專利名稱:一種輸電線路信息采集裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力監(jiān)測技術領域：
，尤其涉及一種輸電線路信息采集裝置。
背景技術：
在一定的微氣象、微地理條件下，常常會出現(xiàn)輸電線路導線覆冰現(xiàn)象。導線覆冰引 起的過載荷往往會造成金具損壞、導線斷線、桿塔倒塌等機械事故；也可能使弧垂增大，造 成閃絡和燒傷、燒斷導線等電氣事故。
由于冰災事故的頻繁發(fā)生以及發(fā)生冰災后果的嚴重性，電力生產、運行、科研單位 廣泛探索防冰災的措施。要有效預防線路覆冰的危害，首先要對線路覆冰的發(fā)生進行監(jiān)測 和預警，在覆冰到來前或在覆冰發(fā)生初期，還未對線路造成損壞時，及時采取人工除冰，短 路融冰等應對措施，防止電網大面積癱瘓對國民經濟造成重大損失。
對線路覆冰進行監(jiān)測必須依靠有效的覆冰監(jiān)測手段和裝置，目前最常用的是通過
安裝拉力傳感器直接監(jiān)測導線重量的方法。現(xiàn)有技術"測量架空送電線路導、地線覆冰厚度
和重量的方法及系統(tǒng)"公開了將拉力測量裝置串入絕緣子串或絕緣子串上下連接金具中，
來測量導線重量和厚度的方法，該拉力測量裝置為拉力傳感器、光柵應力測試裝置或應力
片傳感器?，F(xiàn)有技術"一種對輸電線路覆冰及舞動的在線預警裝置"將重力傳感器的頂部
球頭掛環(huán)與鐵塔上頂端球頭相連，用剪應力測量方式來測量導線及覆冰的重量。
以上測量方法比較直接，但是拉力傳感器本身是非標金具，其自身的材料強度須
經過嚴格的試驗，用在已建線路上須對線路本身進行施工，施工難度高，且可能會改變線路
本身的絕緣電氣間隙，從線路拉力狀態(tài)，電氣絕緣和施工等各方面對線路安全都存在潛在
的影響。而采用間接的方法進行測量時，可以將裝置用卡具直接安裝在已建線路上，但必須
解決帶線電路上產生的強電磁干擾、電暈放電問題，及能量供給問題。
公開號為CN 1844849A、 CN 101038186A的中國專利所公開的內容被合并于此，以
作為本實用新型的現(xiàn)有技術。

實用新型內容

為了克服現(xiàn)有技術中的缺陷，本實用新型實施例提供了一種輸電線路信息采集裝 置，該裝置包括GPS接收單元，用于獲取全球定位系統(tǒng)GPS信息；溫度傳感與調理單元，用 于測量所述輸電線路的溫度信息，并將該溫度信息調理為標準電壓信號；采集與控制單元， 連接于無線傳輸單元及所述的GPS接收單元和溫度傳感與調理單元，用于獲取所述的GPS 信息和標準電壓信號并通過無線傳輸單元發(fā)送，以及通過該無線傳輸單元接收遠程控制命 令。
上述技術方案具有如下優(yōu)點或有益效果提供了一種輸電線路信息采集裝置，可 在不改變現(xiàn)有線路結構的前提下可很方便的安裝在輸電線路上，不影響現(xiàn)有線路的運行安 全，其采集的輸電線路的信息可用于監(jiān)測導線弧垂和覆冰重量，還可跟蹤導線運動軌跡，便 于對導線舞動、風偏等做定量的監(jiān)測和預警。


為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前 提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型實施例提供一種輸電線路信息采集裝置的結構示意圖；
圖2為本實用新型另一實施例提供一種輸電線路信息采集裝置的結構示意圖；
圖3為本實用新型另一實施例提供一種輸電線路信息采集裝置的結構示意圖；
圖4為本實用新型實施例提供的輸電線路的信息采集裝置的結構分解示意圖；
圖5為本實用新型實施例提供的輸電線路的信息采集裝置的結構及安裝示意圖；
圖6為本實用新型實施例提供的輸電線路的信息采集裝置中GPS接收單元的電源 控制開關示意圖；
圖7為本實用新型實施例提供的輸電線路的信息采集裝置中感應取能供電單元 的剖面示意圖；
圖8為本實用新型實施例提供的輸電線路的信息采集裝置的GPS數(shù)據(jù)接收的工作 流程圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。 實施例一
如圖1所示，本實用新型實施例提供一種輸電線路信息采集裝置，該裝置包括
GPS接收單元102，用于獲取全球定位系統(tǒng)GPS信息；
溫度傳感與調理單元104，用于測量所述輸電線路的溫度信息，并將該溫度信息調 理為標準電壓信號；
采集與控制單元106，連接于無線傳輸單元108及所述的GPS接收單元和溫度傳感 與調理單元，用于獲取所述的GPS信息和標準電壓信號并通過無線傳輸單元發(fā)送，以及通 過該無線傳輸單元接收遠程控制命令。
上述技術方案具有如下優(yōu)點或有益效果提供了一種輸電線路信息采集裝置，便 于安裝在現(xiàn)有輸電線路上，其采集的輸電線路的信息可用于監(jiān)測導線弧垂和覆冰重量，還 可跟蹤導線運動軌跡，便于對導線舞動、風偏等做定量的監(jiān)測和預警。 實施例二
如圖2所示，本實用新型實施例提供一種輸電線路信息采集裝置，該裝置包括
GPS接收單元202，用于獲取全球定位系統(tǒng)GPS信息；
溫度傳感與調理單元204，用于測量所述輸電線路的溫度信息，并將該溫度信息調 理為標準電壓信號；
4[0029] 采集與控制單元206，連接于無線傳輸單元208及所述的GPS接收單元和溫度傳感 與調理單元，用于獲取所述的GPS信息和標準電壓信號并通過無線傳輸單元發(fā)送，以及通 過該無線傳輸單元接收遠程控制命令；
感應取能供電單元210，連接于所述的GPS接收單元、溫度傳感與調理單元、采集
與控制單元和無線傳輸單元，用于將所述輸電線路的電磁能轉換為穩(wěn)定的直流電源，并給
所述的GPS接收單元、溫度傳感與調理單元、采集與控制單元和無線傳輸單元供電。
其中，所述GPS接收單元202接收天空GPS信息，并將有效信息傳送給采集與控制
單元。該GPS接收單元202主要包括GPS接收模塊和GPS天線，GPS接收模塊主要由無線
射頻單元、信號通道、微處理器和存儲單元等構成；GPS天線的非GPS信號接收面部分封裝
在單層或雙層屏蔽的圓柱形、圓弧形或圓球形金屬殼體內；GPS天線和GPS模塊之間通過雙
層屏蔽線連接，將來自天空的GPS射頻信號輸入GPS模塊進行處理和傳輸。
所述的GPS接收模塊主要由無線射頻單元、信號通道、微處理器和存儲單元等構
成。在上電完成初始自檢后，它將自動接收來自天線的GPS射頻信號，經過濾波、放大、相
關、混頻等一系列處理后，完成通道對其視界內幾何位置最佳的數(shù)顆衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤，并且
測出信號從衛(wèi)星到接收天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導航電文，最后按采集
與控制單元的控制指令，經由I/O 口輸出串行數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括用于差分計算用的測距
碼信息、載波相位信息和導航電文數(shù)據(jù)，或者是經差分處理后的信息采集裝置的三維空間
坐標信息。
所述的溫度傳感與調理單元204感測導線表面溫度，將傳感信號調理為標準電壓 信號傳輸給采集與控制單元。該溫度傳感與調理單元204由1路或2路溫度傳感器，和信 號調理模塊組成，溫度傳感器為熱電阻、集成溫度傳感器或其他接觸式測溫元件，溫度傳感 器引線通過監(jiān)測裝置底部固定塊上的小孔引入信號調理模塊。
所述的無線傳輸單元208由1個或2個無線傳輸模塊和無線天線組成，無線天線 與GPS天線由殼體的同一側端蓋引出和固定，以方便裝置內部模塊的安裝，無線天線安裝 在端蓋上靠近導線的部位，以防止電暈放電現(xiàn)象的產生。
上述無線傳輸單元208有以下幾種構成和傳輸方式
1)無線傳輸單元由短距離無線傳感器網絡模塊和GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端及相應無線 天線構成(如圖3所示)，由短距離通信模塊接收其他GPS信息采集裝置發(fā)送的信息，傳送 給上述采集與控制單元，采集與控制單元將其他GPS信息采集裝置發(fā)送的信息傳送給上述 GPS接收單元，由GPS接收單元進行差分處理后，將結果傳給采集與控制單元，并由采集與 控制單元通過GPRS網絡將處理結果和導線溫度發(fā)送到后端系統(tǒng)。
2)無線傳輸單元由單個雙向無線傳感器網絡通信模塊及相應無線天線構成，由通 信模塊接收其他GPS信息采集裝置發(fā)送的信息，傳送給上述采集與控制單元，采集與控制 單元將其他GPS信息采集裝置發(fā)送的信息傳送給GPS接收單元，由GPS接收單元進行差分 處理后，將結果傳給采集與控制單元，并由采集與控制單元通過無線傳感器網絡模塊將處 理結果和導線溫度發(fā)送到后端系統(tǒng)。
3)無線傳輸單元由單個GPRS/CDMA模塊或者單個無線傳感器網絡模塊及相應無 線天線構成；由GPS接收單元將衛(wèi)星觀測信息傳送給采集與控制單元，采集與控制單元通 過無線模塊將原始觀測信息和導線溫度發(fā)送到后端差分處理系統(tǒng)進行處理。[0039] 所述的GPS接收單元202、溫度傳感與調理單元204的輸出輸入接口分別與采集與 控制單元206的輸入輸出接口連接；所述的采集與控制單元206輸出輸入接口分別與無線 傳輸單元208輸入輸出接口連接，將所采信息通過無線傳輸單元208發(fā)送到附近或遠程的 接收設備，并可接收無線傳輸單元所接收的來自遠程的指令。所述的采集與控制單元206 上帶有若干電源控制開關，可分別控制GPS接收單元、信號調理單元及無線傳輸模塊的電 源供給。
所述的感應取能供電單元210由感應取能模塊、電源調理模塊、限流散熱模塊和 蓄電池組成。感應取能供電單元210由對接的環(huán)形鐵芯和纏繞在鐵芯上的線圈組成，上下 鐵芯分別封裝在對接的光滑環(huán)形封裝內，環(huán)形封裝與裝置殼體連接處留有過孔，鐵芯上纏 繞的線圈為1組或2組。當線圈為1組時，線圈一端經過孔接入電源調理模塊，另一端通過 過孔后串入限流散熱模塊，再接入電源調理模塊；當所繞線圈為2組時，匝數(shù)較少的線圈兩 端經過孔直接接入電源調理模塊，匝數(shù)較多的線圈一端經過孔直接接入電源調理模塊，另 一端串入限流散熱模塊后，再接入電源調理模塊。
其中，所述的限流散熱模塊由單個或若干個依次連接的大功率金屬電阻組成，所 述的信號調理模塊可集成在電源調理模塊或采集與控制單元上。
上述GPS接收單元、溫度傳感與調理單元的輸出接口分別與采集與控制單元的輸 入接口連接，其中GPS接收單元與采集與控制單元之間通過232串行接口連接，按采集與控 制單元指令將處理后的有效數(shù)據(jù)輸入采集與控制單元；
如圖4所示，為上述實施例提供的輸電線路的信息采集裝置的結構分解示意圖； 所述的GPS接收模塊、信號調理模塊、采集與控制單元、無線傳輸模塊、電源調理模塊和蓄 電池通過殼體內部插槽固定在雙層或單層屏蔽的金屬殼體內；限流散熱模塊中各金屬電阻 以環(huán)行排列方式安裝在采集裝置殼體的環(huán)形內壁上，各金屬電阻與安裝內壁之間的縫隙以 散熱墊填充；上述無線天線與GPS天線由殼體同一側的端蓋引出和固定，無線天線安裝在 端蓋上靠近導線的部位。
如圖5所示，為上述實施例提供的輸電線路信息采集裝置的結構及安裝示意圖； 其中，所述的溫度傳感元件501為2路金屬外殼封裝的熱電阻1、熱電阻2，固定在卡箍502 與殼體505底部固定塊504連接處的方形小孔503中，當卡箍502卡緊導線512時，熱電阻 自然與導線512緊密接觸以感測導線512表面溫度，熱電阻通過固定塊504上的小孔503 引入殼體505內部的溫度信號調理模塊上，經溫度信號調理模塊將電阻變化轉為標準電壓 信號送入采集與控制單元。
GPS天線506為圓盤狀、輕便、抗惡劣環(huán)境的天線，頂部突起的一面為GPS信號接 收面511，信號接收面511以下部分均封裝在頂部開口的圓柱形金屬屏蔽筒507內，金屬屏 蔽筒507由內外雙層金屬構成，邊角處均采用圓弧過渡結構，以達到良好的電磁屏蔽和防 電暈效果。GPS天線506由底部螺栓固定在金屬屏蔽筒507底側，金屬屏蔽筒507則由一 個或多個配套卡環(huán)固定在導線上，其中外側卡環(huán)508與金屬屏蔽筒507連接，內側卡環(huán)509 固定在導線512上，外側卡環(huán)508可繞內側卡509環(huán)轉動，外側卡環(huán)508下部安裝有重力錘 510。當導線512擺動時，重力錘510帶動卡環(huán)轉動，使金屬屏蔽筒507及GPS天線506保 持始終向上的位置，以保證GPS天線506處于良好的衛(wèi)星信號接收狀態(tài)。如圖5所示的裝 置還包括GPS天線引線513、 GPRS天線514、端蓋515及鐵芯封裝516。[0046] 圖6為上述實施例提供的輸電線路的信息采集裝置中GPS接收單元202的電源控 制開關示意圖，如圖所示，該控制開關采用繼電器控制結構，集成在所述的采集與控制單元 上。當給引出點為5、6的繼電器控制端加控制電壓時，輸入電壓Vin+連接觸點4與GPS電 壓正極輸入端連接觸點3斷開，GPS模塊處于失電狀態(tài)，以達節(jié)省裝置功耗的目的；當給引 出點為1、2的控制端加控制電壓時，輸入電壓Vin+連接觸點4切換到觸點3，接通GPS模塊 正極電壓GPS，啟動GPS單元的工作。
圖7為上述實施例提供的輸電線路信息采集裝置中感應取能供電單元210的剖面 示意圖，如圖所示，感應取能供電單元210由感應取能模塊701、電源調理模塊702、限流散 熱電阻703和蓄電池704組成。感應取能模塊701由對接的環(huán)形鐵芯705和纏繞在靠近殼 體一側的鐵芯上的線圈組成，上下鐵芯分別封裝在對接的光滑環(huán)形封裝708內，環(huán)形封裝 708與殼體709連接處留有過孔。根據(jù)不同現(xiàn)場的導線運行電流范圍，鐵芯上纏繞的線圈 為1組或2組，當線圈為1組時，線圈一端經過孔接入電源調理模塊702， 一端通過過孔后 串入限流散熱電阻R1-R7，再接入電源調理模塊702 ;當所繞線圈為2組時，匝數(shù)較少的第1 組線圈706兩端經過孔直接接入電源調理模塊702，匝數(shù)較多的第2組線圈707 —端經過孔 直接接入電源調理模塊702，另一端串入依次連接的限流散熱電阻703， Rl、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、R7后，再接入電源調理模塊702。圖7所示的感應取能供電單元210中還包括采集控 制模塊710、 GPS接收模塊711及無線傳輸模塊712。
在本實施例中，先將限流散熱電阻Rl-R7通過平頭螺絲固定在由薄片制成的尺寸 合適的金屬套筒內壁上，散熱電阻與內壁之間的縫隙通過散熱墊填充，以達到良好的散熱 效果，然后將金屬套筒塞到雙層裝置殼體的內壁，保持與殼體內壁的良好接觸，使感應取能 產生的多余能量盡可能通過散熱面積較大的殼體散發(fā)出去。
現(xiàn)場安裝時，先后用與導線尺寸匹配的環(huán)行卡箍將信息采集裝置固定在導線上， 用帶重力錘的成套卡環(huán)將GPS天線固定在導線上，再用帶對插頭的屏蔽引線將GPS天線與 監(jiān)測裝置連接，即可完成線上安裝過程。上述實施例提供的輸電線路的信息采集裝置的GPS 數(shù)據(jù)接收的工作流程圖如圖8所示，開始采集時，首先設置好采集與控制單元與GPS接收模 塊通信的波特率，向GPS接收模塊發(fā)送一系列初始化及采集指令，完成后開始采集GPS接收 模塊接收并傳送過來的GPS信息，采集完成后，采集與控制單元監(jiān)測移動通信網絡是否暢 通，如果連通則開始發(fā)送GPS數(shù)據(jù)，如果未連通，則將數(shù)據(jù)進行存儲，之后關閉GPS模塊的電 源等待下一次采集。
上述技術方案具有如下優(yōu)點或有益效果1.采用差分GPS測量方法，內置GPS模 塊測量導線弧垂，測量方法直接，能準確測量導線弧垂，從而提高了覆冰重量測量的準確 度；
2.安裝時，可用圓形卡箍等固定件將裝置固定在導線上，不需要將裝置串入線路 進行測量，實現(xiàn)了不改變原有線路結構進行測量的目的；
3.由于包含GPS接收單元，本裝置不僅可監(jiān)測導線弧垂和覆冰重量，還可跟蹤導 線運動軌跡，便于對導線舞動、風偏等做定量的監(jiān)測和預警；
4.裝置內各主要耗能部件包括GPS接收模塊、無線傳輸模塊的供電通路均設置開 關，便于實現(xiàn)在線路停電狀態(tài)或運行電流過小，取能不足情況下，蓄電池能保證裝置運行足 夠長的時間。
7[0054] 5.采用外殼散熱方式，能最大限度的將感應電源產生的多余能量耗散開，以便提 高裝置耐受線路電流的范圍和工作可靠性；
6.采用GPS天線與裝置本體分開安裝的方式，可有效避免無線信號對GPS信號的 影響。
7.該裝置為研究導線風偏、舞動、振動等各類運動軌跡，進行各類線路運行狀態(tài)預 警提供了 一個良好的裝置平臺。
以上所述的具體實施方式
，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進 一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施方式
而已，并不用于 限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替 換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求
一種輸電線路信息采集裝置，其特征在于，該裝置包括GPS接收單元，用于獲取全球定位系統(tǒng)GPS信息；溫度傳感與調理單元，用于測量所述輸電線路的溫度信息，并將該溫度信息調理為標準電壓信號；采集與控制單元，連接于無線傳輸單元及所述的GPS接收單元和溫度傳感與調理單元，用于獲取所述的GPS信息和標準電壓信號并通過無線傳輸單元發(fā)送，以及通過該無線傳輸單元接收遠程控制命令。
2. 根據(jù)權利要求
1所述的信息采集裝置，其特征在于，該裝置還包括 感應取能供電單元，連接于所述的GPS接收單元、溫度傳感與調理單元、采集與控制單元和無線傳輸單元，用于將所述輸電線路的電磁能轉換為穩(wěn)定的直流電源，并給所述的GPS 接收單元、溫度傳感與調理單元、采集與控制單元和無線傳輸單元供電。
3. 根據(jù)權利要求
1所述的信息采集裝置，其特征在于，所述的GPS接收單元包括 GPS天線，該GPS天線的非GPS信號接收部分封裝在單層或雙層屏蔽的圓柱形、圓弧形或圓球形金屬殼體內，GPS天線由帶重力錘的環(huán)行卡環(huán)固定。GPS接收模塊，與所述GPS天線通過雙層屏蔽線連接，接收來自GPS天線的GPS射頻信 號，并對該GPS射頻信號進行處理以獲得GPS信息。
4. 根據(jù)權利要求
1所述的信息采集裝置，其特征在于，所述溫度傳感與調理單元包括 溫度傳感器，為熱電阻或集成溫度傳感器，用于測量所述輸電線路的溫度信息； 信號調理模塊，連接于所述的溫度傳感器，用于將該溫度信息調理為標準電壓信號。
5. 根據(jù)權利要求
1所述的信息采集裝置，其特征在于，所述的采集與控制單元上包括 多個電源控制開關，用于分別控制所述GPS接收單元、溫度傳感與調理單元及無線傳輸模 塊的電源供給。
6. 根據(jù)權利要求
l所述的信息采集裝置，其特征在于，所述的無線傳輸單元由無線 傳輸模塊和無線天線組成，該無線傳輸模塊為GPRS無線傳輸模塊、CDMA無線傳輸模塊或 2. 4GHz無線傳輸模塊。
7. 根據(jù)權利要求
6所述的信息采集裝置，其特征在于，所述的無線傳輸單元還包括短 距離通信模塊，用于接收其他GPS信息采集裝置發(fā)送的信息，并傳送給所述采集與控制單 元。
8. 根據(jù)權利要求
2所述的信息采集裝置，其特征在于，所述的感應取能供電單元包括 感應取能模塊、電源調理模塊、限流散熱模塊和蓄電池；所述的感應取能模塊由對接的環(huán)形鐵芯和纏繞在鐵芯上的線圈組成，對接的環(huán)形鐵芯 分別封裝在對接的光滑環(huán)形封裝內，所述纏繞在鐵芯上的線圈為1組或2組。
9. 根據(jù)權利要求
4所述的信息采集裝置，其特征在于，該裝置還包括殼體，該殼體為單層或雙層屏蔽的金屬殼體，所述的GPS接收單元、信號調理模塊、采 集與控制單元、無線傳輸單元通過殼體內部插槽固定殼體內。
10. 根據(jù)權利要求
8所述的信息采集裝置，其特征在于，該裝置還包括 殼體，該殼體為單層或雙層屏蔽的金屬殼體，所述電源調理模塊和蓄電池通過殼體內部插槽固定殼體內，所述散熱電阻以環(huán)行排列方式安裝在所述殼體的環(huán)行內壁上，且該散 熱電阻與殼體之間的縫隙以散熱墊填充。
專利摘要
本實用新型實施例提供了一種輸電線路信息采集裝置，該裝置包括GPS接收單元，用于獲取全球定位系統(tǒng)GPS信息；溫度傳感與調理單元，用于測量所述輸電線路的溫度信息，并將該溫度信息調理為標準電壓信號；采集與控制單元，連接于無線傳輸單元及所述的GPS接收單元和溫度傳感與調理單元，用于獲取所述的GPS信息和標準電壓信號并通過無線傳輸單元發(fā)送，以及通過該無線傳輸單元接收遠程控制命令。
文檔編號G01S5/14GKCN201540177SQ200920108746
公開日2010年8月4日 申請日期2009年6月9日
發(fā)明者于欽剛, 于長海, 何紅太, 倪康婷, 李紅云, 李翔, 裴冠榮, 郭志廣 申請人:中國電力科學研究院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan