎo)率和特征光譜的強(qiáng)度，從而為輸電線路山火跳閘危險(xiǎn)植被的分類和檢測(cè)提供重要的數(shù)據(jù)支持。
【專利說(shuō)明】一種用于檢測(cè)輸電線路山火跳閘危險(xiǎn)植被的數(shù)據(jù)采集裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種數(shù)據(jù)采集裝置，具體涉及一種用于檢測(cè)輸電線路山火跳閘危險(xiǎn)植被的數(shù)據(jù)采集裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]架空輸電線路的外絕緣是以空氣作為絕緣介質(zhì)，受大氣條件影響，如風(fēng)、雨、雷電、雪等常導(dǎo)致線路外絕緣失效而跳閘，這些跳閘故障一般發(fā)生在塔頭或絕緣子串等位置，但線路下方發(fā)生的山火卻會(huì)導(dǎo)致線路相地或相間發(fā)生放電而跳閘。極端高溫和干旱天氣條件下，森林易發(fā)大面積山火，當(dāng)線路下方出現(xiàn)山火時(shí)，線路相地或相間間隙就會(huì)發(fā)生擊穿，特別是山火經(jīng)過(guò)多回線路共用的走廊時(shí)有可能引發(fā)多條線路跳閘，導(dǎo)致大面積停電事故。
[0003]現(xiàn)有的輸電線路山火防治主要加強(qiáng)人工巡視和衛(wèi)星監(jiān)測(cè)，但這些措施主要偏重火點(diǎn)的監(jiān)測(cè)與管理，同時(shí)由于人力和裝置的時(shí)空分辨率限制，存在監(jiān)測(cè)盲點(diǎn)，并不能有效防止山火對(duì)輸電線路運(yùn)行安全的威脅。通過(guò)輸電線路的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，控制植被可以有效防治輸電線路發(fā)生山火跳閘；依據(jù)不同植被導(dǎo)致輸電線路的跳閘特性不同，識(shí)別容易導(dǎo)致線路山火跳閘的植被，對(duì)加強(qiáng)線路下方植被的管理和危險(xiǎn)分區(qū)具有意義。
[0004]綜上，提供一種用于檢測(cè)輸電線路山火跳閘危險(xiǎn)植被的數(shù)據(jù)采集裝置，提高植被危險(xiǎn)檢測(cè)的準(zhǔn)確性，從而為輸電線路的運(yùn)行管理和勘測(cè)設(shè)計(jì)提供依據(jù)顯得尤為重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本實(shí)用新型提供了一種用于檢測(cè)輸電線路山火跳閘危險(xiǎn)植被的數(shù)據(jù)采集裝置，所述裝置包括直流火焰泄漏電流測(cè)量裝置、光譜測(cè)試裝置和植被燃燒平臺(tái)；
[0006]所述直流火焰泄漏電流測(cè)量裝置，用于測(cè)量植被燃燒時(shí)產(chǎn)生的火焰在平板電極裝置中的泄漏電流；所述光譜測(cè)試裝置，用于采集所述火焰的光譜數(shù)據(jù)。
[0007]優(yōu)選的，所述裝置與PC機(jī)相連，所述PC機(jī)依據(jù)所述泄漏電流、所述火焰的高度和直徑計(jì)算所述火焰的電導(dǎo)率并結(jié)合所述光譜數(shù)據(jù)對(duì)植被進(jìn)行檢測(cè)；
[0008]優(yōu)選的，所述直流火焰泄漏電流測(cè)量裝置包括直流電壓發(fā)生器、金屬網(wǎng)狀電極和泄漏電流采集裝置；
[0009]優(yōu)選的，所述直流電壓發(fā)生器，用于輸出負(fù)極性直流電壓；
[0010]優(yōu)選的，所述金屬網(wǎng)狀電極的數(shù)目為二 ；一塊所述金屬網(wǎng)狀電極設(shè)置在與絕緣支柱底端相同的平面后接地，另一塊所述金屬網(wǎng)狀電極通過(guò)硬導(dǎo)線與絕緣支柱頂端相連；兩塊所述金屬網(wǎng)狀電極互相平行放置；
[0011]優(yōu)選的，所述泄漏電流采集裝置包括取樣電阻和數(shù)據(jù)采集卡；
[0012]所述取樣電阻連接于接地的所述金屬網(wǎng)狀電極和所述數(shù)據(jù)采集卡之間；所述采集卡將所述金屬網(wǎng)狀電極傳輸?shù)碾娏餍盘?hào)發(fā)送到PC機(jī)；
[0013]優(yōu)選的，所述光譜測(cè)試裝置包括通過(guò)光纖連接的準(zhǔn)直鏡和微型光譜儀；所述準(zhǔn)直鏡將火焰的光譜進(jìn)行聚集后通過(guò)光纖傳輸?shù)轿⑿凸庾V儀；
[0014]所述微型光譜儀用于測(cè)試所述植被的特征光譜的強(qiáng)度，并將所述特征光譜的強(qiáng)度發(fā)送到PC機(jī)；
[0015]優(yōu)選的，所述植被包括等間距布置的長(zhǎng)方形燃料條，每層長(zhǎng)方形燃料條之間交叉布置。
[0016]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)異效果是:
[0017]1、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，采用兩塊金屬網(wǎng)狀電極構(gòu)成平板電極裝置，可以減小電極對(duì)火焰形態(tài)的影響；
[0018]2、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，采用直流電壓發(fā)生器輸出負(fù)極性直流電壓，可以便于泄漏電流采集裝置采集正極性離子；
[0019]3、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，將待燃燒的制備材料加工成相同的長(zhǎng)方形燃料條后布置為燃料垛，長(zhǎng)方形燃料條分層設(shè)置，確保了植被燃燒的充分和試驗(yàn)的重復(fù)性。
[0020]4、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，采用紅外測(cè)溫裝置對(duì)山火火焰的溫度進(jìn)行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)山火火焰溫度的非接觸式測(cè)量，避免了對(duì)火焰的影響；
[0021]5、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，采用微型光譜儀對(duì)山火火焰特征光譜進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)了對(duì)山火火焰電導(dǎo)率離子的非接觸式檢測(cè)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023]圖1是:本實(shí)用新型實(shí)施例中一種基于光譜分析的輸電線路山火跳閘危險(xiǎn)植被檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2是:本實(shí)用新型實(shí)施例中植被火焰的泄漏電流與擊穿電壓的關(guān)系圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0026]輸電線路附近發(fā)生山火時(shí)，由于植被中在燃燒過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及其自身的堿金屬鹽會(huì)激發(fā)電離；若所述植被的火焰導(dǎo)電率越高，在山火條件下輸電線路就越容易發(fā)生跳閘，而火焰中導(dǎo)電粒子在生成過(guò)程中會(huì)向外發(fā)出光譜，特別是堿金屬鹽以及炭黑等對(duì)帶電粒子的數(shù)量影響最大，由于不同植被中無(wú)機(jī)鹽的含量以及燃燒特性的不同，不同植被火焰的特征光譜的頻段和強(qiáng)度有很大不同，因此通過(guò)植被火焰的特征光譜和泄漏電流，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)植被的檢測(cè)；
[0027]因此本發(fā)明提供的數(shù)據(jù)采集裝置在于PC機(jī)連接時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路山火跳閘危險(xiǎn)植被的檢測(cè)，PC機(jī)依據(jù)該數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送的泄漏電流、光譜數(shù)據(jù)并結(jié)合模擬火焰的高度、直徑計(jì)算得到不容植被燃燒時(shí)火焰的電導(dǎo)率，從而對(duì)危險(xiǎn)植被進(jìn)行識(shí)別和檢測(cè)。
[0028]如圖1所示，本實(shí)施例中數(shù)據(jù)采集裝置包括直流火焰泄漏電流測(cè)量裝置、光譜測(cè)試裝置和植被燃燒平臺(tái)；
[0029]①:直流火焰泄漏電流測(cè)量裝置包括直流電壓發(fā)生器、金屬網(wǎng)狀電極和泄漏電流采集裝置；
[0030]一塊金屬網(wǎng)狀電極設(shè)置在與絕緣支柱底端相同的平面后接地，另一塊金屬網(wǎng)狀電極通過(guò)硬導(dǎo)線與絕緣支柱頂端相連；兩塊金屬網(wǎng)狀電極互相平行放置，構(gòu)成平板電極裝置；
[0031]直流電壓發(fā)生器與絕緣支柱頂端的金屬網(wǎng)狀電極連接，用于輸出負(fù)極性直流電壓，便于泄漏電流采集裝置采集正極性離子；
[0032]泄漏電流采集裝置包括取樣電阻和數(shù)據(jù)采集卡；取樣電阻連接于接地的金屬網(wǎng)狀電極和數(shù)據(jù)采集卡之間；采集卡將金屬網(wǎng)狀電極傳輸?shù)碾娏餍盘?hào)發(fā)送到PC機(jī)，PC機(jī)依據(jù)泄漏電流1、火焰的高度H和直徑D計(jì)算火焰的導(dǎo)電率δ ;
[0033]導(dǎo)電率δ的計(jì)算方法為:
[0034]火焰的電導(dǎo)率指的是火焰電子和離子特性的總體效果，反映了火焰中離子濃度和遷移率，則電導(dǎo)率為:δ = θ(μΑ+μΑ)，其中\(zhòng)和μ e分別為電子的濃度和遷移率，Ili和μi分別為離子的濃度和遷移率；
[0035]在電場(chǎng)E作用下，火焰中電子和離子將做定向運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電流，電流密度J與電場(chǎng)強(qiáng)度之間關(guān)系為J= δ E = eE ( μ ene+ μ巧)；
[0036]本實(shí)施例中當(dāng)直流電壓發(fā)生器輸出負(fù)極性直流電壓U,火焰的高度H為金屬網(wǎng)狀




AIlI
電極間的距離，火焰直徑D已知的情況下，火焰的電導(dǎo)率為=




IiULy
[0037]②:光譜測(cè)試裝置包括通過(guò)光纖連接的準(zhǔn)直鏡和微型光譜儀；
[0038]準(zhǔn)直鏡將火焰的光譜進(jìn)行聚集后通過(guò)光纖傳輸?shù)轿⑿凸庾V儀；
[0039]微型光譜儀用于測(cè)試植被的特征光譜的強(qiáng)度，并將特征光譜的強(qiáng)度發(fā)送到PC機(jī)；PC機(jī)依據(jù)不同植被的電導(dǎo)率和特征光譜的強(qiáng)度對(duì)植被進(jìn)行分類，從而對(duì)植被燃燒時(shí)發(fā)生跳閘的危險(xiǎn)程度進(jìn)行檢測(cè)；
[0040]由于不同植被中鉀、鈉等電離勢(shì)低的堿金屬離子以及揮發(fā)油含量不同，植被燃燒火焰的電導(dǎo)率也不同，同時(shí)火焰發(fā)射的特征光譜也有很大的不同，從而使得不同電導(dǎo)率下間隙的絕緣特性有很大的不同；
[0041]如圖2所示，桉樹葉、松針葉、杉樹葉和木垛在輸電線間隙條件下的擊穿特性試驗(yàn)，樹葉火焰中的擊穿電壓隨著泄漏電流的增加發(fā)生明顯下降；如圖所示木垛火焰的泄漏電流值約為松針葉火焰的9.3% ;光譜測(cè)量結(jié)果表明不同植被火焰中特征元素的光譜強(qiáng)度與火焰的泄露電流有很大的相關(guān)性，即特征光譜的強(qiáng)度越大，表明火焰中生成的導(dǎo)電粒子越多，火焰的電導(dǎo)率也越高，隨著火焰電導(dǎo)率的增加，間隙的絕緣特性明顯下降，如圖所示松針葉火焰的擊穿電壓為木垛火焰的41.7%。因此依據(jù)不同植被的電導(dǎo)率和特征光譜的強(qiáng)度可以對(duì)輸電線走廊附近的危險(xiǎn)植被進(jìn)行識(shí)別與分類。
[0042]其中，揮發(fā)油指的是植被在燃燒過(guò)程生成的電離勢(shì)低的炭黑顆粒。
[0043]③:為了確保植被燃燒的充分和試驗(yàn)的重復(fù)性，將待燃燒的制備材料加工成相同的長(zhǎng)方形燃料條后布置為燃料垛，長(zhǎng)方形燃料條分層設(shè)置，包括:
[0044]每層中的長(zhǎng)方形燃料條等間距布置，每層間的長(zhǎng)方形燃料條交叉布置。
[0045]本實(shí)施例中危險(xiǎn)植被檢測(cè)裝置通過(guò)ZVI控制箱接入220kV交流電；其中，:
[0046]直流電壓發(fā)生器采用10kV直流電壓發(fā)生器；
[0047]絕緣支柱上設(shè)置有IlOkV的支柱絕緣子；
[0048]硬導(dǎo)線直徑為2cm ；
[0049]取樣電阻的阻值為1000 Ω ;
[0050]數(shù)據(jù)采集卡采用型號(hào)為NI6210的采集卡；
[0051 ] 微型光譜儀為海洋光學(xué)HR400光纖光譜儀；
[0052]紅外測(cè)溫裝置采用鐳泰RAYR3iIMS⑶紅外測(cè)溫裝置對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量；
[0053]燃料垛為21*21*10cm的燃料垛。
[0054]按照如I所示危險(xiǎn)植被檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，點(diǎn)燃燃料垛后打開(kāi)直流電壓發(fā)生器；當(dāng)直流電壓發(fā)生器緩慢升壓至40kV時(shí)，利用紅外測(cè)溫裝置對(duì)火焰的溫度進(jìn)行測(cè)量，利用直流火焰泄漏電流測(cè)量裝置采集電流信號(hào)，利用海洋光學(xué)HR400光纖光譜儀采集植被火焰的特征光譜；最后PC機(jī)結(jié)合植被火焰的電氣特性和特征光譜特性，對(duì)容易導(dǎo)致輸電線路山火跳閘的植被進(jìn)行檢測(cè)。
[0055]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測(cè)輸電線路山火跳閘危險(xiǎn)植被的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述裝置包括直流火焰泄漏電流測(cè)量裝置、光譜測(cè)試裝置和植被燃燒平臺(tái)； 所述直流火焰泄漏電流測(cè)量裝置，用于測(cè)量植被燃燒時(shí)產(chǎn)生的火焰在平板電極裝置中的泄漏電流；所述光譜測(cè)試裝置，用于采集所述火焰的光譜數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于檢測(cè)輸電線路山火跳閘危險(xiǎn)植被的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述裝置與PC機(jī)相連，所述PC機(jī)依據(jù)所述泄漏電流、所述火焰的高度和直徑計(jì)算所述火焰的電導(dǎo)率并結(jié)合所述光譜數(shù)據(jù)對(duì)植被進(jìn)行檢測(cè)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于檢測(cè)輸電線路山火跳閘危險(xiǎn)植被的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述直流火焰泄漏電流測(cè)量裝置包括直流電壓發(fā)生器、金屬網(wǎng)狀電極和泄漏電流采集裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的一種用于檢測(cè)輸電線路山火跳閘危險(xiǎn)植被的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述直流電壓發(fā)生器，用于輸出負(fù)極性直流電壓。
5.如權(quán)利要求3所述的一種用于檢測(cè)輸電線路山火跳閘危險(xiǎn)植被的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述金屬網(wǎng)狀電極的數(shù)目為二；一塊所述金屬網(wǎng)狀電極設(shè)置在與絕緣支柱底端相同的平面后接地，另一塊所述金屬網(wǎng)狀電極通過(guò)硬導(dǎo)線與絕緣支柱頂端相連；兩塊所述金屬網(wǎng)狀電極互相平行放置。
6.如權(quán)利要求3所述的一種用于檢測(cè)輸電線路山火跳閘危險(xiǎn)植被的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述泄漏電流采集裝置包括取樣電阻和數(shù)據(jù)采集卡； 所述取樣電阻連接于接地的所述金屬網(wǎng)狀電極和所述數(shù)據(jù)采集卡之間；所述采集卡將所述金屬網(wǎng)狀電極傳輸?shù)碾娏餍盘?hào)發(fā)送到PC機(jī)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種用于檢測(cè)輸電線路山火跳閘危險(xiǎn)植被的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述光譜測(cè)試裝置包括通過(guò)光纖連接的準(zhǔn)直鏡和微型光譜儀；所述準(zhǔn)直鏡將火焰的光譜進(jìn)行聚集后通過(guò)光纖傳輸?shù)轿⑿凸庾V儀； 所述微型光譜儀用于測(cè)試所述植被的特征光譜的強(qiáng)度，并將所述特征光譜的強(qiáng)度發(fā)送到PC機(jī)。
8.如權(quán)利要求1所述的一種用于檢測(cè)輸電線路山火跳閘危險(xiǎn)植被的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述植被包括等間距布置的長(zhǎng)方形燃料條，每層長(zhǎng)方形燃料條之間交叉布置。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK203981209SQ201420339964
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】吳田, 劉凱, 彭勇, 劉庭, 肖賓, 蘇梓銘, 唐盼, 劉艷 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院