專利名稱：輸電線路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及輸電線路在線實(shí)時(shí)監(jiān)控的電力數(shù)字化系統(tǒng)領(lǐng)域，具體為一 種應(yīng)用于對(duì)輸電線路覆冰情況及周圍環(huán)境氣象參數(shù)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測輸電線路覆冰 及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力輸送向遠(yuǎn)距離大容量方向發(fā)展，現(xiàn)代電力 系統(tǒng)規(guī)模正不斷擴(kuò)大，輸電線路的電壓等級(jí)一再提高，輸電長度也越來越長， 對(duì)供電系統(tǒng)的可靠性、安全性要求也越來越高。
遠(yuǎn)距離高壓輸電線路所處的地理環(huán)境、氣候條件比較惡劣，特別是在冬季， 因氣溫較低，濕度較高，導(dǎo)線上長時(shí)間結(jié)有覆冰，而且隨著氣溫的降低和低溫 時(shí)間的延長，覆冰的厚度越來越大，由此給高壓導(dǎo)線帶來的重量載荷越來越大， 當(dāng)覆冰的總重量大到超過導(dǎo)線的強(qiáng)度極限時(shí)，即會(huì)造成斷纜進(jìn)而塔架倒塌的嚴(yán) 重后果，給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重的危害。世界上輸電線路覆冰嚴(yán)重的有俄羅 斯、加拿大、美國、日本、英國、芬蘭、冰島等國家，我國也是世界上輸電線 路嚴(yán)重覆冰的地區(qū)之一，發(fā)生的概率比世界上任何一個(gè)國家都高。具不完全統(tǒng) 計(jì)，我國每年因覆冰的原因造成的倒塔、舞動(dòng)、冰閃事故時(shí)有發(fā)生，給電力行 業(yè)的每年帶來直接、間接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)十億元。防止和避免線路覆冰斷線倒塔、閃絡(luò)、過載等事故的發(fā)生，對(duì)保證電力輸 送以及國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民的正常生活具有重大的意義。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)以上所述遠(yuǎn)距離中、高壓輸電線路存在的問題， 提出實(shí)施對(duì)輸電線路實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，以獲取絕緣子荷載力、軸向傾角、徑向傾 角等力學(xué)數(shù)據(jù)、環(huán)境溫度、濕度、氣壓、雨量、風(fēng)向、風(fēng)速、日照等現(xiàn)場微氣 象數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場圖像信息，為電力維護(hù)部門提供覆冰事故預(yù)警或報(bào)警信息，以 便在事故發(fā)生前后采取及時(shí)有效的應(yīng)對(duì)措施的輸電線路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān) 測系統(tǒng)。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的輸電線路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括 監(jiān)測終端，后臺(tái)監(jiān)控主站，監(jiān)測終端通過內(nèi)部的無線通訊單元與后臺(tái)監(jiān)控主站 建立連接；所述的監(jiān)測終端包括監(jiān)測終端主機(jī)、無線通信單元、供電單元以及
若干數(shù)據(jù)采集單元，供電單元與監(jiān)測終端主機(jī)、無線通信單元及數(shù)據(jù)采集單元連接。
所述的數(shù)據(jù)采集單元包括力學(xué)數(shù)據(jù)采集單元、氣象數(shù)據(jù)采集單元和圖像采
集單元。各數(shù)據(jù)采集單元可以根據(jù)具體需要靈活配置。
所述的力學(xué)數(shù)據(jù)采集單元包括拉力傳感器、振動(dòng)傳感器、傾角傳感器等。 所述的氣象數(shù)據(jù)采集單元包括風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、溫度傳感器、濕
度傳感器、氣壓傳感器、雨量傳感器、日照傳感器等，以上傳感器可以任意組
合，靈活配置。
圖像采集單元為攝像機(jī)等圖像采集設(shè)備。所述的拉力傳感器、傾角傳感器和振動(dòng)傳感器分別通過RS485通訊方式與 監(jiān)測終端主機(jī)連接。
所述的風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器以及氣壓傳感 器可以是通過綜合氣象采集單元與監(jiān)測終端主機(jī)連接。
所述的圖像采集單元，由攝像機(jī)通過視頻線與圖像采集卡連接，圖像采集 卡與監(jiān)測終端主機(jī)連接，為監(jiān)測終端主機(jī)提供輸電線路的圖像信息。
所述的供電單元由太陽能電池和蓄電池組成。
所述的無線通信單元為GPRS、 CDMA或3G通訊模塊，選用何種通信方式可 以根據(jù)需要靈活配置。GPRS、 CDMA或3G通訊模塊通過RS232串口與主機(jī)相連。 所述的后臺(tái)監(jiān)控主站采用分層分布式結(jié)構(gòu)，預(yù)留了和第三方應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)接□。
本實(shí)用新型是基于無線傳輸?shù)妮旊娋€路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí) 現(xiàn)了對(duì)運(yùn)行高壓輸電線路現(xiàn)場的雨量、溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等微氣象數(shù)據(jù) 和導(dǎo)(地)線荷載力，桿塔的振動(dòng)幅度/頻率以及現(xiàn)場圖像等進(jìn)行全天候的遠(yuǎn)程 實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，對(duì)超標(biāo)輸電線路及時(shí)進(jìn)行多種方式的報(bào)警， 一方面可加強(qiáng)對(duì)輸 電線路覆冰等災(zāi)害的實(shí)時(shí)監(jiān)測，充分掌握沿線氣象條件并在災(zāi)害事故發(fā)生前采 取積極有效的應(yīng)對(duì)措施，提高供電設(shè)備運(yùn)行的可靠性，另一方面可全面收集和 長期積累氣象資料，為輸電線路設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)提供基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù)。


圖1為本實(shí)用新型輸電線路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)控終端的結(jié) 構(gòu)示意圖2為本實(shí)用新型輸電線路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)的無線通信示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型輸電線路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān) 測系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的說明。
輸電線路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測終端，后臺(tái)監(jiān)控主站， 監(jiān)測終端通過內(nèi)部的無線通訊單元與后臺(tái)監(jiān)控主站建立無線連接，監(jiān)測終端安 裝在輸電線路的桿塔上。如圖1所示，監(jiān)測終端包括監(jiān)測終端主機(jī)、無線通信 單元、供電單元以及若干數(shù)據(jù)采集單元，供電單元與監(jiān)測終端主機(jī)、無線通信 單元及數(shù)據(jù)采集單元連接，給監(jiān)測終端主機(jī)、無線通信單元及數(shù)據(jù)采集單元提 供電源。
無線通信單元為GPRS、 CDMA或3G通訊模塊。如圖2所示，以CDMA、 GPRS 或3G通訊模塊在前端監(jiān)測終端與后臺(tái)監(jiān)控主站之間傳遞數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)前端數(shù)據(jù)信 息的上傳和主站系統(tǒng)軟件命令的下達(dá)。監(jiān)測終端通過RS-232串口與CD區(qū)、GPRS 或3G模塊連接，CDMA、 GPRS或3G模塊將終端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)通過內(nèi)部嵌入式 處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議封裝后，通過CDMA、 GPRS或3G等網(wǎng)絡(luò)與Internet 公網(wǎng)或DDN專線建立通信，將數(shù)據(jù)發(fā)送到主站數(shù)據(jù)中心。反之，當(dāng)CDMA、 GPRS 或3G模塊收到主站數(shù)據(jù)中心發(fā)來的數(shù)據(jù)包時(shí)，從中取出數(shù)據(jù)內(nèi)容，立即通過串 口發(fā)送給終端設(shè)備。
所述的數(shù)據(jù)采集單元包括力學(xué)數(shù)據(jù)采集單元、氣象數(shù)據(jù)采集單元、圖像數(shù) 據(jù)采集單元。力學(xué)數(shù)據(jù)采集單元包括拉力傳感器、振動(dòng)傳感器、傾角傳感器， 氣象數(shù)據(jù)采集單元包括風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、 氣壓傳感器、雨量傳感器、日照傳感器等。所述的拉力傳感器、傾角傳感器通、 振動(dòng)傳感器通過RS485通訊方式與監(jiān)測終端主機(jī)連接。所述的風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、雨量傳感器、氣壓傳感器以及日照傳感 器是通過綜合氣象采集單元與監(jiān)測終端主機(jī)連接。圖像數(shù)據(jù)采集單元由攝像機(jī) 通過視頻線與圖像采集卡連接，圖像采集卡與監(jiān)測終端主機(jī)連接。攝像機(jī)可以 為一體化球形攝像機(jī)或固定攝像機(jī)。監(jiān)測終端供電單元為太陽能電池和蓄電池 結(jié)合組成的供電方式，可保證陰雨天氣下蓄電池穩(wěn)定供電至少30天。
后臺(tái)監(jiān)控主站可以采用分層分布式技術(shù)設(shè)計(jì)，可以在基本功能基礎(chǔ)上根據(jù) 需求擴(kuò)展其他的應(yīng)用功能，可按照不同的標(biāo)準(zhǔn)劃分預(yù)警監(jiān)測范圍，同時(shí)預(yù)留了 和第三方應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)接口。主站后臺(tái)分析軟件綜合對(duì)氣象參數(shù)和力學(xué)參數(shù)的監(jiān) 測數(shù)據(jù)分析出線路覆冰的狀態(tài)及桿塔的受力情況。并向用戶提供線路多種報(bào)警 條件，并提供多種方式的報(bào)警，如音響報(bào)警、推圖報(bào)警、短信報(bào)警、分級(jí)報(bào) 警等。后臺(tái)監(jiān)控主站周期性采集線路監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過分析軟件對(duì)可反映輸電線 路導(dǎo)線狀態(tài)的重要參數(shù)(如狀態(tài)參數(shù)、環(huán)境氣象參數(shù))做趨勢分析，根據(jù)其歷史 數(shù)據(jù)和當(dāng)前數(shù)據(jù)來推斷線路覆冰、受力、溫度等的發(fā)展速度與趨勢，形成導(dǎo)/ 地線覆冰厚度變化趨勢曲線。后臺(tái)監(jiān)控主站能對(duì)長期監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并形成
各種報(bào)表格式，并提供報(bào)表編輯、打印功能。用戶可在主站提供的WEB平臺(tái)上
對(duì)系統(tǒng)信息遠(yuǎn)程?hào)嗽優(yōu)g覽，對(duì)監(jiān)測終端進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，真正實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程辦公。
權(quán)利要求1、輸電線路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括監(jiān)測終端，后臺(tái)監(jiān)控主站，監(jiān)測終端通過內(nèi)部的無線通訊單元與后臺(tái)監(jiān)控主站建立連接；所述的監(jiān)測終端包括監(jiān)測終端主機(jī)、無線通信單元、供電單元以及若干數(shù)據(jù)采集單元，供電單元與監(jiān)測終端主機(jī)、無線通信單元及數(shù)據(jù)采集單元連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的輸電線路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在 于所述的數(shù)據(jù)采集單元包括力學(xué)數(shù)據(jù)采集單元、氣象數(shù)據(jù)采集單元和圖像采 集單元。
3、 如權(quán)利要求2所述的輸電線路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在 于所述的力學(xué)數(shù)據(jù)采集單元包括拉力傳感器、振動(dòng)傳感器和傾角傳感器。
4、 如權(quán)利要求2所述的輸電線路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的氣象數(shù)據(jù)采集單元包括風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、溫度傳感器、濕 度傳感器、氣壓傳感器、雨量傳感器和日照傳感器中的一種或者數(shù)種組合。
5、 如權(quán)利要求3所述的輸電線路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的拉力傳感器、傾角傳感器和振動(dòng)傳感器分別通過RS485通訊方式與監(jiān)測終端主機(jī)連接。
6、 如權(quán)利要求4所述的輸電線路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器以及氣壓傳感器是通過綜合氣象采集單元與監(jiān)測終端主機(jī)連接。
7、 如權(quán)利要求2所述的輸電線路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的圖像采集單元，由攝像機(jī)通過視頻線與圖像釆集卡連接，圖像采集卡與監(jiān)測終端主機(jī)連接，為監(jiān)測終端主機(jī)提供輸電線路的圖像信息。
8、 如權(quán)利要求1所述的輸電線路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的供電單元由太陽能電池和蓄電池組成。
9、 如權(quán)利要求1所述的輸電線路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的無線通信單元為GPRS、 CDMA或3G通訊模塊，GPRS、 CDMA或3G通 訊模塊通過RS232串口與主機(jī)相連。
10、 如權(quán)利要求1所述的輸電線路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征 在于所述的后臺(tái)監(jiān)控主站采用分層分布式結(jié)構(gòu)，預(yù)留了和第三方應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)接口。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種輸電線路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)。其包括監(jiān)測終端，后臺(tái)監(jiān)控主站，監(jiān)測終端通過內(nèi)部的無線通訊單元與后臺(tái)監(jiān)控主站建立連接；所述的監(jiān)測終端包括監(jiān)測終端主機(jī)、無線通信單元、供電單元以及若干數(shù)據(jù)采集單元，供電單元與監(jiān)測終端主機(jī)、無線通信單元及數(shù)據(jù)采集單元連接。本實(shí)用新型是基于無線傳輸?shù)妮旊娋€路覆冰及環(huán)境氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)，一方面可加強(qiáng)對(duì)覆冰等災(zāi)害線路的實(shí)時(shí)監(jiān)測，充分掌握沿線氣象條件并在災(zāi)害事故發(fā)生前采取積極有效的應(yīng)對(duì)措施，提高供電設(shè)備運(yùn)行的可靠性，另一方面可全面收集和長期積累氣象資料，為輸電線路設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)提供基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G05B23/02GK201374008SQ20092005370
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
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