專利名稱：輸電線路微風(fēng)振動監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型設(shè)計一種振動監(jiān)測裝置，特別涉及一種輸電線路微風(fēng)振動監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
輸電線路由線路桿塔、導(dǎo)線、絕緣子、線路金具、拉線、桿塔基礎(chǔ)、接地裝置等構(gòu)成，在外界環(huán)境影響下，輸電線路會發(fā)生雷擊、覆冰及外力破壞等事故，其中，微風(fēng)振動是影響線路安全的主要因素之一。導(dǎo)線常年經(jīng)受微風(fēng)振動，根據(jù)頻率和振幅的不同，導(dǎo)線的振動大致可分為三種:高頻微幅的微風(fēng)振動、中頻中幅的次檔距振動和低頻大振幅的舞動。在所有導(dǎo)線振動類型中，微風(fēng)振動發(fā)生的概率最大。導(dǎo)線受微風(fēng)振動產(chǎn)生疲勞，造成斷股或金具損壞，這不但會增加輸電線路的功率損耗，甚至造成導(dǎo)線斷裂而引起斷電事故，嚴(yán)重威脅送電線路的安全運行。國內(nèi)外學(xué)者基于能量平衡法、有限元法，建立一系列微風(fēng)振動的計算模型，并對投用前的輸電導(dǎo)線進行室內(nèi)振動疲勞試驗，利用試驗數(shù)據(jù)分析線路的振動狀態(tài)，研究了微風(fēng)振動的影響因素，但針對輸電線路現(xiàn)場常年微風(fēng)振動，實時監(jiān)測和計算比較困難。現(xiàn)有的線路桿塔微振動傳感器信號誤差較大，穩(wěn)定性不好，利用這些傳感器所研制的監(jiān)測系統(tǒng)，存在較大測量誤差，測量范圍小，難以測量惡劣環(huán)境下大跨越輸電線路導(dǎo)線振動情況。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對背景技術(shù)的狀況，設(shè)計一種基于加速度傳感器的輸電線路的微風(fēng)振動監(jiān)測裝置。對高壓輸電線路進行全天候的在線監(jiān)測，實現(xiàn)了長期全天候?qū)崟r在線監(jiān)測輸電線路振動情況，分析線路健康狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，保證輸電線路安全運行。該實用新型采用的技術(shù)方案為:輸電線路微風(fēng)振動監(jiān)測裝置，包括鋁合金機箱、屏蔽電路箱、電路板、鋰電池和振動信號采集器；所述的電路板與振動信號采集器相連接，兩者共同安裝在屏蔽電路箱內(nèi)；所述的屏蔽電路箱安裝在鋁合金機箱內(nèi)；所述的振動信號采集器為三軸加速度傳感器；所述的電路板包括微控制器、GPRS通訊電路；所述的鋰電池設(shè)置在鋁合金內(nèi)部、屏蔽電路箱的外部；所述的鋰電池通過接線柱與電路板相連。進一步，還包括太陽能電池板；所述的太陽能電池板設(shè)置在鋁合金機箱的外側(cè)，所述的太陽能電池板與鋰電池相連。進一步，所述的微控制器為32位ARM7TDM1-S內(nèi)核的LPC2478處理器。進一步，所述的電路板上還設(shè)置有晶振電路、電源電路和調(diào)試電路。本實用新型的有益效果是:基于加速度傳感器的輸電線路微風(fēng)振動監(jiān)測裝置，考慮了氣象條件、導(dǎo)線張力對導(dǎo)線疲勞損傷的影響，在風(fēng)速風(fēng)向概率分布理論的基礎(chǔ)上，改進了導(dǎo)線振動計算模型，利用新型加速度傳感器現(xiàn)場實時監(jiān)測導(dǎo)線加速度，為計算導(dǎo)線微風(fēng)振動提供了有力依據(jù)。該發(fā)明合理可行，運行穩(wěn)定，能夠及時發(fā)現(xiàn)輸電線路的安全隱患，大幅度提高輸電線路的運行安全。

圖1為本實用新型外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型電路板結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述。如圖1所示，本裝置通過支架33和安裝孔35安裝在桿塔的防震錘和線夾上，系統(tǒng)運行時，監(jiān)測裝置通過GPRS通訊電路加入GPRS網(wǎng)絡(luò)，每隔一段時間，將采集到的加速度數(shù)據(jù)打包后通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到后臺計算機，后臺計算機通過一定算法處理加速度數(shù)據(jù)，得到振動數(shù)據(jù)，進而計算輸電線路疲勞損傷。如圖1-2所示，該裝置包括鋁合金機箱18、屏蔽電路箱31、電路板32和鋰電池29，鋁合金機箱具有防水、放振、屏蔽電磁干擾的性能，鋁合金機箱上安裝單晶硅太陽能電池板34，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，為鋰電池充電。屏蔽電路箱31內(nèi)部安裝電路板32，電路板包括有微控制器、晶振電路、電源電路、串口電路、GPRS通訊電路、調(diào)試電路，電路板上連接有振動信號采集器其中振動信號采集器采用高精度的三軸加速度傳感器，三軸加速度傳感器輸出的模擬信號經(jīng)過微控制器內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再由微控制器打包后由通訊電路GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到后臺計算機。鋰電池通過接線柱30與微控制器相連，鋰電池為電路板供電。針對高可靠性的要求，微風(fēng)振動監(jiān)測裝置的微控制器采用NXP公司的基于高性能32位ARM7TDM1-S內(nèi)核的LPC2478處理器，其最高工作頻率為72MHz，含有高達512KB的片內(nèi)Flash和98KB的片內(nèi)SRAM,用戶通過聯(lián)合測試行為組織(Joint Test Action Group, JTAG)接口對其編程和調(diào)試。微風(fēng)振動監(jiān)測裝置安裝在輸電桿塔上，現(xiàn)場升級困難，且要耗費大量人力物力，利用芯片的在應(yīng)用編程(In-Application Programming, IAP)功能可實現(xiàn)基站程序的遠(yuǎn)程升級。根據(jù)導(dǎo)線振動時高頻微幅的特點及垂直方向的最大加速度，選擇AD公司的ADXL250加速度傳感器，其測量范圍為±50g，探測靈敏度為0.0lgo ADXL250得到的模擬電壓信號，經(jīng)過濾波處理，由CC2530內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號。為準(zhǔn)確獲取導(dǎo)線振動的頻率和振幅，必須獲取初速度值。為便于分析計算，選取加速度最大點作為起始位置，此時初速度為零。微風(fēng)振動監(jiān)測裝置的速度和位移都是連續(xù)變化的，監(jiān)測數(shù)據(jù)為分散的數(shù)字量，不再連續(xù)，由于采樣速率高，時間間隔很小，在此期間加速度變化很小。因此，在一個監(jiān)測周期內(nèi)，以等加速代替變加速。根據(jù)初速度、加速度數(shù)據(jù)、監(jiān)測周期，得到導(dǎo)線振動的頻率和振幅。
權(quán)利要求1.一種輸電線路微風(fēng)振動監(jiān)測裝置，其特征在于:包括鋁合金機箱、屏蔽電路箱、電路板、鋰電池和振動信號采集器；所述的電路板與振動信號采集器相連接，兩者共同安裝在屏蔽電路箱內(nèi)；所述的屏蔽電路箱安裝在鋁合金機箱內(nèi)；所述的振動信號采集器為三軸加速度傳感器；所述的電路板包括微控制器、GPRS通訊電路；所述的鋰電池設(shè)置在鋁合金內(nèi)部、屏蔽電路箱的外部；所述的鋰電池通過接線柱與電路板相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路微風(fēng)振動監(jiān)測裝置，其特征在于:還包括太陽能電池板；所述的太陽能電池板設(shè)置在鋁合金機箱的外側(cè)，所述的太陽能電池板與鋰電池相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輸電線路微風(fēng)振動監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的微控制器為32位ARM7TDM1-S內(nèi)核的LPC2478處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路微風(fēng)振動監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的電路板上還設(shè)置有晶振電路、電源電路和調(diào)試電路。
專利摘要本實用新型涉及一種輸電線路微風(fēng)振動監(jiān)測裝置，包括鋁合金機箱、屏蔽電路箱、電路板、鋰電池和振動信號采集器；所述的電路板與振動信號采集器相連接，兩者共同安裝在屏蔽電路箱內(nèi)；所述的屏蔽電路箱安裝在鋁合金機箱內(nèi)；所述的振動信號采集器為三軸加速度傳感器；所述的電路板包括微控制器、GPRS通訊電路；所述的鋰電池設(shè)置在鋁合金內(nèi)部、屏蔽電路箱的外部；所述的鋰電池通過接線柱與電路板相連。實現(xiàn)了長期全天候?qū)崟r在線監(jiān)測輸電線路振動情況，分析線路健康狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，保證輸電線路安全運行。
文檔編號G01H1/00GK202938903SQ20122067599
公開日2013年5月15日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者仝步升, 王啟銀, 王曉強, 段曉峰 申請人:山西省電力公司大同供電分公司, 國家電網(wǎng)公司