本發(fā)明屬于電力施工輔助設備領域，尤其是一種基于gprs的高壓輸電線路弧垂監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術：

輸電線路弧垂是線路設計和運行的主要指標之一，能反映輸電導線運行的安全狀態(tài)，因此必須保證弧垂在規(guī)定的范圍內(nèi)。線路運行負荷、導線的溫度、應力、導線上覆冰厚度以及周圍風速都會造成線路弧垂的變化?；〈惯^小會導致導線應力過大，這樣影響導線的機械安全。增加導線的動態(tài)傳輸容量，導線的應力會減小，溫度和弧垂都會相應的增大。但是，弧垂過大，線路離地太低，會造成導線對地放電的危險。溫度過高，會影響導線的運行安全。因此，有必要對輸電線路的弧垂進行實時監(jiān)控。

北疆電廠——蘆臺雙回500kv線路工程起點位于天津市漢沽區(qū)雙橋子鎮(zhèn)的北疆電廠，終點位于寧河區(qū)大北澗沽鎮(zhèn)獨立村北的500kv變電站路徑經(jīng)過濱海新區(qū)、清河農(nóng)場以及寧河區(qū)。全線38.581公里，其中跨越高速公路6條、鐵路2條、等級公路13條、220kv線路6條、110kv線路5條、35kv線路13條，因此，有必要對輸電線路的弧垂進行實時監(jiān)控，防止弧垂過大造成安全隱患。

基于精益化管理理念，天津送變電工程公司通過對主要問題進行了認真分析，根據(jù)制定出目標，設計一種基于gprs的高壓輸電線路弧垂監(jiān)測系統(tǒng)，對本條線路途經(jīng)的跨越點弧垂進行實時的監(jiān)控，為高壓交流輸變電工程線路工程提供了有力的保障，為實現(xiàn)建設“一強三優(yōu)”現(xiàn)代公司目標走出了堅實的一步。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于gprs的高壓輸電線路弧垂監(jiān)測系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術問題是采取以下技術方案實現(xiàn)的：

一種基于gprs的高壓輸電線路弧垂監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：包括供電電源、cpu、信號整合模塊、無線發(fā)送模塊、無線接收模塊以及上位機，信號整合模塊的輸出端連接cpu的輸入端，cpu的輸出端通過串口雙向通信連接無線發(fā)送模塊，無線發(fā)送模塊通過gprs連接無線接收模塊，進行雙向數(shù)據(jù)發(fā)送以及反饋；無線接收模塊通過串口連接上位機，雙向通信；供電電源分別通過電源線連接信號整合模塊、cpu以及無線發(fā)送模塊進行供電；信號整合模塊包括傾角傳感器、信號調(diào)理電路以及a/d轉(zhuǎn)換模塊。

而且，所述傾角傳感器安裝在電力傳輸導線的某一懸掛點處，傾角傳感器輸出兩路信號，一路信號連接到溫度和導線擺角數(shù)字信號輸出模塊，該溫度和導線擺角數(shù)字信號輸出模塊的輸出端連接到cpu；另一路信號連接到懸掛點傾斜角模擬信號輸出模塊，該懸掛點傾斜角模擬信號輸出模塊輸出端連接信號調(diào)理模塊的輸入端，信號調(diào)理模塊的輸出端連接到a/d轉(zhuǎn)換模塊，該a/d轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接cpu，cpu內(nèi)預置有導線弧垂的數(shù)學模型。

而且，信號整合模塊的測量步驟為：

首先，傾角傳感器實時測量懸掛點處導線的對地傾斜角、導線擺角以及環(huán)境溫度；

其次，根據(jù)電力傳輸導線的弧垂變化特性，每隔十分鐘同時采集懸掛點處導線的傾角信號、導線的擺角信號以及環(huán)境溫度信號；

再次，信號發(fā)送單元將采集并處理后的相關數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控中心；

最后，當經(jīng)過溫度補償后的導線傾角過大或過小時，將相關數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心并報警，通知電力部門。

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：

1、本系統(tǒng)對于導線弧垂的數(shù)學模型的建立采用了懸鏈式弧垂計算方法，能夠很好的說明導線無擺動與有擺動時的傾角以及弧垂的關系。

2、本系統(tǒng)對于測量電路的設計經(jīng)過了反復調(diào)試，在保證傾角傳感器供電穩(wěn)定性的前提下，減小傳感器輸出端的噪聲信號。

3、本系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的弧垂在線檢測系統(tǒng)的基礎上改進的，它是基于導線傾角的方法來檢測電力傳輸導線的弧垂的，在建立了導線傾角與弧垂關系的數(shù)學模型基礎上，采用了傾角檢測弧垂的算法，建立了導線傾角的測量電路并且利用gprs網(wǎng)絡傾角信息的接受，從而達到對高壓輸電線路的弧垂監(jiān)測。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的總體方案圖；

圖2為本發(fā)明的傾角測量電路框圖；

圖3為本發(fā)明的單次a/d轉(zhuǎn)換流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖并通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。

一種基于gprs的高壓輸電線路弧垂監(jiān)測系統(tǒng)，參見附圖1所示，本系統(tǒng)包括供電電源、cpu、信號整合模塊、無線發(fā)送模塊、無線接收模塊以及上位機，信號整合模塊的輸出端連接cpu的輸入端，cpu的輸出端通過串口雙向通信連接無線發(fā)送模塊，無線發(fā)送模塊通過gprs連接無線接收模塊，進行雙向數(shù)據(jù)發(fā)送以及反饋；無線接收模塊通過串口連接上位機，雙向通信；供電電源分別通過電源線連接信號整合模塊、cpu以及無線發(fā)送模塊，進行供電。

所述信號整合模塊包括傾角傳感器、信號調(diào)理電路以及a/d轉(zhuǎn)換模塊。

參見附圖2所示傾角測量電路框圖，傾角傳感器安裝在電力傳輸導線的某一懸掛點處，傾角傳感器輸出兩路信號，一路信號連接到溫度和導線擺角數(shù)字信號輸出模塊，該溫度和導線擺角數(shù)字信號輸出模塊的輸出端連接到cpu；另一路信號連接到懸掛點傾斜角模擬信號輸出模塊，該懸掛點傾斜角模擬信號輸出模塊輸出端連接信號調(diào)理模塊的輸入端，信號調(diào)理模塊的輸出端連接到a/d轉(zhuǎn)換模塊，該a/d轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接cpu，cpu內(nèi)預置有導線弧垂的數(shù)學模型，本系統(tǒng)采用懸鏈式弧垂計算方法，能夠很好的說明導線無擺動與有擺動時的傾角以及弧垂的關系。

測量步驟為：

首先，傾角傳感器實時測量懸掛點處導線的對地傾斜角、導線擺角以及環(huán)境溫度；

其次，根據(jù)電力傳輸導線的弧垂變化特性，每隔十分鐘同時采集懸掛點處導線的傾角信號、導線的擺角信號以及環(huán)境溫度信號；

再次，信號發(fā)送單元將采集并處理后的相關數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控中心；

最后，當經(jīng)過溫度補償后的導線傾角過大或過小時，將相關數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心并報警，通知電力部門。

所述無線接收模塊與上位機主要進行數(shù)據(jù)的采集，信號接收單元無線接收由無線發(fā)送模塊發(fā)送來的數(shù)據(jù)，即懸掛點處導線的傾角信號、導線的擺角信號以及環(huán)境溫度信號，并將這些數(shù)據(jù)通過串口傳輸給上位機，上位機將接收到的信號進行運算，從而得到電力傳輸導線的弧垂并顯示出來，將運算后的弧垂數(shù)據(jù)進行存儲；監(jiān)控中心可以隨機查詢現(xiàn)場單元的相關信號，現(xiàn)場單元能即時響應監(jiān)控中心的隨機查詢命令，并即時傳輸查詢到的相關數(shù)據(jù)。

本系統(tǒng)檢測原理為：

首先需要建立導線弧垂的數(shù)學模型，數(shù)學模型的建立分為無擺動狀態(tài)和有擺動狀態(tài)，導線在無擺動和擺動的兩種情況下，分別采用懸鏈式弧垂計算方法，隨后對這兩種情況的誤差進行分析；

導線在擺動時，導線對相對地平面的傾斜角是變化的，且導線呈一定的擺角，根據(jù)導線擺動到某一位置的擺角和傾角求得導線無擺動時的對地傾角設計傾角測量電路，弧垂可以根據(jù)數(shù)學模型計算出來；

利用無線傳感器網(wǎng)絡技術的在線監(jiān)測能力傳輸導線弧垂，通過實施監(jiān)測電力傳輸導線的傾角來計算出電力傳輸導線的弧垂。

本系統(tǒng)采用的數(shù)學模型與傳統(tǒng)的弧垂在線檢測系統(tǒng)的數(shù)學模型相同。

盡管為說明目的公開了本發(fā)明的實施例和附圖，但是本領域的技術人員可以理解：在不脫離本發(fā)明及所附權利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可能的，因此，本發(fā)明的范圍不局限于實施例和附圖所公開的內(nèi)容。