本技術(shù)涉及電網(wǎng)，尤其涉及一種輸電線路的多物理量集成傳感器。

背景技術(shù)：

1、隨著電網(wǎng)建設(shè)覆蓋范圍的不斷增加，輸電線路總里程也逐漸增多，具有規(guī)模大、距離長(zhǎng)、分布地域廣等特點(diǎn)，通常分布在偏遠(yuǎn)地帶，運(yùn)行環(huán)境比較惡劣。山火、滑坡等自然災(zāi)害損害架空輸電線路的正常運(yùn)行，同時(shí)還存在施工機(jī)械、超高車輛、山火等導(dǎo)致外力破壞的危險(xiǎn)。傳統(tǒng)采用人工巡線的方式存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低的問題，對(duì)突發(fā)外力破壞事件應(yīng)對(duì)時(shí)效性差。電力系統(tǒng)向智能化、高效化方向發(fā)展，輸電線路作為電力傳輸?shù)年P(guān)鍵環(huán)節(jié)，其運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與安全保障的重要性日益凸顯。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段往往存在監(jiān)測(cè)參數(shù)單一、精度不高、實(shí)時(shí)性差等問題，難以滿足現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需求。因此，研究輸電線路的多物理集成傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路多參數(shù)的全面、精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。目前多物理量集成傳感器面臨以下挑戰(zhàn)：

2、自取能裝置的取能情況受限于多種環(huán)境，比如：光伏取能受限于光照資源和地區(qū)的氣候和天氣條件；ct取能受限于導(dǎo)線電流，電場(chǎng)取能受限于電場(chǎng)本身的特性，振動(dòng)取能受限于導(dǎo)線的振動(dòng)和舞動(dòng)。輸電線路多物理量集成傳感器旨在實(shí)現(xiàn)一系列復(fù)雜且關(guān)鍵的功能，包括但不限于精確的電流監(jiān)測(cè)、溫濕度環(huán)境的實(shí)時(shí)跟蹤、故障錄波以捕捉異常事件、弧垂監(jiān)測(cè)、振動(dòng)與舞動(dòng)監(jiān)測(cè)、圖像識(shí)別功能用于遠(yuǎn)程監(jiān)控與故障預(yù)判以及氣壓監(jiān)測(cè)。這些功能的集成極大地提升了輸電線路的智能化管理水平，但同時(shí)也對(duì)數(shù)據(jù)傳輸與處理系統(tǒng)提出了極高的要求，增加了裝置的運(yùn)行功耗。取能狀況不佳時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致裝置運(yùn)行異常。

3、因此，如何解決上述技術(shù)問題，使輸電線路的多物理量傳感器能夠高效、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行是目前亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述技術(shù)問題，本技術(shù)的目的在于提供一種多源取能自適應(yīng)匹配的輸電線路多物理量集成傳感器，旨在解決上述背景技術(shù)中提到的技術(shù)問題，使輸電線路的多物理量傳感器能夠高效、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

2、本技術(shù)實(shí)施例提供一種輸電線路的多物理量集成傳感器，包括：

3、取能模塊、穩(wěn)壓模塊、智能負(fù)載切換模塊、負(fù)載、微控制器以及儲(chǔ)能電容；所述取能模塊、穩(wěn)壓模塊、智能負(fù)載切換模塊和所述負(fù)載依次連接；所述取能模塊、穩(wěn)壓模塊、微控制器和儲(chǔ)能電容依次連接；

4、所述取能模塊用于實(shí)現(xiàn)光伏取能、ct取能、電場(chǎng)取能及振動(dòng)取能中的一種或幾種；

5、所述儲(chǔ)能電容用于存儲(chǔ)和釋放電能；

6、所述穩(wěn)壓模塊內(nèi)置自適應(yīng)功耗調(diào)度機(jī)制，所述穩(wěn)壓模塊用于根據(jù)負(fù)載的實(shí)時(shí)功耗需求、當(dāng)前環(huán)境條件和所述自適應(yīng)功耗調(diào)度機(jī)制，動(dòng)態(tài)且智能調(diào)整能量供應(yīng)策略并根據(jù)所述能量供應(yīng)策略生成相應(yīng)的信號(hào)發(fā)送到所述微控制器；

7、所述微控制器用于根據(jù)所述穩(wěn)壓模塊發(fā)送的信號(hào)對(duì)所述儲(chǔ)能電容進(jìn)行調(diào)控；

8、所述智能負(fù)載切換模塊用于通過監(jiān)測(cè)所述取能模塊的電壓，控制所述多物理量集成傳感器根據(jù)所述取能模塊的電壓切換運(yùn)行模式，使其在不同運(yùn)行狀態(tài)下均保持最優(yōu)性能與能耗平衡；

9、所述負(fù)載，包括傳感器和/或其他電子設(shè)備。

10、進(jìn)一步的，所述輸電線路的多物理量集成傳感器還包括第一智能保護(hù)模塊，所述第一智能保護(hù)模塊設(shè)于所述取能模塊和所述穩(wěn)壓模塊之間；所述第一智能保護(hù)模塊用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述取能模塊的工作狀態(tài)，并在監(jiān)測(cè)到所述取能模塊處于故障或異常工作狀態(tài)時(shí)，切斷所述取能模塊。

11、進(jìn)一步的，所述輸電線路的多物理量集成傳感器還包括第二智能保護(hù)模塊，所述第二智能保護(hù)模塊設(shè)于所述穩(wěn)壓模塊和所述智能負(fù)載切換模塊之間；所述第二智能保護(hù)模塊用于在所述儲(chǔ)能電容處于滿電狀態(tài)且取能能力大于負(fù)荷消耗時(shí)，通過智能控制手段完成電能泄放。

12、進(jìn)一步的，所述微控制器用于根據(jù)所述穩(wěn)壓模塊發(fā)送的信號(hào)對(duì)所述儲(chǔ)能電容進(jìn)行調(diào)控包括：

13、當(dāng)監(jiān)測(cè)到取能模塊的電壓不能維持所述多物理量集成傳感器的正常運(yùn)行時(shí)，所述所述穩(wěn)壓模塊根據(jù)其內(nèi)置的自適應(yīng)功耗調(diào)度機(jī)制生成能量供應(yīng)策略；

14、所述穩(wěn)壓模塊根據(jù)所述能量供應(yīng)策略生成相應(yīng)的信號(hào)發(fā)送給所述微控制器；

15、所述微控制器根據(jù)所述穩(wěn)壓模塊發(fā)送的信號(hào)啟動(dòng)智能調(diào)度機(jī)制，對(duì)所述儲(chǔ)能電容進(jìn)行調(diào)控，使所述儲(chǔ)能電容與所述取能模塊協(xié)作，為所述多物理量集成傳感器提供穩(wěn)定的電力。

16、進(jìn)一步的，所述智能負(fù)載切換模塊用于通過監(jiān)測(cè)所述取能模塊的電壓，控制所述多物理量集成傳感器根據(jù)所述取能模塊的電壓切換運(yùn)行模式，使其在不同運(yùn)行狀態(tài)下均保持最優(yōu)性能與能耗平衡包括：

17、監(jiān)測(cè)取能模塊的電壓，當(dāng)監(jiān)測(cè)到取能模塊的電壓處于v1～v2范圍內(nèi)時(shí)，控制所述多物理量集成傳感器在第一種運(yùn)行模式下工作；

18、當(dāng)監(jiān)測(cè)到取能模塊的電壓處于v2～v3范圍內(nèi)時(shí)，控制所述多物理量集成傳感器在第二種運(yùn)行模式下工作；

19、當(dāng)監(jiān)測(cè)到取能模塊的電壓處于v3～v4范圍內(nèi)時(shí)，控制所述多物理量集成傳感器在第三種運(yùn)行模式下工作；

20、當(dāng)監(jiān)測(cè)到取能模塊的電壓大于v4時(shí)，控制所述多物理量集成傳感器在第四種運(yùn)行模式下工作；其中，v1<v2<v3<v4；v1表示第一電壓閾值，v2表示第二電壓閾值，v3表示第三電壓閾值，v4表示第四電壓閾值，第一種運(yùn)行模式的功耗小于第二種運(yùn)行模式的功耗，第二種運(yùn)行模式的功耗小于第三種運(yùn)行模式的功耗，第三種運(yùn)行模式的功耗小于第四種運(yùn)行模式的功耗。

21、進(jìn)一步的，所述智能負(fù)載切換模塊用于通過監(jiān)測(cè)所述取能模塊的電壓，控制所述多物理量集成傳感器根據(jù)所述取能模塊的電壓切換運(yùn)行模式，使其在不同運(yùn)行狀態(tài)下均保持最優(yōu)性能與能耗平衡包括：

22、監(jiān)測(cè)取能模塊的電壓，當(dāng)所述取能模塊的電壓上升超過vi+δ1時(shí)，由低一級(jí)功耗模式切換到高一級(jí)功耗模式；當(dāng)所述電壓下降超過vi-δ2時(shí)，且持續(xù)時(shí)間δt超過預(yù)設(shè)的時(shí)長(zhǎng)時(shí)，由高一級(jí)功耗模式切換到低一級(jí)功耗模式；其中，vi表示第i電壓閾值；n表示電壓閾值的個(gè)數(shù)；δ1表示電壓上升允許的偏差；δ2表示電壓下降允許的偏差。

23、進(jìn)一步的，所述監(jiān)測(cè)取能模塊的電壓，當(dāng)所述取能模塊的電壓上升超過vi+δ1時(shí)，由低一級(jí)功耗模式切換到高一級(jí)功耗模式；當(dāng)所述電壓下降超過vi-δ2時(shí)，且持續(xù)時(shí)間δt超過預(yù)設(shè)的時(shí)長(zhǎng)時(shí)，由高一級(jí)功耗模式切換到低一級(jí)功耗模式包括：

24、監(jiān)測(cè)取能模塊的電壓，當(dāng)監(jiān)測(cè)到取能模塊的電壓降低至v1以下時(shí)，儲(chǔ)能電容介入供電流程，使多物理量集成傳感器能保持在第一種運(yùn)行模式下正常工作；當(dāng)取能模塊的電壓上升到v1，不超過v1+δ1時(shí)，由所述取能模塊單獨(dú)供電，所述多物理量集成傳感器保持在第一種運(yùn)行模式下工作；

25、當(dāng)取能模塊的電壓由低電壓上升到v2+δ1之前，所述多物理量集成傳感器保持第一種運(yùn)行模式下工作；當(dāng)取能模塊的電壓上升到v2+δ1時(shí)，所述多物理量集成傳感器切換到第二種運(yùn)行模式下工作；如果取能模塊的電壓開始下降，直到降到v2-δ2，且保持時(shí)間δt大于預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)時(shí)，所述多物理量集成傳感器切換到第一種運(yùn)行模式下工作；

26、當(dāng)取能模塊的電壓上升到v3+δ1之前，所述多物理量集成傳感器保持第二種運(yùn)行模式下工作；當(dāng)取能模塊的電壓上升到v3+δ1時(shí)，所述多物理量集成傳感器切換到第三種運(yùn)行模式下工作；如果取能模塊的電壓開始下降，直到降到v3-δ2，且保持時(shí)間δt大于所述預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)時(shí)，所述多物理量集成傳感器切換到第二種運(yùn)行模式下工作；

27、當(dāng)取能模塊的電壓上升到v4+δ1之前，所述多物理量集成傳感器保持第三種運(yùn)行模式下工作；當(dāng)取能模塊的電壓上升到v4+δ1時(shí)，所述多物理量集成傳感器切換到第四種運(yùn)行模式下工作，在所述多物理量集成傳感器可承受電壓范圍內(nèi)，隨著電壓上升，所述多物理量集成傳感器仍保持在第四種運(yùn)行模式下工作；如果取能模塊的電壓開始下降，直到降到v4-δ2，且保持時(shí)間δt大于所述預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)時(shí)，所述多物理量集成傳感器切換到第三種運(yùn)行模式下工作；其中，v1<v2<v3<v4；v1表示第一電壓閾值；v2表示第二電壓閾值；v3表示第三電壓閾值；第一種運(yùn)行模式的功耗小于第二種運(yùn)行模式的功耗，第二種運(yùn)行模式的功耗小于第三種運(yùn)行模式的功耗，第三種運(yùn)行模式的功耗小于第四種運(yùn)行模式的功耗。

28、進(jìn)一步的，所述第一種運(yùn)行模式實(shí)現(xiàn)電流監(jiān)測(cè)功和溫濕度監(jiān)測(cè)，所述第二種運(yùn)行模式實(shí)現(xiàn)電流監(jiān)測(cè)、溫濕度監(jiān)測(cè)、振動(dòng)舞動(dòng)監(jiān)測(cè)和氣壓監(jiān)測(cè)，所述第三種運(yùn)行模式實(shí)現(xiàn)電流監(jiān)測(cè)、溫濕度監(jiān)測(cè)、振動(dòng)舞動(dòng)監(jiān)測(cè)、氣壓監(jiān)測(cè)、故障錄波和圖像識(shí)別；所述第四種運(yùn)行模式實(shí)現(xiàn)電流監(jiān)測(cè)、溫濕度監(jiān)測(cè)、振動(dòng)舞動(dòng)監(jiān)測(cè)、氣壓監(jiān)測(cè)、故障錄波、圖像識(shí)別和弧垂監(jiān)測(cè)。

29、進(jìn)一步的，所述第一電壓閾值等于3.4v，所述第二電壓閾值等于3.5v，所述第三電壓閾值等于3.6v，所述第四電壓閾值等于3.8v。

30、進(jìn)一步的，所述第一電壓閾值等于3.4v，所述第二電壓閾值等于3.5v，所述第三電壓閾值等于3.6v，所述第四電壓閾值等于3.8v，所述δ1等于0.02v，所述δ2等于0.04v，所述δt等于5s。

31、本技術(shù)取能模塊通過集成多種取能方式，提高了能量獲取的靈活性和可靠性，可以在不同環(huán)境條件下選擇最適合的取能方式。穩(wěn)壓模塊內(nèi)置自適應(yīng)功耗調(diào)度機(jī)制能夠根據(jù)負(fù)載的實(shí)時(shí)功耗需求以及當(dāng)前環(huán)境條件，動(dòng)態(tài)且智能調(diào)整能量供應(yīng)策略，微控制器根據(jù)穩(wěn)壓模塊發(fā)送的信號(hào)對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行調(diào)控，強(qiáng)化了電力供應(yīng)的可靠性和穩(wěn)定性。智能負(fù)載切換模塊根據(jù)取能模塊的電壓動(dòng)態(tài)調(diào)整運(yùn)行模式，有助于在不同運(yùn)行狀態(tài)下保持系統(tǒng)的最優(yōu)性能和能耗平衡，提高了系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。綜上，在復(fù)雜多變的運(yùn)行環(huán)境，本技術(shù)所提供的輸電線路的多物理量傳感器能夠高效、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。