一種導(dǎo)線一體化智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)智能化控制，即導(dǎo)線一體化智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?？梢员O(jiān)測(cè)導(dǎo)線幅度、頻率、傾角、溫度、電流等數(shù)據(jù)。它包括導(dǎo)線一體式狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器、無(wú)線通信主機(jī)、主站系統(tǒng)服務(wù)器。所述的導(dǎo)線一體式狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器包括微處理器和時(shí)鐘芯片、與微處理器連接的雙向傾角、加速度、振動(dòng)、溫度和高精度感應(yīng)線圈傳感器、電源部分、無(wú)線通信模塊。通過(guò)該系統(tǒng)的實(shí)施，可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線的狀態(tài)一體化監(jiān)測(cè)，進(jìn)行多種狀態(tài)參數(shù)的關(guān)聯(lián)性分析，全面判斷導(dǎo)線運(yùn)行工況，減少導(dǎo)線故障發(fā)生，從而大大減少導(dǎo)線停電時(shí)間，提高供電可靠性及客戶的用電滿意度，確保供電的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
【專利說(shuō)明】一種導(dǎo)線一體化智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)智能化控制，即導(dǎo)線一體化智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?？梢员O(jiān)測(cè)導(dǎo)線幅度、頻率、傾角、溫度、電流等數(shù)據(jù)。
【背景技術(shù)】
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于電力線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)和電氣參數(shù)的測(cè)量已經(jīng)從過(guò)去的依靠人工巡視和測(cè)量，逐步發(fā)展為依靠在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0004]在我國(guó)，國(guó)家電網(wǎng)公司也在近些年來(lái)安裝了很多輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其中導(dǎo)線舞動(dòng)、導(dǎo)線振動(dòng)、導(dǎo)線溫度以及導(dǎo)線弧垂等監(jiān)測(cè)裝置也已經(jīng)得到了應(yīng)用。但是這些監(jiān)測(cè)裝置，每種只能監(jiān)測(cè)一個(gè)或者部分狀態(tài)參數(shù)，因此需要安裝多種傳感器才能采集所有的狀態(tài)和電氣參數(shù)，并且很多傳感器無(wú)法進(jìn)行狀態(tài)特征的定量定性分析，更無(wú)法進(jìn)行多種狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性分析。
[0005]在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)這些傳感器獲取的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性存在問(wèn)題；而功能的單一性，可能會(huì)帶來(lái)安裝和使用的不便，增加了安裝和調(diào)試的難度，降低了設(shè)備的穩(wěn)定性，增加了建設(shè)成本；同時(shí)，不同功能傳感器之間的系統(tǒng)兼容性，也會(huì)對(duì)工程的周期和難度帶來(lái)很大的影響。
[0006]現(xiàn)有導(dǎo)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能單一，安裝和使用的不便，增加了安裝和調(diào)試的難度，降低了設(shè)備的穩(wěn)定性，增加了建設(shè)成本，不同功能傳感器之間的系統(tǒng)兼容性，也會(huì)對(duì)工程的周期和難度帶來(lái)很大的影響。
[0007]通過(guò)研究高壓導(dǎo)線運(yùn)行的各種狀態(tài)和電氣特性以及這些特性之間的相互關(guān)系，開發(fā)出適用于監(jiān)測(cè)高壓導(dǎo)線運(yùn)行狀況的智能型一體化傳感器。這種傳感器不僅可以采集電力導(dǎo)線運(yùn)行時(shí)的各種狀態(tài)和電氣參數(shù)，還可以通過(guò)這些數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，分析導(dǎo)線的安全性和可靠性，不僅可以降低工作難度和維護(hù)成本，還可以發(fā)現(xiàn)以往依靠人工或者單一功能監(jiān)測(cè)裝置難以檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)的安全隱患，對(duì)于保障供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定和提高線路維護(hù)管理的智能化水平都有著非常重要的重要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述不足而提供一種實(shí)現(xiàn)多數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、分析、全面和準(zhǔn)確的判斷導(dǎo)線的運(yùn)行狀況的導(dǎo)線一體化智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0009]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:一種導(dǎo)線一體化智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括:
[0010](I)導(dǎo)線一體式狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器，安裝在輸電線路上，用以同時(shí)監(jiān)測(cè)導(dǎo)線幅度、頻率、傾角、溫度和電流數(shù)據(jù)。
[0011](2)無(wú)線通信主機(jī)，通過(guò)GPRS移動(dòng)蜂窩網(wǎng)和主站系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)主站服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通信。通信裝置與系統(tǒng)主站之間利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。采用更合理的通信協(xié)議以便提供通信準(zhǔn)確率。
[0012](3)主站系統(tǒng)服務(wù)器，可實(shí)現(xiàn)輸電線路導(dǎo)線舞動(dòng)、導(dǎo)線振動(dòng)、導(dǎo)線弧垂、導(dǎo)線溫度、桿塔傾斜、桿塔振動(dòng)、絕緣子泄漏電流、微氣象和視頻圖像監(jiān)測(cè)功能。主站系統(tǒng)并能實(shí)現(xiàn)各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的上傳、存儲(chǔ)、分析、顯示等功能，減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力、物力，提高供電可靠性、自動(dòng)化及信息化水平。
[0013]所述的導(dǎo)線一體式狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器，包括:
[0014]微處理器和時(shí)鐘芯片，用于采集數(shù)據(jù)的處理和分析、各芯片和傳感器的監(jiān)控、通信數(shù)據(jù)編解碼功能，同時(shí)保持與通信主機(jī)之間時(shí)鐘同步。
[0015]與微處理器連接的雙向傾角、加速度、振動(dòng)、溫度和高精度感應(yīng)線圈傳感器，負(fù)責(zé)導(dǎo)線運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè)。
[0016]電源部分，包括太陽(yáng)能板和電流感應(yīng)線圈作為主供電電源；可充電鋰電池作為后備電源，電源控制模塊可實(shí)現(xiàn)電源和儲(chǔ)能控制，同時(shí)為負(fù)載提供穩(wěn)壓供電。采用太陽(yáng)能取電與感應(yīng)取電兩種供電電源設(shè)計(jì)，切實(shí)保障通信設(shè)備的供電可靠性及設(shè)備壽命。
[0017]無(wú)線通信模塊，由射頻芯片、射頻匹配電路和天線組成，實(shí)現(xiàn)與通信主機(jī)之間的雙向通信。
[0018]本傳感器具有更高的采樣率，更快的運(yùn)算速度。以單片機(jī)作為內(nèi)核，使計(jì)算速度提升至每秒鐘500萬(wàn)次，并進(jìn)行10位數(shù)字采樣，準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)導(dǎo)線狀態(tài)量，減少干擾，提高精度。
[0019]高壓導(dǎo)線一體式智能監(jiān)測(cè)傳感器不僅可以同時(shí)采集導(dǎo)線絕大部分狀態(tài)參數(shù)，而且可以通過(guò)這些參數(shù)的綜合分析算法，全面和準(zhǔn)確的判斷導(dǎo)線的運(yùn)行狀況。一方面提高了遠(yuǎn)端監(jiān)控設(shè)備的集成度和兼容性，降低了工程建設(shè)的難度和成本，另一方面提高了對(duì)于所采集數(shù)據(jù)利用的完整性和有效性，可使得整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于線路運(yùn)行維護(hù)和狀態(tài)檢修的幫助更大。
[0020]系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件將利用SCADA技術(shù)將數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行直觀動(dòng)態(tài)的顯示。系統(tǒng)軟件將負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)運(yùn)算處理、顯示等，使管理人員能夠?qū)崟r(shí)查看線路狀態(tài)，生成日志報(bào)表等功能。
[0021]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:1、實(shí)現(xiàn)了對(duì)導(dǎo)線的振幅、頻率、傾角、溫度和電流等數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，為導(dǎo)線的安全供電提供決策依據(jù)。
[0022]2、實(shí)現(xiàn)了多種參數(shù)的綜合分析計(jì)算，全面分析導(dǎo)線振動(dòng)、舞動(dòng)、弧垂及導(dǎo)線裕量等數(shù)據(jù)，全面和準(zhǔn)確的判斷導(dǎo)線的運(yùn)行狀況，從而有效的提高供電可靠性。
[0023]3、提高了對(duì)于所采集數(shù)據(jù)利用的完整性和有效性，可使得整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于線路運(yùn)行維護(hù)和狀態(tài)檢修的幫助更大。
[0024]4、通過(guò)高壓導(dǎo)線一體式智能監(jiān)測(cè)傳感器，提高了遠(yuǎn)端監(jiān)控設(shè)備的集成度和兼容性，降低了工程建設(shè)的難度和成本。該系統(tǒng)的實(shí)施可提高企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平，提高供電企業(yè)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。
[0025]5、本傳感器自身穩(wěn)定可靠，不對(duì)導(dǎo)線帶來(lái)任何安全隱患，安裝簡(jiǎn)單；可同時(shí)采集導(dǎo)線各種狀態(tài)數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)，并具有智能分析功能，可取代目前的各種單一功能的傳感器；可應(yīng)用于所有電壓等級(jí)高壓導(dǎo)線上。
[0026]6、這種傳感器不僅可以采集電力導(dǎo)線運(yùn)行時(shí)的各種狀態(tài)和電氣參數(shù)，還可以通過(guò)這些數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，分析導(dǎo)線的安全性和可靠性，不僅可以降低工作難度和維護(hù)成本，還可以發(fā)現(xiàn)以往依靠人工或者單一功能監(jiān)測(cè)裝置難以檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)的安全隱患，對(duì)于保障供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定和提高線路維護(hù)管理的智能化水平。[0027]7、通過(guò)該系統(tǒng)的實(shí)施，可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線的狀態(tài)一體化監(jiān)測(cè)，進(jìn)行多種狀態(tài)參數(shù)的關(guān)聯(lián)性分析，全面判斷導(dǎo)線運(yùn)行工況，減少導(dǎo)線故障發(fā)生，從而大大減少導(dǎo)線停電時(shí)間，提高供電可靠性及客戶的用電滿意度，確保供電的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
[0028]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2是導(dǎo)線一體式狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
[0031]圖3是無(wú)線通信主機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。
[0032]圖4是CSC-TLMS3000輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]參見圖1，一種導(dǎo)線一體化智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括導(dǎo)線一體式狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器、無(wú)線通信主機(jī)、主站系統(tǒng)服務(wù)器。導(dǎo)線一體式狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器將導(dǎo)線狀態(tài)信息傳送至無(wú)線通信裝置，由無(wú)線通信裝置將上述信息遠(yuǎn)傳至位于監(jiān)控中心的服務(wù)器，服務(wù)器對(duì)其進(jìn)行分析運(yùn)算等處理后再實(shí)現(xiàn)圖形化顯示、報(bào)表生成等操作。
[0034]傳感器和通信主機(jī)通過(guò)無(wú)線射頻進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，無(wú)線通信主機(jī)通過(guò)GPRS移動(dòng)蜂窩網(wǎng)(或者OPGW光纖)和主站系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)主站服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通?目。
[0035]參見圖2，導(dǎo)線一體式狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器主要由以下部分構(gòu)成::①為太陽(yáng)能供電電源線感應(yīng)取電抽頭；③電流模擬量接口串行總線接口 ；⑤溫度參數(shù)模擬接口 ；⑥時(shí)鐘芯片接口 ；⑦供電電源線基帶信號(hào)接口 ；⑨射頻信號(hào)接口。
[0036]電源部分:太陽(yáng)能板和電流感應(yīng)線圈(和電流測(cè)量共用同一線圈)作為主供電電源；可充電鋰電池作為后備電源；電源控制模塊可實(shí)現(xiàn)電源和儲(chǔ)能控制，同時(shí)為負(fù)載提供穩(wěn)壓供電。
[0037]傳感器部分:由雙向傾角、加速度、振動(dòng)、溫度和高精度感應(yīng)線圈傳感器組成，負(fù)責(zé)導(dǎo)線運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè)。
[0038]主控部分:由微處理器和時(shí)鐘芯片組成，主要負(fù)責(zé)各種采集數(shù)據(jù)的處理和分析、各芯片和傳感器的監(jiān)控、通信數(shù)據(jù)編解碼等功能，同時(shí)保持與通信主機(jī)之間時(shí)鐘同步。
[0039]無(wú)線通信部分:由射頻芯片、射頻匹配電路和天線組成，實(shí)現(xiàn)與通信主機(jī)之間的雙向通信。
[0040]在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面將采用可灌注環(huán)氧樹脂的金屬球形設(shè)計(jì)，除底部射頻天線位置外，完全密閉。這種設(shè)計(jì)一方面可使得傳感器外殼便面無(wú)明顯凸起或凹陷部分，使得表面電荷均勻分布，避免因放電引起的設(shè)備損壞，提高設(shè)備可靠性，延長(zhǎng)使用壽命；另一方面，傳感器的金屬球形外殼可有效屏蔽強(qiáng)電磁對(duì)內(nèi)部電路的干擾，提高設(shè)備的可靠性，延長(zhǎng)使用壽命O
[0041]本系統(tǒng)主要通過(guò)研究高壓導(dǎo)線運(yùn)行的各種狀態(tài)和電氣特性以及這些特性之間的相互關(guān)系，開發(fā)出適用于監(jiān)測(cè)高壓導(dǎo)線運(yùn)行狀況的智能型一體化傳感器。這種傳感器不僅可以采集電力導(dǎo)線運(yùn)行時(shí)的各種狀態(tài)和電氣參數(shù)，還可以通過(guò)這些數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，分析導(dǎo)線的安全性和可靠性，不僅可以降低工作難度和維護(hù)成本，還可以發(fā)現(xiàn)以往依靠人工或者單一功能監(jiān)測(cè)裝置難以檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)的安全隱患，對(duì)于保障供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定和提高線路維護(hù)管理的智能化水平。
[0042]參見圖3，無(wú)線通信主機(jī)主要由以下幾部分構(gòu)成:
[0043]供電部分:由太陽(yáng)能電池板、電源控制模塊和大容量蓄電池組成。
[0044]主控部分:由主處理器和時(shí)鐘芯片組成，實(shí)現(xiàn)外部接口(串口、以太網(wǎng)口、射頻通信模塊、GPRS通信模塊)的數(shù)據(jù)通信、設(shè)備自身的控制和管理、與系統(tǒng)主站之間時(shí)鐘同步等。
[0045]無(wú)線射頻通信:由射頻芯片和射頻天線組成，實(shí)現(xiàn)與一體化傳感器之間的無(wú)線數(shù)據(jù)通信。
[0046]GPRS無(wú)線通信:由GPRS通信模塊和GPRS天線組成，實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)主站之間的遠(yuǎn)程通信。
[0047]本地接口:提供串口、Ethernet接口，可實(shí)現(xiàn)其它通信設(shè)備的接入、其他終端設(shè)備的接入和本地維護(hù)終端接入。
[0048]參見圖4，主站系統(tǒng)服務(wù)器選擇北京積信通公司提供的CSC-SVR4820型工業(yè)級(jí)服務(wù)器，系統(tǒng)主站軟件采用該公司的CSC-TLMS3000輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(商售產(chǎn)品)。這套主站系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)輸電線路導(dǎo)線舞動(dòng)、導(dǎo)線振動(dòng)、導(dǎo)線弧垂、導(dǎo)線溫度、桿塔傾斜、桿塔振動(dòng)、絕緣子泄漏電流、微氣象、視頻圖像監(jiān)測(cè)功能，因此完全可提供本項(xiàng)目的導(dǎo)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)的功能需求。
[0049]系統(tǒng)軟件將利用SCADA技術(shù)將數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行直觀動(dòng)態(tài)的顯示。系統(tǒng)軟件將負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)運(yùn)算處理、顯示等，使管理人員能夠?qū)崟r(shí)查看線路狀態(tài)，生成日志報(bào)表等功能，能實(shí)現(xiàn)各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的上傳、存儲(chǔ)、分析、顯示等功能，減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力、物力，提高供電可靠性、自動(dòng)化及信息化水平。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)線一體化智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括: (1)導(dǎo)線一體式狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器，安裝在輸電線路上，用以同時(shí)監(jiān)測(cè)導(dǎo)線幅度、頻率、傾角、溫度和電流數(shù)據(jù)； (2)無(wú)線通信主機(jī)，通過(guò)GPRS移動(dòng)蜂窩網(wǎng)和主站系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)主站服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通信； (3)主站系統(tǒng)服務(wù)器，可實(shí)現(xiàn)輸電線路導(dǎo)線舞動(dòng)、導(dǎo)線振動(dòng)、導(dǎo)線弧垂、導(dǎo)線溫度、桿塔傾斜、桿塔振動(dòng)、絕緣子泄漏電流、微氣象和視頻圖像監(jiān)測(cè)功能。
2.按照權(quán)利要求1所述的導(dǎo)線一體化智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的導(dǎo)線一體式狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器包括: 微處理器和時(shí)鐘芯片，用于采集數(shù)據(jù)的處理和分析、各芯片和傳感器的監(jiān)控、通信數(shù)據(jù)編解碼功能，同時(shí)保持與通信主機(jī)之間時(shí)鐘同步； 與微處理器連接的雙向傾角、加速度、振動(dòng)、溫度和高精度感應(yīng)線圈傳感器，負(fù)責(zé)導(dǎo)線運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè)； 電源部分，包括太陽(yáng)能板和電流感應(yīng)線圈作為主供電電源；可充電鋰電池作為后備電源，電源控制模塊可實(shí)現(xiàn)電源和儲(chǔ)能控制，同時(shí)為負(fù)載提供穩(wěn)壓供電； 無(wú)線通信模塊，由射頻芯片、射頻匹配電路和天線組成，實(shí)現(xiàn)與通信主機(jī)之間的雙向通?目。
【文檔編號(hào)】G06F11/30GK203444465SQ201320519032
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年8月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月24日
【發(fā)明者】房祥龍, 周永發(fā), 李宏亮, 溫治國(guó), 楊旭 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司通化供電公司