專利名稱：導(dǎo)線舞動(dòng)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于輸電設(shè)備監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種導(dǎo)線舞動(dòng)傳感器，具體涉及一種輸電線路舞動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的傳感器。
背景技術(shù)：
隨著國家“智能電網(wǎng)”的推出，如何確保電力系統(tǒng)輸電線路的運(yùn)行安全，成為研究的重點(diǎn)。電網(wǎng)交錯(cuò)復(fù)雜、分布面廣，架空輸電線路在運(yùn)行過程中受周圍環(huán)境微地形和微氣候的影響，產(chǎn)生輸電線路舞動(dòng)等危害，輕者造成電力系統(tǒng)發(fā)生閃絡(luò)、跳閘，重者發(fā)生金具及絕緣子損壞、導(dǎo)線斷股、斷線，桿塔螺栓松動(dòng)、脫落，甚至倒塔，導(dǎo)致重大電網(wǎng)事故。但是對(duì)舞動(dòng)的研究涉及空氣動(dòng)力、懸索振動(dòng)、氣固耦合和氣象研究等學(xué)科，是一門多學(xué)科的綜合課題，同時(shí)也是架空輸電線路機(jī)械力學(xué)領(lǐng)域公認(rèn)的世界性難題。 近年來，隨著特高壓輸電線路的相繼投入使用，由此帶來的導(dǎo)線覆冰、舞動(dòng)事故時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全運(yùn)行，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。目前，用于在線監(jiān)測(cè)輸電線路舞動(dòng)的各種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，均由于傳感器單元的影響，不能在實(shí)踐中得以很好的應(yīng)用，因此，開發(fā)一種導(dǎo)線舞動(dòng)傳感器單元就顯得極為迫切。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種導(dǎo)線舞動(dòng)傳感器，綜合幾種常規(guī)傳感器，應(yīng)用于輸電線路舞動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)輸電線路舞動(dòng)進(jìn)行準(zhǔn)確、高效地監(jiān)測(cè)。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是導(dǎo)線舞動(dòng)傳感器，包括安裝在導(dǎo)線上的三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀，所述三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀與數(shù)字信號(hào)處理模塊DSP相連，所述數(shù)字信號(hào)處理模塊DSP分別與zigbee無線通信模塊和電源模塊相連。優(yōu)選地，所述傳感器中，三軸陀螺儀由單軸陀螺儀和雙軸陀螺儀組合而成。優(yōu)選地，所述傳感器中，無線通信模塊采用Zigbee通信和GPRS無線通信技術(shù)相結(jié)
八
口 ο優(yōu)選地，所述傳感器中，電源模塊采用互感取電方式與蓄電池組合使用。本安裝在導(dǎo)線上輸電線路導(dǎo)線舞動(dòng)傳感器，通過zigbee通信網(wǎng)絡(luò)與輸電線路桿塔監(jiān)測(cè)主機(jī)裝置相連接，輸電線路桿塔監(jiān)測(cè)主機(jī)通過GPRS無線通信模塊與監(jiān)控中心相連。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)I.加速度傳感計(jì)、單軸陀螺儀、雙軸陀螺儀組合全面測(cè)得加速度和角旋轉(zhuǎn)變化，提高了測(cè)量可靠性和精確度。2.具有電力系統(tǒng)中常用金具的外形結(jié)構(gòu)，可直接與絕緣子串和懸垂夾等金具連接，安裝方便快捷、安全性高。3.互感取電與蓄電池組合使用，有效解決了因電源饋電，影響正常工作的問題。4.采用Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GPRS無線通信技術(shù)相結(jié)合的組網(wǎng)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

圖I是輸電線路舞動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖。圖2是導(dǎo)線舞動(dòng)傳感器框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明如圖2所示，該導(dǎo)線舞動(dòng)傳感器，包括安裝在導(dǎo)線上的三軸加速度計(jì)4和三軸陀螺 儀12，三軸加速度計(jì)4和三軸陀螺儀12與數(shù)字信號(hào)處理模塊DSP 7相連，數(shù)字信號(hào)處理模塊DSP 7分別與zigbee無線通信模塊9和電源模塊8相連。其中，三軸陀螺儀12由單軸陀螺儀5和雙軸陀螺儀6組合而成。zigbee無線通信模塊采用Zigbee通信模塊和GPRS無線通信模塊相組合而成。電源模塊8采用互感取電方式與蓄電池組合使用。本實(shí)用新型舞動(dòng)傳感器的工作過程輸電線路舞動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖I所示。主要分為監(jiān)控中心I、桿塔監(jiān)測(cè)主機(jī)2、導(dǎo)線舞動(dòng)傳感器3三大部分。桿塔監(jiān)測(cè)主機(jī)2安裝在桿塔上，主要負(fù)責(zé)對(duì)微氣象信息(風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、日照等)的采集和監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的收發(fā)。導(dǎo)線舞動(dòng)傳感器如圖2所示。包括有三軸加速度計(jì)4、三軸陀螺儀12(由單軸陀螺儀5和雙軸陀螺儀6組合而成)、數(shù)字信號(hào)處理模塊DSP 7、電源模塊8、Zigbee模塊9，三軸加速度計(jì)4和三軸陀螺儀12安裝在導(dǎo)線上，一個(gè)檔距內(nèi)根據(jù)實(shí)際情況分布若干個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)無線zigbee通訊網(wǎng)絡(luò)11傳輸至主機(jī)2，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，經(jīng)GPRS模塊10傳輸至監(jiān)控中心1，監(jiān)控中心專家軟件采用陀螺儀空間姿態(tài)變換、加速度位移轉(zhuǎn)換等算法對(duì)數(shù)據(jù)處理解析，得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)位置和空間姿態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)輸電導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)軌跡的精確還原。具體舞動(dòng)定位算法為如圖3。首先，對(duì)加速度計(jì)4測(cè)得的加速度進(jìn)行預(yù)處理得到載體坐標(biāo)下的加速度值，再對(duì)陀螺儀12采集到的角速率進(jìn)行數(shù)據(jù)與處理，將載體坐標(biāo)系和地理坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換得出實(shí)時(shí)姿態(tài)矩陣，經(jīng)濾波處理，將載體坐標(biāo)系下的加速度值轉(zhuǎn)換為地理坐標(biāo)系下的值；然后將加速度值轉(zhuǎn)換為位移，最后對(duì)同一時(shí)刻各監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)提取、分析、擬合，并利用舞動(dòng)數(shù)學(xué)模型、微氣象條件進(jìn)行修正，得出某時(shí)刻整條輸電線路的舞動(dòng)軌跡。本實(shí)用新型傳感器可以通過加速度計(jì)4實(shí)時(shí)測(cè)得加速度，通過陀螺儀12測(cè)得載體相對(duì)于慣性空間所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，然后再結(jié)合加速度計(jì)4的輸出信號(hào)解算得到物體的實(shí)時(shí)位置、姿態(tài)等信息，保證了測(cè)量數(shù)據(jù)可靠性與準(zhǔn)確性。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
僅限于此，對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.導(dǎo)線舞動(dòng)傳感器，其特征在于，包括安裝在導(dǎo)線上的三軸加速度計(jì)(4)和三軸陀螺儀(12)，所述三軸加速度計(jì)(4)和三軸陀螺儀(12)與數(shù)字信號(hào)處理模塊DSP (7)相連，所述數(shù)字信號(hào)處理模塊DSP (7)分別與zigbee無線通信模塊(9)和電源模塊(8)相連。
2.按照權(quán)利要求I所述的導(dǎo)線舞動(dòng)傳感器，其特征在于，所述三軸陀螺儀(12)由單軸陀螺儀(5)和雙軸陀螺儀(6)組合而成。
3.按照權(quán)利要求I所述的導(dǎo)線舞動(dòng)傳感器，其特征在于，所述zigbee無線通信模塊采用Zigbee通信模塊和GPRS無線通信模塊相組合而成。
4.按照權(quán)利要求I所述的導(dǎo)線舞動(dòng)傳感器，其特征在于，所述電源模塊(8)采用互感取電方式與蓄電池組合使用。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種導(dǎo)線舞動(dòng)傳感器，包括安裝在導(dǎo)線上的三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀，所述三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀與數(shù)字信號(hào)處理模塊DSP相連，所述數(shù)字信號(hào)處理模塊DSP分別與zigbee無線通信模塊和電源模塊相連。三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀(由單軸陀螺儀和雙軸陀螺儀組合而成)、DSP、電源模塊、zigbee模塊，三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀安裝在導(dǎo)線上，一個(gè)檔距內(nèi)根據(jù)實(shí)際情況分布若干個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)無線zigbee通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸至主機(jī)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，經(jīng)GPRS模塊傳輸至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心專家軟件采用陀螺儀空間姿態(tài)變換、加速度位移轉(zhuǎn)換等算法對(duì)數(shù)據(jù)處理解析，得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)位置和空間姿態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)輸電導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)軌跡的精確還原。
文檔編號(hào)G08C17/02GK202676172SQ20122030189
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者劉家兵, 李敏, 王國利, 劉磊, 李 昊, 周柯宏, 宋國化 申請(qǐng)人:西安金源電氣股份有限公司, 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司