本發(fā)明涉及輸電線路監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，是一種輸電線路運行狀態(tài)自動監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

作為電能生產(chǎn)、輸送、供應(yīng)的載體，電力設(shè)施是輸送動力和光明的通道，而輸電線路更是遠程電能輸送的關(guān)鍵設(shè)施，與百姓日常生活息息相關(guān)。輸電線路大多分布在野外，線路覆蓋面廣，所處的地理環(huán)境、氣候條件惡劣，由于距離遠、分散性大、氣候惡劣等因素，一直以來沒有有效的安全防范措施，線路維護工作量大、危險性高。對輸電線路運行狀態(tài)的監(jiān)測一般依靠傳統(tǒng)的人工巡視方法來進行，這種方法受主觀因素影響較大，難以保證結(jié)果準(zhǔn)確無誤，而且會耗費大量的人力、財力和無力，同時也不能做到實時在線測量，效率很低，不能及時發(fā)現(xiàn)輸電線路上存在的安全隱患，甚至導(dǎo)致發(fā)生桿塔倒塌等重大的安全事故，造成大面積停電，嚴(yán)重損害國家利益，影響民眾的生活。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種輸電線路運行狀態(tài)自動監(jiān)測裝置，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有人工巡視的輸電線路運行狀態(tài)監(jiān)測方式存在的效率低、監(jiān)測結(jié)果不準(zhǔn)確及不能實時在線監(jiān)測的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過以下措施來實現(xiàn)的：一種輸電線路運行狀態(tài)自動監(jiān)測裝置，包括子站、主站和監(jiān)控終端，所述子站包括采集拉力、傾角和氣象數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集模塊、子站控制模塊、第一通信模塊、第二通信模塊和電源單元，所述主站包括主站控制模塊和第三通信模塊，數(shù)據(jù)采集模塊和電源單元均與子站控制模塊電連接，子站控制模塊通過第一通信模塊與主站控制模塊通信連接，子站控制模塊通過第二通信模塊與監(jiān)控終端通信連接，主站控制模塊通過第三通信模塊與監(jiān)控終端雙向通信連接。

下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案的進一步優(yōu)化或/和改進：

上述子站還可包括子站存儲模塊和攝像機，子站存儲模塊和攝像機均與子站控制模塊電連接；或/和，主站還可包括報警模塊和主站存儲模塊，主站存儲模塊和報警模塊均與主站控制模塊電連接。

上述電源單元可包括電源模塊、太陽能電池、控制器和蓄電池，太陽能電池與控制器電連接，蓄電池與控制器雙向電連接，控制器與電源模塊電連接，電源模塊與子站控制模塊電連接。

上述數(shù)據(jù)采集模塊可包括拉力傳感器、傾角傳感器和氣象傳感器，拉力傳感器、傾角傳感器和氣象傳感器均與子站控制模塊電連接。

上述第一通信模塊可為gprs通信模塊；第二通信模塊可為無線射頻收發(fā)模塊；第三通信模塊可為無線射頻收發(fā)模塊。

本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過以下措施來實現(xiàn)的：一種輸電線路運行狀態(tài)自動監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，包括以下步驟：

第一步：子站開啟,子站控制模塊進行初始化，初始化結(jié)束后，子站控制模塊讀取配置信息；同時主站開啟，對子站和監(jiān)控終端進行參數(shù)設(shè)置，然后設(shè)定主站的ip地址和接收端口，并且主站控制模塊對接收端口進行監(jiān)聽，之后進入第二步；

第二步：子站控制模塊控制數(shù)據(jù)采集模塊實時采集拉力、傾角和氣象數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳至子站控制模塊，之后進入第三步；

第三步：子站開啟gprs通信模塊與主站進行通信連接，若與主站連接成功，則進入第四步，若連接不成功，則將gprs通信模塊關(guān)閉，并進行重新開啟；

第四步：子站控制模塊將接收到的采集數(shù)據(jù)存儲至子站存儲模塊，并且將采集到的數(shù)據(jù)以報文的形式上傳至主站控制模塊，之后進入第五步；

第五步：當(dāng)主站控制模塊監(jiān)聽到接收端口有數(shù)據(jù)報文到達時，主站控制模塊接收數(shù)據(jù)報文，在數(shù)據(jù)報文中尋找子站信息并與主站控制模塊中記錄的子站信息進行匹配，若匹配成功，則進入第六步，若匹配不成功，則直接將數(shù)據(jù)報文丟棄，進行下一組數(shù)據(jù)報文的匹配判斷；

第六步：主站控制模塊判斷子站時間與主站時間是否一致，若時間一致，進入第七步，若時間不一致，主站控制模塊進行時間校準(zhǔn)，時間校準(zhǔn)完成后重新判斷子站時間與主站時間是否一致，若時間一致，進入第七步，若時間不一致，則再次進行校準(zhǔn)；

第七步：主站控制模塊對數(shù)據(jù)報文進行讀取和解析，然后計算導(dǎo)線平均覆冰厚度，計算過程如下：

(1)獲取拉力傳感器測量的垂直檔內(nèi)導(dǎo)線的質(zhì)量g；

(2)通過下式計算導(dǎo)線的平均覆冰厚度，公式如下：

其中，b為導(dǎo)線的平均覆冰厚度，d為導(dǎo)線直徑，之后進入第八步；

第八步：主站控制模塊判斷導(dǎo)線平均覆冰厚度是否超過主站控制模塊內(nèi)設(shè)定的限值，若導(dǎo)線平均覆冰厚度超過限值，則主站控制模塊發(fā)送覆冰報警信號至監(jiān)控終端，且報警模塊進行聲光報警，若導(dǎo)線平均覆冰厚度沒有超過限值，則結(jié)束。

下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案的進一步優(yōu)化或/和改進：

上述第三步中g(shù)prs通信模塊可通過ppp撥號與主站進行通信連接，開啟gprs通信模塊時，若撥號重連次數(shù)超過三次，則關(guān)閉gprs通信模塊，并進行重新開啟，若在三次內(nèi)與主站連接成功，則進入第四步；或/和，第七步中在主站控制模塊對數(shù)據(jù)報文進行讀取及解析之前，監(jiān)控終端可接收攝像機拍攝的導(dǎo)線覆冰情況照片，工作人員查看照片確認(rèn)導(dǎo)線是否覆冰，并通過監(jiān)控終端發(fā)送相應(yīng)信號至主站控制模塊，主站控制模塊根據(jù)信號判斷所接收的數(shù)據(jù)報文是否為覆冰數(shù)據(jù)，若是覆冰數(shù)據(jù)，則對數(shù)據(jù)報文進行讀取及解析，若不是覆冰數(shù)據(jù)，則丟棄數(shù)據(jù)。

本發(fā)明能通過數(shù)據(jù)采集模塊采集輸電線路上的拉力、傾角和氣象等數(shù)據(jù)，通過子站控制模塊和第一通信模塊將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至主站控制模塊，主站控制模塊接收數(shù)據(jù)并進行處理、計算，判斷輸電線路是否有覆冰超限情況發(fā)生，若有覆冰超限情況發(fā)生則發(fā)送報警信息至監(jiān)控終端進行報警，因此本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、低功耗，相較于傳統(tǒng)的人工巡檢的輸電線路運行狀態(tài)監(jiān)測方式，能對輸電線路狀態(tài)進行實時監(jiān)測，對輸電線路覆冰超限情況進行準(zhǔn)確監(jiān)測及判斷，及時對覆冰超限可能發(fā)生覆冰舞動的情況進行報警，有效提高輸電線路運行狀態(tài)監(jiān)測效率，提高輸電線路運行狀態(tài)監(jiān)測的準(zhǔn)確性及可靠性，避免大型輸電線路事故的發(fā)生，同時采用子站采集及主站處理的方式，有效減少了子站的壓力，增加了數(shù)據(jù)處理速度，并且支持多種組網(wǎng)模式。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明實施例一的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2為本發(fā)明實施例二的流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明不受下述實施例的限制，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實際情況來確定具體的實施方式。

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步描述：

實施例1：如附圖1所示，該輸電線路運行狀態(tài)自動監(jiān)測裝置，包括子站、主站和監(jiān)控終端，所述子站包括采集拉力、傾角和氣象數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集模塊、子站控制模塊、第一通信模塊、第二通信模塊和電源單元，所述主站包括主站控制模塊和第三通信模塊，數(shù)據(jù)采集模塊和電源單元均與子站控制模塊電連接，子站控制模塊通過第一通信模塊與主站控制模塊通信連接，子站控制模塊通過第二通信模塊與監(jiān)控終端通信連接，主站控制模塊通過第三通信模塊與監(jiān)控終端雙向通信連接。

這里子站主要用于采集輸電線路的拉力、傾角和氣象數(shù)據(jù)并上傳至主站；其中數(shù)據(jù)采集模塊用于采集輸電線路的拉力、傾角和氣象數(shù)據(jù)；子站控制模塊為現(xiàn)有公知技術(shù)，可為16位芯片mc9s12xs128，用于接收采集到的拉力、傾角和氣象數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行融合處理并上傳至主站；第一通信模塊用于子站與主站之間通信；第二通信模塊用于子站與監(jiān)控終端之間通信。主站主要用于接收采集到的數(shù)據(jù)并進行處理與分析，判斷輸電線路是否有覆冰超限情況；其中主站控制模塊為現(xiàn)有公知技術(shù)，可為16位芯片mc9s12xs128，用于接收采集到的數(shù)據(jù)，并進行根據(jù)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型計算導(dǎo)線覆冰厚度，判斷輸電線路是否覆冰超限情況發(fā)生，若有則發(fā)送報警信息至監(jiān)控終端進行報警。監(jiān)控終端可為遠端監(jiān)控中心，用于向工作人員進行數(shù)據(jù)展示及報警信息顯示。

本發(fā)明能通過數(shù)據(jù)采集模塊采集輸電線路上的拉力、傾角和氣象等數(shù)據(jù)，通過子站控制模塊和第一通信模塊將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至主站控制模塊，主站控制模塊接收數(shù)據(jù)并進行處理、計算，判斷輸電線路是否有覆冰超限情況發(fā)生，若有覆冰超限情況發(fā)生，則發(fā)送報警信息至監(jiān)控終端進行報警，因此本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、低功耗，相較于傳統(tǒng)的人工巡檢的輸電線路運行狀態(tài)監(jiān)測方式，能對輸電線路狀態(tài)進行實時監(jiān)測，對輸電線路覆冰超限情況進行實時監(jiān)測及判斷，及時對覆冰超限可能發(fā)生覆冰舞動的情況進行報警，有效提高輸電線路運行狀態(tài)監(jiān)測效率，提高輸電線路運行狀態(tài)監(jiān)測的準(zhǔn)確性及可靠性，避免大型輸電線路事故的發(fā)生，同時采用子站采集及主站處理的方式，有效減少了子站的壓力，增加了數(shù)據(jù)處理速度，并且支持多種組網(wǎng)模式。

可根據(jù)實際需要，對上述輸電線路運行狀態(tài)自動監(jiān)測裝置作進一步優(yōu)化或/和改進：

如附圖1所示，所述子站還包括子站存儲模塊和攝像機，所述子站存儲模塊和攝像機均與子站控制模塊電連接。這里子站存儲模塊為現(xiàn)有公知技術(shù)，用來存儲采集到的數(shù)據(jù)；攝像機為現(xiàn)有公知技術(shù)，用來對輸電線路進行視頻監(jiān)測，拍攝輸電線路覆冰圖像及視頻并發(fā)送給監(jiān)控終端，供工作人員查看。

如附圖1所示，所述主站還包括報警模塊和主站存儲模塊，主站存儲模塊和報警模塊均與主站控制模塊電連接。這里報警模塊為現(xiàn)有公知技術(shù)，可為聲光報警器。主站存儲模塊為現(xiàn)有公知技術(shù)，用來存儲接收到的采集數(shù)據(jù)和主站控制模塊處理分析后的結(jié)果，實現(xiàn)多重備份，避免數(shù)據(jù)丟失。

如附圖1所示，所述電源單元包括電源模塊、太陽能電池、控制器和蓄電池，所述太陽能電池和蓄電池均與控制器電連接，控制器與電源模塊電連接，電源模塊與子站控制模塊電連接。這里采用太陽能加蓄電池的供電方式，根據(jù)子站的功耗、區(qū)域日照狀況和蓄電池備用時間，控制器控制太陽能電池或蓄電池為電源模塊供電，當(dāng)使用太陽能電池時，若太陽能電池產(chǎn)生的富裕電能可為蓄電池充電；電源模塊為現(xiàn)有公知技術(shù)，可為鐵鋰電池，接收太陽能電池或蓄電池提供的電能，并進行轉(zhuǎn)化為子站控制模塊供電。

如附圖1所示所述數(shù)據(jù)采集模塊包括拉力傳感器、傾角傳感器和氣象傳感器，拉力傳感器、傾角傳感器和氣象傳感器均與子站控制模塊電連接。這里拉力傳感器、傾角傳感器和氣象傳感器均為現(xiàn)有公知技術(shù)，拉力傳感器監(jiān)測垂直檔內(nèi)輸電線路導(dǎo)線的質(zhì)量，傾角傳感器監(jiān)測絕緣子串的傾角，氣象傳感器監(jiān)測輸電線路所處環(huán)境的溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速和大氣壓數(shù)據(jù)。

如附圖1所示，所述第一通信模塊為gprs通信模塊；第二通信模塊為無線射頻收發(fā)模塊；第三通信模塊為無線射頻收發(fā)模塊。這里無線射頻收發(fā)模塊為現(xiàn)有公知技術(shù)，可為mc13193芯片，該芯片包含ieee802.15.4協(xié)議的物理層和mac層，自帶zigbee協(xié)議棧，提供可編程的時鐘供基帶mcu使用，通過串行外圍接口與子站控制模塊通信，輸出功率也可由編程設(shè)定。

實施例2：如附圖1、2所示，該輸電線路運行狀態(tài)自動監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，包括以下步驟：

第一步：子站開啟,子站控制模塊進行初始化，初始化結(jié)束后，子站控制模塊讀取配置信息；同時主站開啟，對子站和監(jiān)控終端進行參數(shù)設(shè)置，然后設(shè)定主站的ip地址和接收端口，并且主站控制模塊對接收端口進行監(jiān)聽，之后進入第二步；

第二步：子站控制模塊控制數(shù)據(jù)采集模塊實時采集拉力、傾角和氣象數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳至子站控制模塊，之后進入第三步；

第三步：子站開啟gprs通信模塊與主站進行通信連接，若與主站連接成功，則進入第四步，若連接不成功，則將gprs通信模塊關(guān)閉，并進行重新開啟；

第四步：子站控制模塊將接收到的采集數(shù)據(jù)存儲至子站存儲模塊，并且將采集到的數(shù)據(jù)以報文的形式上傳至主站控制模塊，之后進入第五步；

第五步：當(dāng)主站控制模塊監(jiān)聽到接收端口有數(shù)據(jù)報文到達時，主站控制模塊接收數(shù)據(jù)報文，在數(shù)據(jù)報文中尋找子站信息并與主站控制模塊中記錄的子站信息進行匹配，若匹配成功，則進入第六步，若匹配不成功，則直接將數(shù)據(jù)報文丟棄，進行下一組數(shù)據(jù)報文的匹配判斷；

第六步：主站控制模塊判斷子站時間與主站時間是否一致，若時間一致，進入第七步，若時間不一致，主站控制模塊進行時間校準(zhǔn)，時間校準(zhǔn)完成后重新判斷子站時間與主站時間是否一致，若時間一致，進入第七步，若時間不一致，則再次進行校準(zhǔn)；

第七步：主站控制模塊對數(shù)據(jù)報文進行讀取和解析，然后計算導(dǎo)線平均覆冰厚度，計算過程如下：

(1)獲取拉力傳感器測量的垂直檔內(nèi)導(dǎo)線的質(zhì)量g；

(2)通過下式計算導(dǎo)線的平均覆冰厚度，公式如下：

其中，b為導(dǎo)線的平均覆冰厚度，d為導(dǎo)線直徑，之后進入第八步；

第八步：主站控制模塊判斷導(dǎo)線平均覆冰厚度是否超過主站控制模塊內(nèi)設(shè)定的限值，若導(dǎo)線平均覆冰厚度超過限值，則主站控制模塊發(fā)送覆冰報警信號至監(jiān)控終端，且報警模塊進行聲光報警，若導(dǎo)線平均覆冰厚度沒有超過限值，則結(jié)束。

這里第七步中主站控制模塊讀取覆冰數(shù)據(jù)后，可將覆冰數(shù)據(jù)存儲至主站存儲模塊，同時可發(fā)送接收到數(shù)據(jù)報文相應(yīng)至子站控制模塊，第七步中計算得出的導(dǎo)線的平均覆冰厚度為冰質(zhì)密度為0.9g/cm時的導(dǎo)線的平均覆冰厚度。第八步中主站控制模塊內(nèi)設(shè)定的覆冰厚度限值可根據(jù)實際情況設(shè)定，本發(fā)明中為10毫米。

可根據(jù)實際需要，對上述輸電線路運行狀態(tài)自動監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法作進一步優(yōu)化或/和改進：

如附圖2所示第三步中g(shù)prs通信模塊通過ppp撥號與主站進行通信連接，開啟gprs通信模塊時，若撥號重連次數(shù)超過三次，則關(guān)閉gprs通信模塊，并進行重新開啟，若在三次內(nèi)與主站連接成功，則進入第四步。

如附圖2所示，第七步中在主站控制模塊對數(shù)據(jù)報文進行讀取及解析之前，監(jiān)控終端接收攝像機拍攝的導(dǎo)線覆冰情況照片，工作人員查看照片確認(rèn)導(dǎo)線是否覆冰，并通過監(jiān)控終端發(fā)送相應(yīng)信號至主站控制模塊，主站控制模塊根據(jù)信號判斷所接收的數(shù)據(jù)報文是否為覆冰數(shù)據(jù)，若是覆冰數(shù)據(jù)，則對數(shù)據(jù)報文進行讀取及解析，若不是覆冰數(shù)據(jù)，則丟棄數(shù)據(jù)。

以上技術(shù)特征構(gòu)成了本發(fā)明的最佳實施例，其具有較強的適應(yīng)性和最佳實施效果，可根據(jù)實際需要增減非必要的技術(shù)特征，來滿足不同情況的需求。