輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動空氣動力參數(shù)監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輸電線路覆冰導(dǎo)線 舞動空氣動力參數(shù)監(jiān)測裝置，本發(fā)明還涉及利用輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動空氣動力參數(shù)監(jiān)測 裝置監(jiān)測覆冰導(dǎo)線舞動空氣動力參數(shù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 冬季，我國某些地區(qū)受大氣候和微地形、微氣象條件的影響，輸電線路覆冰導(dǎo)線 舞動事故頻繁發(fā)生，而輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動會使輸電線路機(jī)械和電氣性能急劇下降，容 易引起相間閃絡(luò)、金具及絕緣子損壞，導(dǎo)線斷股斷線，桿塔螺栓松動脫落，塔材損傷，基礎(chǔ)受 損，甚至?xí)l(fā)倒塔等一系列嚴(yán)重事故，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0003] 由此可見，頻繁的輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動事故會對電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重的威 脅，迫切需要對輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動技術(shù)進(jìn)行研宄，以保障電網(wǎng)能夠在嚴(yán)重自然災(zāi)害條 件下安全穩(wěn)定運(yùn)行和可靠供電。
[0004] 在對輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動研宄的過程中，獲取真實有效的輸電線路覆冰導(dǎo)線空 氣動力參數(shù)是非常重要的，也是當(dāng)今的難題，基于此原因，開發(fā)出一種能夠獲取輸電線路覆 冰導(dǎo)線舞動空氣動力參數(shù)的裝置及方法尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動空氣動力參數(shù)監(jiān)測裝置，該監(jiān) 測裝置能夠準(zhǔn)確獲取輸電線路覆冰導(dǎo)線上的覆冰厚度及覆冰導(dǎo)線舞動時的空氣動力參數(shù)。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供利用輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動空氣動力參數(shù)監(jiān)測裝置 監(jiān)測輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動空氣動力參數(shù)的方法。
[0007] 本發(fā)明所采用的第一種技術(shù)方案是，輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動空氣動力參數(shù)監(jiān)測裝 置，包括有輸電線路綜合在線監(jiān)測單元和設(shè)置于覆冰導(dǎo)線上的導(dǎo)線舞動在線監(jiān)測單元；輸 電線路綜合在線監(jiān)測單元通過3G信號與導(dǎo)線舞動在線監(jiān)測單元信號連接，輸電線路綜合 在線監(jiān)測單元通過3G網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測中心后臺系統(tǒng)相連。
[0008] 本發(fā)明第一種技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于：
[0009] 輸電線路綜合在線監(jiān)測單元，包括有微控制器a，微控制器a分別通過導(dǎo)線與數(shù)據(jù) 存儲模塊a、供電電源連接；微控制器a通過RS232總線與ZigBee模塊a連接；微控制器a 分別通過RS485總線與微氣象傳感器、拉力傳感器及傾角傳感器連接；微控制器a通過以太 網(wǎng)模與高清攝像機(jī)連接；微控制器a通過RJ45通信方式與3G路由器連接，3G路由器與監(jiān) 測中心后臺系統(tǒng)連接。
[0010] 微控制器a采用的是STM32F407ZGT6微控制器。
[0011] 數(shù)據(jù)存儲模塊a采用的是存儲器AT24C32 ;供電電源由太陽能發(fā)電供電模塊及蓄 電池組成；ZigBee模塊a采用的是XBEE-PRO模塊；以太網(wǎng)模塊內(nèi)采用DP83848I芯片和 HR601680網(wǎng)絡(luò)變壓器；3G路由器采用型號為CM8350R的路由器；高清攝像機(jī)（1-7)至少設(shè) 置有兩臺。
[0012] 微氣象傳感器采用的是KX-5 -體化微氣象傳感器；拉力傳感器采用的是QP-16拉 力傳感器；傾角傳感器采用的是PM-TS II型數(shù)字雙軸傾角傳感器。
[0013] 導(dǎo)線舞動在線監(jiān)測單元，包括有微控制器b，微控制器b分別通過RS232總線與 ZigBee模塊b、扭轉(zhuǎn)傳感器及微慣性傳感器連接；微控制器b還分別通過導(dǎo)線與數(shù)據(jù)存儲模 塊b、電源模塊連接。
[0014] 微控制器b采用的是MSP430F5438單片機(jī)；扭轉(zhuǎn)傳感器采用的是AKC-215動態(tài)應(yīng) 變片扭矩傳感器；微慣性傳感器采用的是CS-MU-09A型慣性測量單元；ZigBee模塊b采用 的是XBEE-PRO模塊；數(shù)據(jù)存儲模塊b采用的是存儲器AT24C32。
[0015] 本發(fā)明所采用的第二種技術(shù)方案是，利用輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動空氣動力參數(shù)監(jiān) 測裝置監(jiān)測輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動空氣動力參數(shù)的方法，具體按照以下步驟實施：
[0016] 步驟1、安裝輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動空氣動力參數(shù)監(jiān)測裝置；
[0017] 步驟2、經(jīng)步驟1后，分別利用輸電線路綜合在線監(jiān)測單元及導(dǎo)線舞動在線監(jiān)測單 元獲取如下信息：
[0018] 利用輸電線路綜合在線監(jiān)測單元獲取如下信息：
[0019] 利用拉力傳感器獲取覆冰導(dǎo)線舞動前后載荷；
[0020] 利用傾角傳感器獲取絕緣子串傾斜角和風(fēng)偏角；
[0021] 利用微氣象傳感器獲取環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速及風(fēng)向信息；
[0022] 利用兩臺尚清攝像機(jī)獲取覆冰導(dǎo)線舞動如后的視頻圖像；
[0023] 利用導(dǎo)線舞動在線監(jiān)測單元獲取如下信息：
[0024] 利用扭轉(zhuǎn)傳感器獲取覆冰導(dǎo)線舞動扭矩；
[0025] 利用微慣性傳感器獲取覆冰導(dǎo)線舞動軌跡；
[0026] 步驟3、將經(jīng)步驟2得到覆冰導(dǎo)線舞動前后載荷、絕緣子串傾斜角、風(fēng)偏角、環(huán)境溫 度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、覆冰導(dǎo)線舞動前后的視頻圖、覆冰導(dǎo)線舞動扭矩和覆冰導(dǎo)線舞動軌跡 像上傳至輸電線路綜合在線監(jiān)測單元內(nèi)的微處理器a中；
[0027] 步驟4、輸電線路綜合在線監(jiān)測單元內(nèi)的微處理器a將經(jīng)步驟3上傳的所有信息進(jìn) 行匯總后，借助3G路由器傳輸?shù)奖O(jiān)測中心后臺系統(tǒng)內(nèi)；
[0028] 步驟5、經(jīng)步驟4,監(jiān)測中心后臺系統(tǒng)對經(jīng)輸電線路綜合在線監(jiān)測單元傳輸來的數(shù) 據(jù)進(jìn)行分析處理和存儲，首先通過導(dǎo)線覆冰力學(xué)計算模型計算得到覆冰導(dǎo)線的等值覆冰厚 度及覆冰導(dǎo)線舞動時的升力、阻力；然后結(jié)合覆冰形貌、氣象參數(shù)得到覆冰導(dǎo)線的升力系 數(shù)、阻力系數(shù)；最后結(jié)合覆冰導(dǎo)線的舞動扭矩得到覆冰導(dǎo)線舞動扭轉(zhuǎn)系數(shù)，完成對覆冰導(dǎo)線 舞動空氣動力參數(shù)的監(jiān)測。
[0029] 本發(fā)明第二種技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于：
[0030] 步驟5具體按照以下步驟實施：
[0031] 將輸電線路綜合在線監(jiān)測單元內(nèi)的拉力傳感器及傾角傳感器安裝于桿塔與絕緣 子低壓側(cè)相連接處，將微氣象傳感器和兩臺高清攝像機(jī)安裝于桿塔上，要將兩臺高清攝像 機(jī)設(shè)置于桿塔不同的角度，要求能夠拍攝到覆冰導(dǎo)線的正視圖和俯視圖；
[0032] 將導(dǎo)線舞動在線監(jiān)測單元安裝于覆冰導(dǎo)線上。
[0033] 步驟5. 1、通過導(dǎo)線覆冰力學(xué)計算模型計算得到覆冰導(dǎo)線的等值覆冰厚度，并通過 計算得到覆冰導(dǎo)線舞動時的升力和阻力：
[0034] 導(dǎo)線覆冰力學(xué)計算模型，計算綜合載荷q :
[0035] 設(shè)定桿塔等效檔距，定義主桿塔絕緣子串上的豎直方向上張力值Tv與兩側(cè)導(dǎo)線某 點(diǎn)到主桿塔A點(diǎn)間導(dǎo)線上的豎向載荷相互平衡的點(diǎn)稱為"平衡點(diǎn)"；
[0036] 綜合載荷q按照如下算法獲得：
【主權(quán)項】
1. 輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動空氣動力參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征在于，包括有輸電線路綜合 在線監(jiān)測單元（1)和設(shè)置于覆冰導(dǎo)線（3)上的導(dǎo)線舞動在線監(jiān)測單元（2); 所述輸電線路綜合在線監(jiān)測單元（1)通過3G信號與導(dǎo)線舞動在線監(jiān)測單元（2)信號 連接，所述輸電線路綜合在線監(jiān)測單元（1)通過3G網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測中心后臺系統(tǒng)（4)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動空氣動力參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征在 于，所述輸電線路綜合在線監(jiān)測單元（1)，包括有微控制器a (1-1)，所述微控制器a (1-1)分 別通過導(dǎo)線與數(shù)據(jù)存儲模塊a(l-2)、供電電源（1-3)連接； 所述微控制器a (1-1)通過RS232總線與ZigBee模塊a (1-4)連接； 所述微控制器a(l-l)分別通過RS485總線與微氣象傳感器（1-8)、拉力傳感器（1-9) 及傾角傳感器（1-10)連接； 所述微控制器a(l-l)通過以太網(wǎng)模（1-5)與高清攝像機(jī)（1-7)連接； 所述微控制器a(l-l)通過RJ45通信方式與3G路由器（1-6)連接，所述3G路由器 (1-6)與監(jiān)測中心后臺系統(tǒng)⑷連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸電線路覆冰導(dǎo)線舞動空氣動力參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征在 于，所述微控制器a(l-l)采用的是STM32F407ZGT6微控制器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求