本發(fā)明涉及架空輸電線路運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于磁通量傳感器的輸電線路運(yùn)行事故在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和能源的日益緊張，架空輸電線路的運(yùn)行安全越來(lái)越受到重視。架空輸電線路是電網(wǎng)系統(tǒng)的重要部分，在野外環(huán)境下，容易受到強(qiáng)風(fēng)、暴雨等自然災(zāi)害的影響引起各種事故。近年來(lái)，架空輸電線路上的各種事故頻繁發(fā)生，由風(fēng)速風(fēng)向、導(dǎo)線拉力、地質(zhì)采空區(qū)及其它環(huán)境因素引起的用于支撐架空輸電線路的桿塔倒伏現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的正常運(yùn)行，同時(shí)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
根據(jù)多年的線路運(yùn)行維護(hù)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，在很多架空輸電線路在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)比如單側(cè)/多側(cè)導(dǎo)線斷脫、各種內(nèi)因外因?qū)е碌牡顾鄺U、線夾松脫不斷線、斷線不倒桿、倒桿不破壞基礎(chǔ)、串線不斷線等機(jī)械式運(yùn)行故障；也會(huì)出現(xiàn)由于雷電襲擊、突然停電及其它原因所導(dǎo)致的架空輸電線路通電電流異常、相間短路、單相短路等電氣運(yùn)行故障。
在架空輸電線路發(fā)生機(jī)械式運(yùn)行故障時(shí)，架空輸電線路的桿塔都會(huì)表現(xiàn)出“形變異?！钡默F(xiàn)象，因而通過(guò)對(duì)桿塔的形變趨勢(shì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，就能提前對(duì)大部分架空輸電線路的機(jī)械式運(yùn)行故障進(jìn)行提前預(yù)防。
目前主要采用人工巡視檢查的方式和機(jī)械壓力型傳感器對(duì)桿塔的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。人工巡視檢查方式不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力、工作效率低下、維護(hù)成本高昂，而且不能實(shí)時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)各個(gè)桿塔的當(dāng)前狀況及其所存在的問(wèn)題；更為嚴(yán)重的是，桿塔只有在出現(xiàn)明顯運(yùn)行缺陷，甚至造成事故后才能被巡線人員發(fā)現(xiàn)。在機(jī)械壓力型傳感器對(duì)桿塔的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，由于壓力型傳感器是比較傳統(tǒng)的傳感器技術(shù)，需要串接在受力結(jié)構(gòu)中，將傳遞到傳感器上面的力量直接測(cè)量出來(lái)，短期精度較高、動(dòng)態(tài)性好，但由于受荷載長(zhǎng)期作用下，材料形變傳遞失真等方面的影響，耐久性和長(zhǎng)期精度很難保證，在受力狀態(tài)下無(wú)法重新校準(zhǔn)，無(wú)法更換，因此機(jī)械式壓力型傳感器用于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)時(shí)有一定的局限性，只能在桿塔建設(shè)或更換時(shí)預(yù)裝。
針對(duì)架空輸電線路的電氣運(yùn)行故障，采用傳統(tǒng)的電流檢測(cè)設(shè)備和電壓檢測(cè)設(shè)備對(duì)線路進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，這種檢測(cè)方式一般投入的成本比較高，并且不能實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣運(yùn)行故障的提前預(yù)防。
因而，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、投入成本低，實(shí)現(xiàn)對(duì)架空輸電線路的機(jī)械式運(yùn)行故障和電氣運(yùn)行故障同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)防的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)于保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是要解決當(dāng)前不能對(duì)架空輸電線路的機(jī)械式運(yùn)行故障和電氣運(yùn)行故障同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)防的問(wèn)題，為此提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、投入成本低的基于磁通量傳感器的輸電線路運(yùn)行事故在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
本發(fā)明的具體方案是：基于磁通量傳感器的輸電線路運(yùn)行事故在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：包括安裝在各個(gè)桿塔上的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端和與其進(jìn)行無(wú)線通訊連接的后臺(tái)服務(wù)器，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端均包括太陽(yáng)能電池板、磁通量傳感器、gps定位模塊、a/d轉(zhuǎn)換模塊和微處理器以及無(wú)線通訊模塊；所述太陽(yáng)能電池板用于向現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端中的各個(gè)模塊提供工作電源；所述磁通量傳感器安裝在桿塔上，用于在輸電線路通電電流發(fā)生變化或桿塔的應(yīng)力發(fā)生形變時(shí)，獲取桿塔內(nèi)金屬部件相應(yīng)的磁通量變化信息；所述a/d轉(zhuǎn)換模塊用于對(duì)磁通量傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸給微處理器；所述gps定位模塊用于獲取現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端所在桿塔的位置信息，并將桿塔的位置信息傳輸至微處理器；所述微處理器對(duì)a/d轉(zhuǎn)換模塊傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，在輸電線路的通電電流或桿塔的應(yīng)力出現(xiàn)異常時(shí)，輸出警報(bào)信息，并將警報(bào)信息與對(duì)應(yīng)桿塔的位置信息通過(guò)無(wú)線通訊模塊發(fā)送給后臺(tái)服務(wù)器；所述后臺(tái)服務(wù)器用于存儲(chǔ)和顯示輸電線路的通電電流變化信息與各個(gè)桿塔的應(yīng)力變化趨勢(shì)，在接收到警報(bào)信息后進(jìn)行聲光報(bào)警指示并顯示故障桿塔的位置。
本發(fā)明中所述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端還包括微型數(shù)碼攝像頭，微型數(shù)碼攝像頭對(duì)桿塔的當(dāng)前狀態(tài)及其周邊環(huán)境進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)到的視頻信息傳輸至微處理器，微處理器將對(duì)接收到的視頻信息進(jìn)行處理后，通過(guò)無(wú)線通訊模塊傳輸至后臺(tái)服務(wù)器。
本發(fā)明中所述無(wú)線通訊模塊采用gprs通訊模塊。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、投入成本低，實(shí)現(xiàn)了對(duì)架空輸電線路的機(jī)械式運(yùn)行故障和電氣運(yùn)行故障同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)防，便于運(yùn)維部門及時(shí)采取相應(yīng)的措施，對(duì)輸電線路的運(yùn)行事故進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，避免事故的擴(kuò)大化，提高了電力設(shè)施運(yùn)行的安全性和可靠性。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)框圖。
圖中：1—現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端，2—后臺(tái)服務(wù)器，3—太陽(yáng)能電池板，4—磁通量傳感器，5—gps定位模塊，6—a/d轉(zhuǎn)換模塊，7—微處理器，8—gprs通訊模塊，9—微型數(shù)碼攝像頭。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1，本實(shí)施例以安裝在其中一臺(tái)桿塔上的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端1與后臺(tái)服務(wù)器2之間通過(guò)gprs無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)建的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明。
參見圖1，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端1包括太陽(yáng)能電池板3、磁通量傳感器4、gps定位模塊5、a/d轉(zhuǎn)換模塊6和嵌入式微處理器7以及gprs通訊模塊8；所述太陽(yáng)能電池板3用于向現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端中的各個(gè)模塊提供工作電源；所述磁通量傳感器4安裝在桿塔上，用于在輸電線路通電電流發(fā)生變化或桿塔的應(yīng)力發(fā)生形變時(shí)，獲取桿塔內(nèi)金屬部件相應(yīng)的磁通量變化信息；所述a/d轉(zhuǎn)換模塊6用于對(duì)磁通量傳感器4檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸給微處理器7；所述gps定位模塊8用于獲取現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端所在桿塔的位置信息，并將桿塔的位置信息傳輸至微處理器7；所述微處理器7對(duì)a/d轉(zhuǎn)換模塊6傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，在輸電線路的通電電流或桿塔的應(yīng)力出現(xiàn)異常時(shí)，輸出警報(bào)信息，并將警報(bào)信息與對(duì)應(yīng)桿塔的位置信息通過(guò)gprs通訊模塊8發(fā)送給后臺(tái)服務(wù)器2；所述后臺(tái)服務(wù)器2用于存儲(chǔ)和顯示輸電線路的通電電流變化信息與各個(gè)桿塔的應(yīng)力變化趨勢(shì)，在接收到警報(bào)信息后進(jìn)行聲光報(bào)警指示并顯示故障桿塔的位置。
本實(shí)施例中所述現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端1還包括微型數(shù)碼攝像頭9，微型數(shù)碼攝像頭9對(duì)桿塔的當(dāng)前狀態(tài)、絕緣子的當(dāng)前狀態(tài)及其周邊環(huán)境進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)到的視頻信息傳輸至微處理器7，微處理器7將對(duì)接收到的視頻信息進(jìn)行處理后，通過(guò)gprs通訊模塊8傳輸至后臺(tái)服務(wù)器2，從而方便了后臺(tái)值守人員通過(guò)后臺(tái)服務(wù)器2實(shí)時(shí)觀察桿塔當(dāng)前的視頻信息。
本實(shí)施例中所述磁通量傳感器4是基于鐵磁性材料的磁彈效應(yīng)原理的傳感器。
當(dāng)輸電線路發(fā)生機(jī)械式運(yùn)行故障而導(dǎo)致桿塔的應(yīng)力發(fā)生變化時(shí)，桿塔內(nèi)鐵磁性材料承受的外界機(jī)械荷載發(fā)生變化，其磁導(dǎo)率（磁化強(qiáng)度）發(fā)生變化，從而通過(guò)磁通量傳感器4可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)桿塔內(nèi)部金屬材料的磁導(dǎo)率變化，來(lái)監(jiān)視桿塔的應(yīng)力變化趨勢(shì)；
與此同時(shí)，當(dāng)架空輸電線路發(fā)生通電電流異常、相間短路、單相短路等電氣運(yùn)行故障時(shí)，相應(yīng)地輸電線路周圍的磁場(chǎng)會(huì)發(fā)生變化，從而也可通過(guò)磁通量傳感器4檢測(cè)桿塔內(nèi)鐵磁性材料磁通量的變化，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路周圍磁場(chǎng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其中磁通量的變化用
因而，通過(guò)磁通量傳感器4同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)架空輸電線路的機(jī)械式運(yùn)行故障和電氣運(yùn)行故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。由于測(cè)量的是變化量，測(cè)量結(jié)果受外界因素的影響較小，從而確保了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。