本發(fā)明涉及高電壓設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、測(cè)試方法及裝置。

背景技術(shù)：

增容導(dǎo)線是在架空輸電線路上使用的特種導(dǎo)線，它是在提高使用溫度等級(jí)、并具有同等導(dǎo)體截面積的情況下，相對(duì)于傳統(tǒng)的鋼芯鋁絞線能輸送更多電能的若干類導(dǎo)線的總稱。迄今為止，世界上已有多種新型線種出現(xiàn)，概括起來可分為兩大類：一類是增加導(dǎo)線的輸送容量，導(dǎo)線的溫度提高，但作為導(dǎo)電部分的材料其強(qiáng)度不降低，仍保持著常溫下相接近的總拉斷力，如耐熱鋁合金作導(dǎo)體的系列導(dǎo)線；另一類，則著重于利用新型加強(qiáng)芯材料線膨脹系數(shù)小的特性，在導(dǎo)線高溫運(yùn)行條件下，導(dǎo)線總的力學(xué)性能則由承力的芯部承擔(dān)，即使在導(dǎo)線載流增加，導(dǎo)線溫度提高以后，導(dǎo)線的運(yùn)行仍是安全的，如碳纖維復(fù)合芯材料和殷鋼芯材料作為加強(qiáng)芯的系列導(dǎo)線。

盡管國(guó)內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)新型導(dǎo)線進(jìn)行了大量的研究，并有眾多的工程應(yīng)用，積累了不少設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工及運(yùn)維方面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。由于在實(shí)際線路測(cè)試其特性的難度與費(fèi)用高昂，現(xiàn)在絕大數(shù)在試驗(yàn)室進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)會(huì)截取一定長(zhǎng)度的絞線試樣(受實(shí)驗(yàn)室條件限制，一般為50m或100m)，然后將試樣放置于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試系統(tǒng)中進(jìn)行測(cè)試。

在實(shí)現(xiàn)過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)中至少存在如下問題：傳統(tǒng)測(cè)試技術(shù)不能很好的滿足實(shí)際輸電線路的運(yùn)行需要。因?yàn)樵趯?shí)際輸電線的架設(shè)環(huán)境復(fù)雜多變而且導(dǎo)線安裝情況也千差萬別，只是簡(jiǎn)單的采用試驗(yàn)室中的導(dǎo)線容量特性數(shù)據(jù)去指導(dǎo)實(shí)際線路的安裝運(yùn)行存在很大的局限性，會(huì)對(duì)輸電線路設(shè)計(jì)施工帶來很大問題，例如，試驗(yàn)室導(dǎo)線長(zhǎng)度較短，不能完全反映運(yùn)行線路導(dǎo)線的實(shí)際弧垂變化情況。傳統(tǒng)測(cè)試方法對(duì)導(dǎo)線的容量特性測(cè)試存在明顯不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)傳統(tǒng)新型導(dǎo)線的測(cè)試技術(shù)不能適用于實(shí)際運(yùn)行中的輸電線路的問題，提供一種架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、測(cè)試方法及裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括微氣象測(cè)試裝置和系統(tǒng)主站；還包括架設(shè)在輸電線路桿塔之間的若干組測(cè)試回路；測(cè)試回路包括連接大電流發(fā)生器的兩條待測(cè)導(dǎo)線、分別設(shè)于各待測(cè)導(dǎo)線上的數(shù)據(jù)采集設(shè)備以及設(shè)于任一待測(cè)導(dǎo)線上的電流測(cè)試裝置；

微氣象測(cè)試裝置采集輸電線路實(shí)際運(yùn)行的環(huán)境參數(shù)，并將環(huán)境參數(shù)傳輸給系統(tǒng)主站；系統(tǒng)主站根據(jù)環(huán)境參數(shù)，得到載流量參考值；載流量參考值為系統(tǒng)主站控制大電流發(fā)生器向測(cè)試回路加載電流的依據(jù)；

在大電流發(fā)生器加載電流時(shí)，電流測(cè)試裝置實(shí)時(shí)采集測(cè)試回路的電流數(shù)據(jù)，并將電流數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)主站；系統(tǒng)主站根據(jù)電流數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)校正大電流發(fā)生器實(shí)際加載的電流值；系統(tǒng)主站接收數(shù)據(jù)采集設(shè)備實(shí)時(shí)傳輸?shù)牟杉瘮?shù)據(jù)，并對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，得到待測(cè)導(dǎo)線的容量特性數(shù)據(jù)；其中，采集數(shù)據(jù)包括待測(cè)導(dǎo)線的溫度數(shù)據(jù)、弧垂數(shù)據(jù)以及應(yīng)變數(shù)據(jù)；容量特性數(shù)據(jù)包括溫度弧垂關(guān)系曲線和電流弧垂關(guān)系曲線。

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種架空輸電導(dǎo)線容量特性測(cè)試方法，包括以下步驟：

微氣象測(cè)試裝置獲取輸電線路實(shí)際運(yùn)行的環(huán)境參數(shù)；系統(tǒng)主站根據(jù)環(huán)境參數(shù)，得到載流量參考值；

系統(tǒng)主站根據(jù)載流量參考值和預(yù)設(shè)的加載規(guī)則，控制大電流發(fā)生器向測(cè)試回路逐步加載電流，并接收數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集的逐步加載電流過程中待測(cè)導(dǎo)線的電流數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、弧垂數(shù)據(jù)以及應(yīng)變數(shù)據(jù)；預(yù)設(shè)的加載規(guī)則包括根據(jù)電流數(shù)據(jù)調(diào)整加載電流的電流值大小以及在待測(cè)導(dǎo)線的溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時(shí)，保持以當(dāng)前電流值加載電流至預(yù)設(shè)時(shí)間；

系統(tǒng)主站對(duì)溫度數(shù)據(jù)、弧垂數(shù)據(jù)以及應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，得到待測(cè)導(dǎo)線的容量特性數(shù)據(jù)；容量特性數(shù)據(jù)包括溫度弧垂關(guān)系曲線和電流弧垂關(guān)系曲線。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種架空輸電導(dǎo)線容量特性測(cè)試裝置，包括：

環(huán)境參數(shù)獲取單元，用于獲取輸電線路實(shí)際運(yùn)行的環(huán)境參數(shù)；

加載電流控制單元，用于根據(jù)環(huán)境參數(shù)，得到載流量參考值；根據(jù)載流量參考值和預(yù)設(shè)的加載規(guī)則，控制大電流發(fā)生器向測(cè)試回路逐步加載電流；預(yù)設(shè)的加載規(guī)則包括根據(jù)電流數(shù)據(jù)調(diào)整加載電流的電流值大小以及在待測(cè)導(dǎo)線的溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時(shí)，保持以當(dāng)前電流值加載電流至預(yù)設(shè)時(shí)間；

數(shù)據(jù)采集單元，用于采集逐步加載電流過程中待測(cè)導(dǎo)線的電流數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、弧垂數(shù)據(jù)以及應(yīng)變數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)處理單元，用于對(duì)溫度數(shù)據(jù)、弧垂數(shù)據(jù)以及應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，得到待測(cè)導(dǎo)線的容量特性數(shù)據(jù)；容量特性數(shù)據(jù)包括溫度弧垂關(guān)系曲線和電流弧垂關(guān)系曲線。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、測(cè)試方法及裝置，利用大檔距(例如200m)真型塔(即桿塔)搭建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，模擬實(shí)際線路段(即在輸電線路實(shí)際運(yùn)行情況下)研究架空線路導(dǎo)線容量特性；通過本發(fā)明可以研究比較多組測(cè)試回路中不同種導(dǎo)線弧垂特性以及遷移點(diǎn)溫度。在待測(cè)導(dǎo)線上安裝數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實(shí)時(shí)測(cè)量導(dǎo)線中流通的電流、實(shí)時(shí)溫度、導(dǎo)線弧垂以及應(yīng)變，采集設(shè)備可以將數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)主站，系統(tǒng)主站中的服務(wù)器按照程序自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理；同時(shí)，經(jīng)過一定時(shí)間的數(shù)據(jù)收集，系統(tǒng)可以比較精確的反映導(dǎo)線的容量特性；本發(fā)明通過大電流發(fā)生器和電流測(cè)試裝置產(chǎn)生可控的大電流實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)線溫度的精確控制，因此本發(fā)明可以在大范圍變化的電流下獲得導(dǎo)線的溫度弧垂關(guān)系曲線，并進(jìn)一步準(zhǔn)確判定導(dǎo)線的遷移點(diǎn)溫度。本發(fā)明適用于各種架空線容量特性的監(jiān)測(cè)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中系統(tǒng)主站的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性測(cè)試方法實(shí)施例1的流程示意圖；

圖5為本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性測(cè)試裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的首選實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、測(cè)試方法及裝置的具體應(yīng)用場(chǎng)景說明：

在實(shí)際輸電線的架設(shè)環(huán)境復(fù)雜多變而且導(dǎo)線安裝情況也千差萬別，只是簡(jiǎn)單的采用試驗(yàn)室中的導(dǎo)線容量特性數(shù)據(jù)去指導(dǎo)實(shí)際線路的安裝運(yùn)行存在很大的局限性，會(huì)對(duì)輸電線路設(shè)計(jì)施工帶來很大的問題。例如，實(shí)驗(yàn)室導(dǎo)線長(zhǎng)度較短(僅為50m或100m)，試驗(yàn)不能完全反映運(yùn)行線路的導(dǎo)線實(shí)際弧垂變化情況。

基于本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、測(cè)試方法及裝置的技術(shù)方案，可以構(gòu)建能夠模擬實(shí)際線路段運(yùn)行的監(jiān)測(cè)和測(cè)試平臺(tái)，對(duì)實(shí)際運(yùn)行中的多條待測(cè)導(dǎo)線(待測(cè)導(dǎo)線的種類不同)同時(shí)進(jìn)行架空線路弧垂特性以及遷移點(diǎn)溫度的特性研究，即在模擬輸電線路實(shí)際運(yùn)行情況下，測(cè)試其弧垂與溫度的關(guān)系。進(jìn)一步的，本發(fā)明通過大電流發(fā)生器和電流測(cè)試裝置產(chǎn)生可控的大電流實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)線溫度的精確控制，進(jìn)一步提高對(duì)待測(cè)導(dǎo)線容量特性測(cè)試的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施例1：

為了解決傳統(tǒng)新型導(dǎo)線的測(cè)試技術(shù)不能適用于實(shí)際運(yùn)行中的輸電線路的問題，本發(fā)明提供了一種架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施例1；圖1為本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖1所示，可以包括微氣象測(cè)試裝置110和系統(tǒng)主站120；還包括架設(shè)在輸電線路桿塔之間、連接大電流發(fā)生器的若干組測(cè)試回路；測(cè)試回路包括連接大電流發(fā)生器的兩條待測(cè)導(dǎo)線1和2、分別設(shè)于各待測(cè)導(dǎo)線上的數(shù)據(jù)采集設(shè)備130以及設(shè)于任一待測(cè)導(dǎo)線上的電流測(cè)試裝置140；

微氣象測(cè)試裝置110采集輸電線路實(shí)際運(yùn)行的環(huán)境參數(shù)，并將環(huán)境參數(shù)傳輸給系統(tǒng)主站120；系統(tǒng)主站120根據(jù)環(huán)境參數(shù)，得到載流量參考值；載流量參考值為系統(tǒng)主站控制大電流發(fā)生器向測(cè)試回路加載電流的依據(jù)；

在大電流發(fā)生器加載電流時(shí)，電流測(cè)試裝置140實(shí)時(shí)采集測(cè)試回路的電流數(shù)據(jù)，并將電流數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)主站120；系統(tǒng)主站120根據(jù)電流數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)校正大電流發(fā)生器實(shí)際加載的電流值；系統(tǒng)主站120接收數(shù)據(jù)采集設(shè)備130實(shí)時(shí)測(cè)量的待測(cè)導(dǎo)線的采集數(shù)據(jù)，并對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，得到待測(cè)導(dǎo)線的容量特性數(shù)據(jù)；其中，采集數(shù)據(jù)包括待測(cè)導(dǎo)線的溫度數(shù)據(jù)、弧垂數(shù)據(jù)以及應(yīng)變數(shù)據(jù)；容量特性數(shù)據(jù)包括溫度弧垂關(guān)系曲線和電流弧垂關(guān)系曲線。

具體而言，本發(fā)明可以模擬實(shí)際線路段進(jìn)行架空線路弧垂特性以及遷移點(diǎn)溫度的特性研究，即在模擬輸電線路實(shí)際運(yùn)行情況下，測(cè)試其弧垂與溫度的關(guān)系。本發(fā)明通過供電電源供電，通過鋪設(shè)于電纜溝內(nèi)的供電電纜實(shí)現(xiàn)大電流發(fā)生器對(duì)供電電源的取電，真型塔上假設(shè)待測(cè)的各測(cè)試回路；優(yōu)選的，測(cè)試回路包括兩根待測(cè)導(dǎo)線，在其中一根導(dǎo)線靠近真型塔的一端安裝一套電流測(cè)試裝置用于測(cè)量回路中的電流值，需要說明的是電流測(cè)試裝置可以安裝在靠近桿塔的任何一側(cè)；因?yàn)殡娏鳒y(cè)試裝置本身也存在一定的自重，如果安裝在靠近檔距中央的位置可能會(huì)對(duì)弧垂的測(cè)量造成一定的影響；

圖1中，對(duì)于其它兩組測(cè)試回路，沒有具體畫出每組測(cè)試回路對(duì)應(yīng)的大電流發(fā)生器等設(shè)備(即圖1中的“……”)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明確在實(shí)際操作中，可以依照本發(fā)明連接相應(yīng)的設(shè)備，進(jìn)行容量特性的監(jiān)測(cè)。

通過本發(fā)明可以研究比較多組測(cè)試回路中不同種導(dǎo)線弧垂特性以及遷移點(diǎn)溫度。在待測(cè)導(dǎo)線上安裝數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實(shí)時(shí)測(cè)量導(dǎo)線中流通的電流、實(shí)時(shí)溫度、導(dǎo)線弧垂以及應(yīng)變，采集設(shè)備可以將數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)主站，系統(tǒng)主站中的服務(wù)器按照程序自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理；同時(shí)，經(jīng)過一定時(shí)間的數(shù)據(jù)收集，系統(tǒng)可以比較精確的反映導(dǎo)線的容量特性；本發(fā)明通過大電流發(fā)生器和電流測(cè)試裝置產(chǎn)生可控的大電流實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)線溫度的精確控制，因此本發(fā)明可以在大范圍變化的電流下獲得導(dǎo)線的溫度弧垂關(guān)系曲線，并進(jìn)一步準(zhǔn)確判定導(dǎo)線的遷移點(diǎn)溫度。本發(fā)明適用于各種架空線容量特性的監(jiān)測(cè)。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，圖2為本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖2所示，本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施例2可以包括應(yīng)變測(cè)試裝置101、應(yīng)變測(cè)試裝置201，待測(cè)導(dǎo)線1、待測(cè)導(dǎo)線2，弧垂測(cè)試裝置201、弧垂測(cè)試裝置202，溫度測(cè)試裝置103、溫度測(cè)試裝置203，電流測(cè)試裝置204，大電流發(fā)生器連接到導(dǎo)線的銅排3，大電流發(fā)生器4，從供電變壓器取電到大電流發(fā)生器裝置電纜5，供電電源6。

優(yōu)選的，測(cè)試回路的數(shù)量為一組；兩條待測(cè)導(dǎo)線分別為第一待測(cè)導(dǎo)線1和第二待測(cè)導(dǎo)線2；

第一待測(cè)導(dǎo)線1的第一端通過引流線連接第二待測(cè)導(dǎo)線2的第一端；大電流發(fā)生器4的輸出端分別通過銅排連接第一待測(cè)導(dǎo)線的第二端、第二待測(cè)導(dǎo)線的第二端；

需要說明的是，第一端為待測(cè)導(dǎo)線遠(yuǎn)離大電流發(fā)生器4的一端，第二端為待測(cè)導(dǎo)線靠近大電流發(fā)生器4的一端。

具體而言，可以在35kv(千伏)桿塔上，將遠(yuǎn)離大電流發(fā)生器裝置一端兩根試驗(yàn)導(dǎo)線通過引流線相連接，靠近裝置一端2根試驗(yàn)導(dǎo)線通過引流線分別連接2根銅排，銅排與大電流發(fā)生器連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)回路的搭建。

優(yōu)選的，本發(fā)明可以利用容量1250kva(千伏安)，三相380v/1800a功率50hz(赫茲)的供電電源供電，通過鋪設(shè)于電纜溝內(nèi)的供電電纜實(shí)現(xiàn)大電流發(fā)生器對(duì)供電電源的取電，大電流發(fā)生器的額定交流輸出和額定直流輸出各為3ka(千安培)，大電流發(fā)生器的輸出端通過2根×30米規(guī)格為10*100mm²銅排連接到被測(cè)導(dǎo)線上；

進(jìn)一步的，銅排截面大，散熱特性好，成本比電纜低，而且銅排機(jī)械性能好，便于安裝以及與支路的連接。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，電流測(cè)試裝置包括電流互感器和第一數(shù)據(jù)傳輸器；

電流互感器用于給電流測(cè)試裝置供電，并實(shí)時(shí)采集電流數(shù)據(jù)；第一數(shù)據(jù)傳輸器用于將電流數(shù)據(jù)無線傳輸給系統(tǒng)主站。

具體而言，在構(gòu)建能夠模擬實(shí)際線路段運(yùn)行的監(jiān)測(cè)和測(cè)試平臺(tái)的過程中，電流測(cè)試裝置一方面可以克服大電流發(fā)生器顯示的輸出電流不夠精確的問題，另一方面電流測(cè)試裝置采集的電流數(shù)據(jù)可以指導(dǎo)在加載電流過程中，精確控制大電流發(fā)生器的電流加載量，同時(shí)在電流加載結(jié)束后，可以根據(jù)電流數(shù)據(jù)根計(jì)算導(dǎo)線弧垂的理論值作為試驗(yàn)參考，確認(rèn)本次容量特性測(cè)試的結(jié)果是否準(zhǔn)確?；谝陨戏桨?，使得本發(fā)明可以利用大電流發(fā)生器產(chǎn)生可控的大電流實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)線的溫度控制，當(dāng)平臺(tái)導(dǎo)線測(cè)試回路≤460m，回路電阻≤0.06ω時(shí)，導(dǎo)線溫升150℃≤30min；

電流測(cè)試裝置可以由子母球構(gòu)成(如圖2所示，左邊是母球右邊是子球)，子母球都通過感應(yīng)的方式從被監(jiān)測(cè)線路上獲取工作電源，母球中裝有電流互感器用于實(shí)時(shí)采集導(dǎo)線中的電流數(shù)據(jù)，電流數(shù)據(jù)通過母球與子球之間的連接線傳遞到子球，子球?qū)㈦娏餍盘?hào)經(jīng)過處理后加載到wifi信號(hào)中供通訊服務(wù)器接收(通訊服務(wù)器為系統(tǒng)主站的數(shù)據(jù)通訊服務(wù)器)，電流測(cè)試裝置可以實(shí)時(shí)測(cè)量導(dǎo)線中的電流，由于直接架設(shè)在輸電線上受外界干擾小測(cè)量更加精確，鐵芯磁導(dǎo)率高不易飽和可以準(zhǔn)確測(cè)量導(dǎo)線中流通的大電流。

其中，電流測(cè)試裝置可以采用利用電磁感應(yīng)原理的電流互感器感應(yīng)高壓側(cè)的電流來獲取電能；或通過其它高壓感應(yīng)取電裝置獲取電能，其中，高壓感應(yīng)取電裝置可以利用高壓輸電線路周圍感應(yīng)的電磁能量獲取電能，為安裝在附近的電氣設(shè)備提供穩(wěn)定的電源。能保證負(fù)載設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定供電，適合作為高壓輸電導(dǎo)線上在線檢測(cè)、監(jiān)控、巡檢、防盜等電氣設(shè)備的電源供給裝置。

此外，電流測(cè)試裝置還可以通過智能電源控制器在較寬的電流范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供電。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括應(yīng)變測(cè)試裝置、弧垂測(cè)試裝置和溫度測(cè)試裝置；

弧垂測(cè)試裝置設(shè)于待測(cè)導(dǎo)線的檔距中央；應(yīng)變測(cè)試裝置、溫度測(cè)試裝置分別按照預(yù)設(shè)距離設(shè)于弧垂測(cè)試裝置兩側(cè)。

具體而言，應(yīng)變測(cè)試裝置101、201，弧垂測(cè)試裝置102、202，溫度測(cè)試裝置103、電流測(cè)試裝置204均可采用單元式全封閉嵌入式結(jié)構(gòu)，易于安裝，裝置具備防雷、防銹、防腐措施，能適應(yīng)海洋區(qū)氣候可以滿足戶外試驗(yàn)的需要，本實(shí)例中采用的裝置重量約為2.8kg(千克)，裝置直徑約為190mm(毫米)。各測(cè)試裝置可以采用感應(yīng)方式從被監(jiān)測(cè)線路上獲取工作電源，免維護(hù)，運(yùn)行可靠。為了保持測(cè)試裝置之間不要過于接近，可以通過設(shè)置預(yù)設(shè)距離(大于等于190mm即一個(gè)裝置球體的直徑)來約束各測(cè)試裝置的安裝位置。

進(jìn)一步的，為了實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行兩種不同導(dǎo)線容量特性的研究比較。本發(fā)明在導(dǎo)線靠近桿塔的一端安裝應(yīng)變測(cè)試裝置101、201，裝置內(nèi)部采用光柵光纖傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)兩根導(dǎo)線發(fā)生的應(yīng)變，應(yīng)變監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)加載到wifi信號(hào)中供通訊服務(wù)器接收。在導(dǎo)線的檔距中央安裝弧垂測(cè)試裝置102、202，裝置采用傾角法的測(cè)量原理，通過激光測(cè)量實(shí)時(shí)測(cè)量導(dǎo)線對(duì)地距離，可以保證足夠的測(cè)量范圍和精度，監(jiān)測(cè)到的導(dǎo)線弧垂數(shù)據(jù)加載到wifi信號(hào)中供通訊服務(wù)器接收。在靠近桿塔的另一側(cè)安裝溫度測(cè)試裝置103、203，裝置選用鉑電阻傳感器來滿足測(cè)量范圍內(nèi)的測(cè)量精度，監(jiān)測(cè)到的導(dǎo)線溫度數(shù)據(jù)加載到wifi信號(hào)中供通訊服務(wù)器接收。

同時(shí)，在其中一根導(dǎo)線上安裝電流在線監(jiān)測(cè)裝置204用來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)導(dǎo)線中的電流，電流測(cè)試裝置可以由子母球構(gòu)成，子母球都通過感應(yīng)的方式從被監(jiān)測(cè)線路上獲取工作電源，母球中裝有電流互感器用于實(shí)時(shí)采集導(dǎo)線中的電流數(shù)據(jù)，電流數(shù)據(jù)通過母球與子球之間的連接線傳遞到子球，子球?qū)鬟f來的電流信號(hào)經(jīng)過處理后加載到wifi信號(hào)中供通訊服務(wù)器接收。

為了進(jìn)一步說明本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理過程，特對(duì)系統(tǒng)主站的結(jié)果進(jìn)行具體說明，圖3為本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中系統(tǒng)主站的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，系統(tǒng)主站可以包括依次連接的通訊服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)隔離器、應(yīng)用服務(wù)器，進(jìn)一步的可以包括根據(jù)應(yīng)用服務(wù)器傳輸來的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用客戶端、web服務(wù)器、管理工作站以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器。

其中，通訊服務(wù)器用于實(shí)時(shí)接收各測(cè)試裝置傳輸?shù)牟杉瘮?shù)據(jù)；而當(dāng)信號(hào)經(jīng)過遠(yuǎn)距離傳輸后，線路的阻抗將會(huì)使信號(hào)不斷減弱，造成網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，網(wǎng)絡(luò)隔離器可在信號(hào)傳輸過程中將其過濾(消除干擾)并放大，從而大大增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍及信號(hào)傳輸距離。應(yīng)用服務(wù)器用于對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，得到待測(cè)導(dǎo)線的容量特性數(shù)據(jù)。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，弧垂測(cè)試裝置包括激光測(cè)距傳感器、第一高壓感應(yīng)取電器和第二數(shù)據(jù)傳輸器；第一高壓感應(yīng)取電器用于給激光測(cè)距傳感器和第二數(shù)據(jù)傳輸器供電；激光測(cè)距傳感器用于實(shí)時(shí)采集待測(cè)導(dǎo)線對(duì)地距離，由弧垂測(cè)試裝置根據(jù)傾角法和對(duì)地距離獲取弧垂數(shù)據(jù)；第二數(shù)據(jù)傳輸器用于將弧垂數(shù)據(jù)無線傳輸給系統(tǒng)主站；

應(yīng)變測(cè)試裝置包括光柵光纖傳感器、第二高壓感應(yīng)取電器和第三數(shù)據(jù)傳輸器；第二高壓感應(yīng)取電器用于給光柵光纖傳感器和第三數(shù)據(jù)傳輸器供電；光柵光纖傳感器用于實(shí)時(shí)采集待測(cè)導(dǎo)線的應(yīng)變數(shù)據(jù)；第三數(shù)據(jù)傳輸器用于將應(yīng)變數(shù)據(jù)無線傳輸給系統(tǒng)主站；

溫度測(cè)試裝置包括鉑電阻溫度傳感器、第三高壓感應(yīng)取電裝置和第四數(shù)據(jù)傳輸器；第三高壓感應(yīng)取電器用于給鉑電阻溫度傳感器和第四數(shù)據(jù)傳輸器供電；鉑電阻溫度傳感器用于實(shí)時(shí)采集待測(cè)導(dǎo)線的溫度數(shù)據(jù)；第四數(shù)據(jù)傳輸器用于將溫度無線傳輸給系統(tǒng)主站。

具體而言，溫度傳感器采用鉑電阻溫度傳感器可以精確的測(cè)量導(dǎo)線的實(shí)時(shí)溫度，裝置的導(dǎo)線溫度測(cè)量最大有效值應(yīng)大于180℃；弧垂監(jiān)測(cè)裝置采用傾角法的測(cè)距原理，通過激光測(cè)距傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量導(dǎo)線對(duì)地距離，保證了裝置足夠的測(cè)量范圍和精度。應(yīng)變測(cè)試裝置，可以實(shí)時(shí)測(cè)量裝置內(nèi)兩個(gè)固定在一段導(dǎo)線上的端子之間的長(zhǎng)度，通過激光進(jìn)行測(cè)距精確度可以達(dá)到微米級(jí)別，而且測(cè)量速度快可以實(shí)時(shí)反映導(dǎo)線的應(yīng)變。

本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用大檔距真型塔(即桿塔)搭建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，模擬實(shí)際線路段(即在輸電線路實(shí)際運(yùn)行情況下)研究架空線路導(dǎo)線容量特性；通過本發(fā)明可以研究比較多組測(cè)試回路中不同種導(dǎo)線弧垂特性以及遷移點(diǎn)溫度。在待測(cè)導(dǎo)線上安裝數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實(shí)時(shí)測(cè)量導(dǎo)線中流通的電流、實(shí)時(shí)溫度、導(dǎo)線弧垂以及應(yīng)變，采集設(shè)備可以將數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)主站，系統(tǒng)主站中的服務(wù)器按照程序自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理；同時(shí)，經(jīng)過一定時(shí)間的數(shù)據(jù)收集，系統(tǒng)可以比較精確的反映導(dǎo)線的容量特性；本發(fā)明通過大電流發(fā)生器和電流測(cè)試裝置產(chǎn)生可控的大電流實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)線溫度的精確控制，因此本發(fā)明可以在大范圍變化的電流下獲得導(dǎo)線的溫度弧垂關(guān)系曲線，并進(jìn)一步準(zhǔn)確判定導(dǎo)線的遷移點(diǎn)溫度。本發(fā)明適用于各種架空線容量特性的監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性測(cè)試方法實(shí)施例1：

基于以上架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各實(shí)施例的技術(shù)方案，同時(shí)為了解決傳統(tǒng)新型導(dǎo)線的測(cè)試技術(shù)不能適用于實(shí)際運(yùn)行中的輸電線路的問題，本發(fā)明還提供了一種架空輸電導(dǎo)線容量特性測(cè)試方法實(shí)施例1；圖4為本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性測(cè)試方法實(shí)施例1的流程示意圖；如圖4所示，可以包括以下步驟：

步驟s410：微氣象測(cè)試裝置獲取輸電線路實(shí)際運(yùn)行的環(huán)境參數(shù)，系統(tǒng)主站根據(jù)環(huán)境參數(shù)，得到載流量參考值；

步驟s420：系統(tǒng)主站根據(jù)載流量參考值和預(yù)設(shè)的加載規(guī)則，控制大電流發(fā)生器向測(cè)試回路逐步加載電流；預(yù)設(shè)的加載規(guī)則包括根據(jù)電流數(shù)據(jù)調(diào)整加載電流的電流值大小以及在待測(cè)導(dǎo)線的溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時(shí)，保持以當(dāng)前電流值加載電流至預(yù)設(shè)時(shí)間；

步驟s430：數(shù)據(jù)采集設(shè)備實(shí)時(shí)采集逐步加載電流過程中待測(cè)導(dǎo)線的電流數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、弧垂數(shù)據(jù)以及應(yīng)變數(shù)據(jù)；

步驟s440：系統(tǒng)主站對(duì)溫度數(shù)據(jù)、弧垂數(shù)據(jù)以及應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，得到待測(cè)導(dǎo)線的容量特性數(shù)據(jù)；容量特性數(shù)據(jù)包括溫度弧垂關(guān)系曲線和電流弧垂關(guān)系曲線。

優(yōu)選的，環(huán)境參數(shù)可以包括環(huán)境溫度、風(fēng)速、日照強(qiáng)度。

具體而言，通過本發(fā)明的架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的過程可以為：加載電流前測(cè)量并記錄環(huán)境溫度、風(fēng)速、日照強(qiáng)度、導(dǎo)線溫度和弧垂，根據(jù)環(huán)境條件計(jì)算出導(dǎo)線加載計(jì)算載流量參考值。根據(jù)加載計(jì)算載流量參考值，逐步加載電流。并實(shí)時(shí)記錄導(dǎo)線溫度和弧垂。當(dāng)導(dǎo)線溫度達(dá)到整數(shù)倍左右時(shí)，保持加載電流不變，保持10分鐘左右。根據(jù)大電流發(fā)生器的實(shí)際輸出電流，確定加載的最大的電流。記錄此時(shí)導(dǎo)線的最大溫度和弧垂。試驗(yàn)結(jié)束后，將電流降至0。在線監(jiān)測(cè)設(shè)備將實(shí)時(shí)記錄試驗(yàn)過程中數(shù)據(jù)。根據(jù)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)主站繪制導(dǎo)線溫度—弧垂曲線圖和導(dǎo)線電流-弧垂曲線圖。

在通過本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完成測(cè)試后，輸電線路繼續(xù)正常通電運(yùn)行，監(jiān)測(cè)裝置采集的數(shù)據(jù)加載到wifi信號(hào)上供系統(tǒng)主站的通訊服務(wù)器接收，通訊服務(wù)器將接收到的數(shù)據(jù)上傳到應(yīng)用服務(wù)器；

此外，由于本發(fā)明中弧垂測(cè)量采用激光測(cè)距，測(cè)試過程中導(dǎo)線由于風(fēng)及其他外界作用，會(huì)導(dǎo)致在線監(jiān)測(cè)設(shè)備產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，進(jìn)而影響實(shí)際的弧垂，因此對(duì)于弧垂異常點(diǎn)需要進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理，例如去掉弧垂數(shù)據(jù)中明顯有偏差的數(shù)據(jù)。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，系統(tǒng)主站對(duì)溫度數(shù)據(jù)、弧垂數(shù)據(jù)以及應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，得到溫度弧垂關(guān)系曲線的步驟包括：

基于以下公式，根據(jù)應(yīng)變數(shù)據(jù)得到導(dǎo)線弧垂值：

其中，ε為應(yīng)變數(shù)據(jù)，e為待測(cè)導(dǎo)線的彈性模量，σn為應(yīng)力，γn為在環(huán)境參數(shù)下待測(cè)導(dǎo)線的比載，l為待測(cè)導(dǎo)線的檔距，fn為導(dǎo)線弧垂值；

根據(jù)溫度數(shù)據(jù)中同一溫度對(duì)應(yīng)的弧垂數(shù)據(jù)、導(dǎo)線弧垂值，通過最小二乘法擬合生成弧垂擬合值；

根據(jù)弧垂擬合值和溫度數(shù)據(jù)，得到溫度弧垂關(guān)系曲線。

具體而言，系統(tǒng)主站的應(yīng)用服務(wù)器可以按照預(yù)設(shè)程序自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，其中導(dǎo)線的溫度和對(duì)應(yīng)的弧垂數(shù)據(jù)按照時(shí)間順序存放于溫度弧垂數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)根據(jù)導(dǎo)線產(chǎn)生的應(yīng)變計(jì)算出來的導(dǎo)線弧垂與此時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度按照時(shí)間順序存放于另一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中。然后服務(wù)器會(huì)將數(shù)據(jù)庫(kù)中相同溫度下對(duì)應(yīng)的不同弧垂值(不同弧垂值可以包括1、根據(jù)導(dǎo)線產(chǎn)生的應(yīng)變計(jì)算出來的導(dǎo)線弧垂；2、弧垂監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)測(cè)量的導(dǎo)線弧垂)按照最小二乘法擬合成一個(gè)弧垂值，根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的導(dǎo)線溫度變化范圍繪制出導(dǎo)線溫度弧垂變化曲線，通過導(dǎo)線的溫度弧垂關(guān)系曲線判定導(dǎo)線的遷移點(diǎn)溫度。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，還可以包括步驟：

系統(tǒng)主站根據(jù)溫度數(shù)據(jù)獲取待測(cè)導(dǎo)線的溫度變化范圍，在溫度變化范圍超過預(yù)設(shè)范圍時(shí)，根據(jù)溫度弧垂關(guān)系曲線，獲取待測(cè)導(dǎo)線的遷移點(diǎn)溫度。

具體而言，一般各種導(dǎo)線的遷移點(diǎn)溫度是不同的，而且有些導(dǎo)線不存在遷移點(diǎn)溫度；為了反映導(dǎo)線的遷移點(diǎn)溫度，本發(fā)明在測(cè)試時(shí)通過控制加載的電流來控制溫度的變化范圍，本發(fā)明中加載電流極限值為3000a(安培)，如果加載到電流極限值還不存在遷移點(diǎn)，可以認(rèn)為該待測(cè)導(dǎo)線不存在遷移點(diǎn)溫度；如果導(dǎo)線存在遷移點(diǎn)溫度，可以通過導(dǎo)線的溫度弧垂關(guān)系曲線判定導(dǎo)線的遷移點(diǎn)溫度。

進(jìn)一步的，當(dāng)導(dǎo)線運(yùn)行溫度上升時(shí)，由于導(dǎo)線導(dǎo)電體部分和承力芯部分伸縮程度不一致，從而使得導(dǎo)線存在一個(gè)應(yīng)力由導(dǎo)電體向承力芯轉(zhuǎn)移的過程，當(dāng)導(dǎo)體處于遷移點(diǎn)溫度時(shí)，導(dǎo)電體完全不受力。以此為判據(jù)，根據(jù)導(dǎo)線的溫度弧垂曲線，在遷移點(diǎn)之前導(dǎo)線弧垂會(huì)隨著導(dǎo)線溫度升高迅速增加，遷移點(diǎn)溫度之后導(dǎo)線弧垂增加速度變得緩慢。

本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性測(cè)試方法，利用大檔距真型塔(即桿塔)搭建的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，模擬實(shí)際線路段(即在輸電線路實(shí)際運(yùn)行情況下)研究架空線路導(dǎo)線容量特性；通過本發(fā)明的測(cè)試方法可以研究比較多組測(cè)試回路中不同種導(dǎo)線弧垂特性以及遷移點(diǎn)溫度。本發(fā)明可以在大范圍變化的電流下獲得導(dǎo)線的溫度弧垂關(guān)系曲線，并進(jìn)一步準(zhǔn)確判定導(dǎo)線的遷移點(diǎn)溫度，適用于各種架空線容量特性的測(cè)試。

本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性測(cè)試裝置實(shí)施例1：

基于以上架空輸電導(dǎo)線容量特性測(cè)試方法的技術(shù)方案，同時(shí)為了解決傳統(tǒng)新型導(dǎo)線的測(cè)試技術(shù)不能適用于實(shí)際運(yùn)行中的輸電線路的問題，本發(fā)明還提供了一種架空輸電導(dǎo)線容量特性測(cè)試裝置實(shí)施例1；圖5為本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性測(cè)試裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，可以包括：

環(huán)境參數(shù)獲取單元510，用于獲取輸電線路實(shí)際運(yùn)行的環(huán)境參數(shù)；

加載電流控制單元520，用于根據(jù)環(huán)境參數(shù)，得到載流量參考值；根據(jù)載流量參考值和預(yù)設(shè)的加載規(guī)則，控制大電流發(fā)生器向測(cè)試回路逐步加載電流；預(yù)設(shè)的加載規(guī)則包括根據(jù)電流數(shù)據(jù)調(diào)整加載電流的電流值大小以及在待測(cè)導(dǎo)線的溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時(shí)，保持以當(dāng)前電流值加載電流至預(yù)設(shè)時(shí)間；

數(shù)據(jù)采集單元530，用于采集逐步加載電流過程中待測(cè)導(dǎo)線的電流數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、弧垂數(shù)據(jù)以及應(yīng)變數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)處理單元540，用于對(duì)溫度數(shù)據(jù)、弧垂數(shù)據(jù)以及應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，得到待測(cè)導(dǎo)線的容量特性數(shù)據(jù)；容量特性數(shù)據(jù)包括溫度弧垂關(guān)系曲線和電流弧垂關(guān)系曲線。

需要說明的是，本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性測(cè)試裝置實(shí)施例1可以對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)架空輸電導(dǎo)線容量特性測(cè)試方法中的各方法步驟，此處不再重復(fù)贅述。

本發(fā)明架空輸電導(dǎo)線容量特性測(cè)試裝置，利用大檔距真型塔(即桿塔)搭建的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，模擬實(shí)際線路段(即在輸電線路實(shí)際運(yùn)行情況下)研究架空線路導(dǎo)線容量特性；通過本發(fā)明的測(cè)試方法可以研究比較多組測(cè)試回路中不同種導(dǎo)線弧垂特性以及遷移點(diǎn)溫度。本發(fā)明可以在大范圍變化的電流下獲得導(dǎo)線的溫度弧垂關(guān)系曲線，并進(jìn)一步準(zhǔn)確判定導(dǎo)線的遷移點(diǎn)溫度，適用于各種架空線容量特性的測(cè)試。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，包括以上方法所述的步驟，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，如：rom/ram、磁碟、光盤等。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。