专利名称：导线弧垂在线监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种监测技术，特别涉及一种导线弧垂在线监测系统。
背景技术：
众所周知，在实际应用中，导线中通过的电流会使导线温度升高，但是，导线温度 上升会导致导线在接头处氧化甚至接头被烧断；导线温度升高同时也会导致导线弧垂增 大，从而使得导线由于交叉跨越距离不够而放电。而近年来，由于用电负荷增长的需要，许 多已有输电线路为了提高输送能力，将导线最高运行允许温度从70°C提高到80°C，这时线 路弧垂就成为主要制约因素。除了线路运行负荷的变化会造成导线弧垂的变化外，周围环 境的气象条件也会影响导线弧垂的变化。由此可见，导线弧垂过大不但会造成事故隐患，而且也会限制输电线路的输送能 力。为了确保输电线路和被跨越设备的安全运行，需要对弧垂进行校验或实时监测。

发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实时性强、安全性高、预测可靠的导线 弧垂在线监测系统。为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为本发明提供的导线弧垂在线监测系统，所述系统包括信号采集装置、监测主机、供 电装置、信息传输装置和监控中心；其中，采集装置，用于将所采集的输电线路的导线电流、导线温度、导线周围大气温度、 导线与水平面之间的夹角发送至监测主机；监测主机，用于对采集装置发送的导线电流进行预处理，根据塔杆之间的距离、导 线在塔杆上的固定点距离地面的距离、采集装置发送的导线与水平面之间的夹角，获取导 线弧垂最低点距离地面的距离；根据采集装置发送的导线温度、导线周围大气温度获取导 线温升，建立导线电流与导线温升之间的对应关系；并将导线弧垂最低点距离地面的距离、 导线温度、导线周围大气温度、导线电流与导线温升之间的对应关系、导线与水平面之间的 夹角、经过预处理的导线电流打包为打包信息后，发送至信息传输装置；供电装置，用于从输电线路上取电，并对取电得到的电压进行电压转换；根据输电 线路中的电流大小向监测主机发送运行信号或关断信号；信息传输装置，用于以无线方式或GPRS/CDMA方式，将监测主机发送的打包信息 转发至监控中心；监控中心，用于将信息传输装置转发的打包信息配置到不同的局域网；同时，根据 打包信息实时预测导线弧垂变化趋势和输电线路的输送容量；还用于预设报警值，建立预 警机制。综上所述，本发明所述导线弧垂在线监测系统能够实时采集现场，根据采集的导 线电流情况，确定是否启动电路保护；服务器根据采集的实时数据，预测导线弧垂变化趋势，便于电网调度和管理人员实时动态调整输电线路的热稳定负载，最大限度地发挥输电 线路输送能力，以提高电网运行能力并保护确保运行线路和被跨越设备的安全；另外，当导 线电流突变的情况下关断监测主机，以应变突发事件情况下的运行安全，进一步保证了本 发明所述导线弧垂在线监测系统的安全性。


图1是本发明导线弧垂在线监测系统的结构示意图；图2是本发明导线弧垂在线监测系统的信号采集装置的结构示意图；图3是本发明导线弧垂在线监测系统的监测主机的结构示意图；图4是本发明导线弧垂在线监测系统的供电装置的结构示意图；图5是本发明导线弧垂在线监测系统的信息传输装置的结构示意图；图6是本发明导线弧垂在线监测系统的监控中心的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对 本发明作进一步地详细描述。如图1所示，本发明所述导线弧垂在线监测系统包括信号采集装置1、监测主机2、 供电装置3、信息传输装置4和监控中心5 ；其中，采集装置1，用于将所采集的输电线路的导线电流、导线温度、导线周围大气温度、 导线与水平面之间的夹角发送至监测主机2。监测主机2，用于对采集装置1发送的导线电流进行预处理，根据塔杆之间的距 离、导线在塔杆上的固定点距离地面的距离、采集装置1发送的导线与水平面之间的夹角， 获取导线弧垂最低点距离地面的距离；根据采集装置1发送的导线温度、导线周围大气温 度获取导线温升，建立导线电流与导线温升之间的对应关系；并将导线弧垂最低点距离地 面的距离、导线温度、导线周围大气温度、导线电流与导线温升之间的对应关系、导线与水 平面之间的夹角、经过预处理的导线电流打包为打包信息后，发送至信息传输装置4。实际应用中，监测主机2为32Bit的微处理器。导线温度与导线周围大气温度之间的温差就是导线由于输送电能而产生导线温 升。监测主机2根据采集装置1经过长期采集的导线温度、导线周围大气温度、导线电流， 建立导线电流与导线温升之间的对应关系。电力设计规范中规定了输电线路输送电能的电压等级、导线弧垂最低点距离水平 面的距离，实际运行中的电压等级不能超过规定的电压等级，弧垂最低点不能超过规定的 导线弧垂最低点。供电装置3，用于从输电线路上取电，并对取电得到的电压进行电压转换；根据输 电线路中的电流大小向监测主机2发送运行信号或关断信号。信息传输装置4，用于以无线方式或GPRS/CDMA方式，将监测主机2发送的打包信 息转发至监控中心5。监控中心5，用于将信息传输装置4转发的打包信息配置到不同的局域网；同时， 根据打包信息实时预测导线弧垂变化趋势和输电线路的输送容量；还用于预设报警值，建立预警机制。本发明中，采集装置采集输电线路的导线电流、导线温度、导线周围大气温度、导 线与水平面之间的夹角；在供电装置的保护控制下，监测主机根据采集信息和自身存储的 输电线路信息，比如，塔杆之间的距离、导线在塔杆上的固定点距离地面的距离等信息，获 取导线弧垂最低点距离地面的距离和导线电流与导线温升之间的对应关系等计算信息；监 控中心根据采集信息、计算信息预测导线弧垂变化趋势，分析输电线路输送能力，便于电网 调度和管理人员实时动态调整输电线路的热稳定负载。如图2所示，采集装置1包括电流传感器11、双轴倾斜角传感器12和温度传感器 13;其中，电流传感器11，用于采集输电线路中的导线电流，并将导线电流发送至监测主机 2。本发明中，电流传感器11所采集的导线电流的信号为模拟信号。双轴倾斜角传感器12，用于测量导线与水平面之间的夹角，并将导线与水平面之 间的夹角发送至监测主机2。实际应用中，双轴倾斜角传感器12测量得到的导线与水平面之间的夹角为数字 量，双轴倾斜角传感器12通过SPI串口将导线与水平面之间的夹角直接发送至监测主机2。温度传感器13，用于测量导线温度、导线周围大气温度，将导线温度和导线周围大 气温度发送至监测主机2。实际应用中，温度传感器13测量得到的导线温度和导线周围大气温度均为数字量。如图3所示，监测主机2滤波电路21、A/D转换电路22和信息处理单元23 ；其中，滤波电路21，用于对电流传感器11发送的导线电流进行滤波处理，将处理后的导 线电流发送至A/D转换电路22。A/D转换电路22，用于将滤波电路21发送的导线电流，由模拟量转换为数字量后， 发送至信息处理单元23。本发明中，A/D转换电路22为16Bit的A/D转换电路。信息处理单元23，用于根据塔杆之间的距离、导线在塔杆上的固定点距离地面的 距离、倾斜角传感器12发送的导线与水平面之间的夹角，获取导线弧垂最低点距离地面的 距离；根据温度传感器13发送的导线温度、导线周围大气温度获取导线温升，建立导线电 流与导线温升之间的对应关系；并将导线弧垂最低点距离地面的距离、导线温度和导线周 围大气温度、导线电流与导线温升之间的对应关系、导线与水平面之间的夹角以及A/D转 换电路22发送的导线电流打包后，发送至信息传输装置4。实际应用中，采集装置1还包括微气象站，用于采集包括大气温度、大气压、风量 和风速、雨量和雨速的大气信息，并将大气信息发送至信息处理单元23。信息处理单元23 还用于将微气象站发送的大气信息与导线弧垂最低点距离地面的距离、导线温度和导线周 围大气温度、导线电流与导线温升之间的对应关系、导线与水平面之间的夹角以及A/D转 换电路22发送的导线电流一起打包为打包信息；也就是说，打包信息还包括大气信息。如图4所示，供电装置3包括取电模块31、电压转换与电路保护模块32 ；其中，取电模块31，用于采用电磁感应方式，从输电线路取电，将所取电压信号和电流信号发送至电压转换与电路保护模块32。电压转换与电路保护模块32，用于将取电模块31发送的电压信号由高电压转换 为输出功率恒定的5V直流电压；用于根据取电模块31发送的电流信号，向监测主机2发送 运行信号或关断信号。实际应用时，根据取电模块31发送的电流信号，在电流突然增大时启动电路保 护，通过可控硅控制的电阻吸收过剩的电能量，同时向监测主机2发送关断信号；在电流没 有突然增大时，向监测主机2发送运行信号。如图5所示，信息传输装置4包括无线射频电路41、GPRS/CDMA模块42 ；其中，无线射频电路41，用于以无线方式，将信息处理单元23发送的打包信息转发至监 控中心5。GPRS/CDMA模块42，用于以GPRS/CDMA方式，将信息处理单元23发送的打包信息 转发至监控中心5。如图6所示，监控中心5包括交换机51和服务器52 ；其中，交换机51，用于将信息传输装置4转发的打包信息配置到不同局域网中的服务器 52。实际应用中，打包信息为不同地域或不同单位的导线弧垂最低点距离地面的距 离、导线温度、导线周围大气温度、导线电流与导线温升之间的对应关系、导线与水平面之 间的夹角、经过预处理的导线电流，交换局51根据打包信息所属的不同地域或不同单位， 配置到对应局域网中的相应服务器52中。实际应用中，交换机有内置交换机和外置交换机两种，内置交换机安装在服务器 中，外置交换机通过串口与服务器进行通信。服务器52，用于预设报警值，建立预警机制；根据交换机51配送的打包信息，实时 预测导线弧垂变化趋势和输电线路的输送容量。实际应用中，还可以通过服务器52查阅导线弧垂最低点距离地面的距离、导线温 度、导线周围大气温度、导线电流与导线温升之间的对应关系、导线与水平面之间的夹角、 经过预处理的导线电流等的历史记录。综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
权利要求
一种导线弧垂在线监测系统，其特征在于，所述系统包括信号采集装置、监测主机、供电装置、信息传输装置和监控中心；其中，采集装置，用于将所采集的输电线路的导线电流、导线温度、导线周围大气温度、导线与水平面之间的夹角发送至监测主机；监测主机，用于对采集装置发送的导线电流进行预处理，根据塔杆之间的距离、导线在塔杆上的固定点距离地面的距离、采集装置发送的导线与水平面之间的夹角，获取导线弧垂最低点距离地面的距离；根据采集装置发送的导线温度、导线周围大气温度获取导线温升，建立导线电流与导线温升之间的对应关系；并将导线弧垂最低点距离地面的距离、导线温度、导线周围大气温度、导线电流与导线温升之间的对应关系、导线与水平面之间的夹角、经过预处理的导线电流打包为打包信息后，发送至信息传输装置；供电装置，用于从输电线路上取电，并对取电得到的电压进行电压转换；根据输电线路中的电流大小向监测主机发送运行信号或关断信号；信息传输装置，用于以无线方式或GPRS/CDMA方式，将监测主机发送的打包信息转发至监控中心；监控中心，用于将信息传输装置转发的打包信息配置到不同的局域网；同时，根据打包信息实时预测导线弧垂变化趋势和输电线路的输送容量；还用于预设报警值，建立预警机制。
2.根据权利要求1所述的导线弧垂在线监测系统，其特征在于，所述采集装置包括电 流传感器、双轴倾斜角传感器和温度传感器；其中，电流传感器，用于采集输电线路的导线电流，并将导线电流发送至所述监测主机；双轴倾斜角传感器，用于测量导线与水平面之间的夹角，并将导线与水平面之间的夹 角发送至所述监测主机；温度传感器，用于测量导线温度、导线周围大气温度，将导线温度和导线周围大气温度 发送至所述监测主机。
3.根据权利要求2所述的导线弧垂在线监测系统，其特征在于，所述监测主机2滤波电 路、A/D转换电路和信息处理单元；其中，滤波电路，用于对所述电流传感器发送的导线电流进行滤波处理，将处理后的导线电 流发送至A/D转换电路；A/D转换电路，用于将滤波电路发送的导线电流，由模拟量转换为数字量后，发送至信 息处理单元；信息处理单元，用于根据塔杆之间的距离、导线在塔杆上的固定点距离地面的距离、所 述倾斜角传感器发送的导线与水平面之间的夹角，获取导线弧垂最低点距离地面的距离； 根据所述温度传感器发送的导线温度、导线周围大气温度获取导线温升，建立导线电流与 导线温升之间的对应关系；并将导线弧垂最低点距离地面的距离建立导线电流与导线温升 之间的对应关系；并将导线弧垂最低点距离地面的距离、导线温度和导线周围大气温度、导 线电流与导线温升之间的对应关系、导线与水平面之间的夹角以及A/D转换电路发送的导 线电流打包后，发送至所述信息传输装置。
4.根据权利要求3所述的导线弧垂在线监测系统，其特征在于，所述采集装置还包括 微气象站，用于采集包括大气温度、大气压、风量和风速、雨量和雨速的大气信息，并将大气信息发送至所述信息处理单元；所述信息处理单元打包后的打包信息还包括大气信息。
5.根据权利要求1所述的导线弧垂在线监测系统，其特征在于，所述供电装置包括取 电模块、电压转换模块和保护电路；其中，取电模块，用于采用电磁感应方式，从输电线路取电，将所取电压信号和电流信号发送 至电压转换与电路保护模块；电压转换与电路保护模块，用于将取电模块发送的电压信号由高电压转换为输出功率 恒定的5V直流电压；用于根据取电模块发送的电流信号，向所述监测主机发送运行信号或 关断信号。
6.根据权利要求3所述的导线弧垂在线监测系统，其特征在于，所述信息传输装置包 括无线射频电路、GPRS/CDMA模块；其中，无线射频电路，用于以无线方式，将所述信息处理单元发送的打包信息转发至所述监 控中心；GPRS/CDMA模块，用于以GPRS/CDMA方式，将所述信息处理单元发送的打包信息转发至 所述监控中心。
7.根据权利要求3或4所述的导线弧垂在线监测系统，其特征在于，所述监控中心包括 交换机和服务器；其中，交换机，用于将所述信息传输装置转发的打包信息配置到不同局域网中的服务器；服务器，用于预设报警值，建立预警机制；根据交换机配送的打包信息，实时预测导线 弧垂变化趋势和输电线路的输送容量。
全文摘要
本发明提供一种导线弧垂在线监测系统，包括信号采集装置、监测主机、供电装置、信息传输装置和监控中心；其中，采集装置用于采集温度、导线倾斜角、导线电流；监测主机用于对采集信息预处理，获取导线弧垂最低点距离地面的距离，并将导线弧垂最低点距离地面的距离与采集信息打包；供电装置用于取电、电压转换、启动或关断监测主机；信息传输装置用于将打包后的信息转发至监控中心；监控中心用于预设报警值，建立预警机制，将打包信息配置到不同的局域网，实时预测导线弧垂变化趋势和输电线路的输送容量。本发明具有实时性强、安全性高、预测可靠等特点，可广泛应用于电力系统。
文档编号G01R31/08GK101915889SQ20101024969
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月10日 优先权日2010年8月10日
发明者吕强, 陈菊明 申请人:吕强