一种特高压输电线路导线监测系统.pdf

本发明提供一种特高压输电线路导线测温监测系统，包括导线温度传感器、中央数据处理单元和后台分析系统；所述导线温度传感器安装在导线节点处或金具上，用于测量导线的温度，并通过无线通讯网络将所述温度发送至所述中央数据处理单元；所述中央数据处理单元，用于将所述温度进行模数转换，打包后通过无线通讯网络发送至所述后台分析系统；所述后台分析系统，用于利用所述温度以及输电线路设计参数计算不同温度时导线允许的输送容量，当导线的输送容量达到上限危险临界值时，发出报警信息。电路调度人员可以及时采取补救措施。这样可以确保特高压输电线路的正常运行。

1、  一种特高压输电线路导线测温监测系统，其特征在于，包括导线温度传感器、中央数据处理单元和后台分析系统；
所述导线温度传感器安装在导线节点处或金具上，用于测量导线的温度，并通过无线通讯网络将所述温度发送至所述中央数据处理单元；
所述中央数据处理单元，用于将所述温度进行模数转换，打包后通过无线通讯网络发送至所述后台分析系统；
所述后台分析系统，用于利用所述温度以及输电线路设计参数计算不同温度时导线允许的输送容量，当导线的输送容量达到上限危险临界值时，发出报警信息。

2、  根据权利要求1所述的特高压输电线路导线测温系统，其特征在于，所述导线温度传感器安装在导线节点处或金具上具体为：
所述导线温度传感器通过底座固定在导线节点处或金具上。

3、  根据权利要求1所述的特高压输电线路导线测温系统，其特征在于，所述导线温度传感器通过导线取电装置进行供电，所述导线取电装置安装在导线上。

4、  根据权利要求1所述的特高压输电线路导线测温系统，其特征在于，还包括环境温度传感器和日照传感器；
所述环境温度传感器和所述日照传感器均安装在输电线路杆塔上，分别用于测量环境温度和日照强度；并将测量的所述环境温度和日照强度通过双层屏蔽线发送至所述中央数据处理单元；
所述中央数据处理单元将所述环境温度和日照强度进行模数转换，打包后通过无线网络发送至后台分析系统；
所述后台分析系统利用转换后的所述环境温度和日照强度对导线温度进行补偿。

5、  根据权利要求4所述的特高压输电线路导线测温系统，其特征在于，所述环境温度传感器和日照强度传感器通过蓄电池供电，所述蓄电池通过太阳能电池板进行充电。

6、  根据权利要求1所述的特高压输电线路导线测温系统，其特征在于，所述双层屏蔽线的外层屏蔽在输电铁塔的绝缘子的铁头接地；
所述双层屏蔽线的内层屏蔽在传感器位置接地。

7、  根据权利要求4所述的特高压输电线路导线测温系统，其特征在于，所述导线温度传感器的测量范围为：-55℃～+125℃；精度为：±0.5℃；所述环境温度传感器的测量范围为：-50℃～+75℃，灵敏度为：0.5℃。

8、  根据权利要求5所述的特高压输电线路测温系统，其特征在于，所述后台分析系统利用所述温度以及输电线路设计参数计算不同温度时导线允许的输送容量具体为：R＝W+Ld+g*V；
其中，R代表导线允许的输送容量；W代表导线测量温度；Ld代表环境温度参数；g代表线路分裂数；V代表电压等级。

9、  根据权利要求4所述的特高压输电线路导线测温系统，其特征在于，所述导线温度传感器、环境温度传感器和日照强度传感器的外部均设有屏蔽盒，用于避免特高压强电磁场的干扰。

10、  根据权利要求1所述的特高压输电线路导线测温系统，其特征在于，所述无线通讯网络为全球移动通讯系统、码分多址或通用分组无线业务。

一种特高压输电线路导线监测系统
技术领域
本发明涉及特高压技术领域，特别涉及一种特高压输电线路导线监测系统。
背景技术
由于我国可开发的水电资源近2/3在西部，煤炭资源的2/3在山西、陕西和内蒙古；但是我国2/3的用电负荷却分布在东部沿海和京广铁路沿线以东的经济发达地区。这样，就需要把能源基地发电的电量输送至电力需求大的中东部地区。
为了减少输电损耗，提高输电质量，我国目前开始研制特高压输电技术。特高压交流输电，是指1000kV及以上电压等级的交流输电工程及相关技术。特高压输电技术具有远距离、大容量、低损耗和经济性等特点。
但是，特高压输电线路的电压等级很高，这样就需要监测特高压输电线路的导线输送容量是否正常，以免发生输电故障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种特高压输电线路导线监测系统，能够监测特高压输电线路的导线输送容量是否正常。
本发明提供一种特高压输电线路导线测温监测系统，包括导线温度传感器、中央数据处理单元和后台分析系统；
所述导线温度传感器安装在导线节点处或金具上，用于测量导线的温度，并通过无线通讯网络将所述温度发送至所述中央数据处理单元；
所述中央数据处理单元，用于将所述温度进行模数转换，打包后通过无线通讯网络发送至所述后台分析系统；
所述后台分析系统，用于利用所述温度以及输电线路设计参数计算不同温度时导线允许的输送容量，当导线的输送容量达到上限危险临界值时，发出报警信息。
优选地，所述导线温度传感器安装在导线节点处或金具上具体为：
所述导线温度传感器通过底座固定在导线节点处或金具上。
优选地，所述导线温度传感器通过导线取电装置进行供电，所述导线取电装置安装在导线上。
优选地，还包括环境温度传感器和日照传感器；
所述环境温度传感器和所述日照传感器均安装在输电线路杆塔上，分别用于测量环境温度和日照强度；并将测量的所述环境温度和日照强度通过双层屏蔽线发送至所述中央数据处理单元；
所述中央数据处理单元将所述环境温度和日照强度进行模数转换，打包后通过无线网络发送至后台分析系统；
所述后台分析系统利用转换后的所述环境温度和日照强度对导线温度进行补偿。
优选地，所述环境温度传感器和日照强度传感器通过蓄电池供电，所述蓄电池通过太阳能电池板进行充电。
优选地，所述双层屏蔽线的外层屏蔽在输电铁塔的绝缘子的铁头接地；
所述双层屏蔽线的内层屏蔽在传感器位置接地。
优选地，所述导线温度传感器的测量范围为：-55℃～+125℃；精度为：±0.5℃；所述环境温度传感器的测量范围为：-50℃～+75℃，灵敏度为：0.5℃。
优选地，所述后台分析系统利用所述温度以及输电线路设计参数计算不同温度时导线允许的输送容量具体为：R＝W+Ld+g*V；
其中，R代表导线允许的输送容量；W代表导线测量温度；Ld代表环境温度参数；g代表线路分裂数；V代表电压等级。
优选地，所述导线温度传感器、环境温度传感器和日照强度传感器的外部均设有屏蔽盒，用于避免特高压强电磁场的干扰。
优选地，所述无线通讯网络为全球移动通讯系统、码分多址或通用分组无线业务。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的特高压输电线路导线监测系统，输电导线或金具上设置导线温度传感器用来测量导线的温度，通过无线通讯网络发送所述温度至中央数据处理单元，中央数据处理单元通过无线通信网络发送转换后的温度至后台分析系统。后台分析系统计算不同温度时导线的输送容量是否超过上限危险临界值，如果是，则发出报警信息。电路调度人员可以及时采取补救措施。这样可以确保特高压输电线路的正常运行。
附图说明
图1是本发明特高压输电线路导线监测系统第一实施例示意图；
图2是本发明特高压输电线路导线监测系统第二实施例示意图；
图3是本发明特高压输电线路导线监测系统电源原理图；
图4是本发明特高压输电线路导线监测系统微处理器芯片图；
图5是本发明特高压输电线路导线监测系统时钟电路图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
参见图1，该图为本发明特高压输电线路导线监测系统第一实施例示意图。
本发明实施例提供一种特高压输电线路导线测温监测系统，包括导线温度传感器101、中央数据处理单元102和后台分析系统103。
所述导线温度传感器101安装在导线节点处或金具上，用于测量导线的温度，并通过双层屏蔽线发送所述温度至所述中央数据处理单元102。
所述导线温度传感器通过底座固定在导线节点处或金具上。
需要说明的是，所述导线温度传感器在输电线路上设置至少两个，隔一端距离设置一个或一条线上安装一个。
本实施例中采用的导线温度传感器的特点为：
导线温度传感器内置天线，并且体积小，功耗低。并且该传感器带有自动识别功能，可以结合无线通讯网络。本实施例中采用的导线温度传感器的工作原理为：
无线温度传感器工作原理：无线温度传感器用于测量带电物体表面的温度，如导线及高压开关柜内的裸露触点和母线连接处的运行温度。无线温度传感器安装于导线节点处测量导线表面的温度，并将测量结果通过无线通讯网络发送至中央数据处理单元102。本实施例中提供的所述导线温度传感器的测量范围为：-55℃～+125℃；精度为：±0.5℃。
由于采用双层屏蔽线将测量的温度发送至中央数据处理单元，因此可以屏蔽特高压强电磁场的干扰。
所述双层屏蔽线的外层屏蔽在输电铁塔的绝缘子的铁头接地；所述双层屏蔽线的内层屏蔽在所述传感器位置接地。
所述中央数据处理单元102，用于将所述温度进行模数转换，打包后通过无线通讯网络发送至所述后台分析系统103。
所述无线通讯网络包括全球移动通讯系统(GSM，Global System forMobile Communications)、码分多址(CDMA，Code-Division Multiple Access)或通用分组无线业务(GPRS，General Packet Radio Service)。
所述后台分析系统103，用于利用所述温度以及输电线路设计参数计算不同温度时导线允许的输送容量及导线温度，当导线的输送容量达到上限危险临界值时，发出报警信息。
所述后台分析系统利用所述温度以及输电线路设计参数计算不同温度时导线允许的输送容量具体为：R＝W+Ld+g*V；
其中，R代表导线允许的输送容量；W代表导线测量温度；Ld代表环境温度参数；g代表线路分裂数；V代表电压等级。
本实施例提供的特高压输电线路导线监测系统可以实时测量导线的温度，并可以计算出不同导线温度时导线允许的输送容量，当输送容量达到上限危险临界值时，发出报警信息，输电线路调度人员可以及时采取安全措施，从而保障特高点电网的安全运行。
以上实施例提供的特高压输电线路导线监测系统测量的导线温度信号在传输过程中采用双层屏蔽线可以防止特高压强电磁场的干扰，从而使导线温度测量准确。
参见图2，该图为本发明特高压输电线路导线监测系统第二实施例示意图。
本实施例提供的特高压输电线路导线监测系统除了包括导线温度传感器101外，还包括环境温度传感器201和日照强度传感器202。
所述环境温度传感器201和所述日照强度传感器202均安装在输电线路杆塔上，分别用于测量环境温度和日照强度；并将测量的所述环境温度和日照强度通过双层屏蔽线发送至所述中央数据处理单元102。
需要说明的是，环境温度传感器和日照强度传感器中的双层屏蔽线的连接方式与导线温度传感器中的连接方式相同，在此不再赘述。
本发明实施例中所有传感器的所有外漏信号线缆均采用双层屏蔽线。并且，对于每个传感器的输入接口，均采用了防渗、防干扰等措施，具体为：在传感器接口处采用屏蔽环及铝箔胶带以确保接口的可靠性。
所述中央数据处理单元102将所述环境温度和日照强度进行模数转换并进行打包后通过无线网络发送至后台分析系统103。
由于导线温度随着日照强度和环境温度的变化而变化。因此，所述后台分析系统103利用转换后的所述环境温度和日照强度对导线温度进行补偿。
所述环境温度传感器的测量范围为：-50℃～+75℃，灵敏度为：0.5℃。
需要说明的是，所述导线温度传感器外设有屏蔽盒，用于避免特高压强电磁场的干扰。
所述环境温度传感器和日照强度传感器通过蓄电池供电，所述蓄电池通过太阳能电池板进行充电。
由于导线温度传感器安装在导线节点或金具上，而不是像环境温度传感器似的安装在杆塔上，因此导线温度传感器不能采用蓄电池供电，本实施例的导线温度传感器利用导线取电装置。所述导线取电装置安装在导线上，直接从导线上取电来为导线温度传感器供电。
参见图3，该图为本发明特高压输电线路导线监测系统电源原理图。
电源转换芯片的管脚1和管脚2短接后分别连接电容C17的一端和接地，管脚3和管脚4短接后分别连接电容C17的另一端和供电电源正极BAT+，管脚5、管脚6和管脚7短接后分别连接滤波电容C19的一端和VCC，滤波电容C19的另一端接地。
将供电电源BAT+转化为特高压输电线路导线测温监测系统需要的电压量，为特高压输电线路导线测温监测系统提供一个稳定的工作电压，并减少外界干扰对装置的影响。
参见图4，该图为本发明特高压输电线路导线监测系统微处理器芯片图。
本发明实施例采用的微处理器优选MSP430芯片。
MSP430是具有超低功耗特点的16位单片机，本实施例优选MSP430F149，其功耗电流达到了mA级。
MSP430是功能强大的CPU内核：16位CPU和高效的RISC指令系统，无外扩的数据地址总线，在8MHz时可达到125ns的指令周期，具有16个快速响应中断，能及时处理各种紧急事件。并且MSP430具有丰富的功能模块：12位的A/D转换器。芯片MSP430工作在1.8～3.6V电压下，有正常工作模式AM和4种低功耗工作模式，即LPM1、LPM2、LPM3、LPM4模式。
微处理器可以方便地在各种工作模式之间切换。在实际应用环境中，系统可根据现场不同的运行情况对装置的工作模式进行随时切换。
工作模式有高效模式：在监测中发现线路有异常情况时提高工作频率。
正常模式：此模式说明系统工作一切正常，监测的线路无异常情况发生。
低功耗模式：系统处于自动保护模式。
参见图5，该图为本发明特高压输电线路导线监测系统时钟电路图。
本发明实施例还为特高压输电线路导线监测系统提供了时钟电路，为系统提供一个时间基准。
如图5所示，时钟芯片的管脚1连接电源VCC，管脚2和管脚3分别连接振荡器的两端，管脚4接地。
时钟芯片的管脚5、管脚6、管脚7分别连接图4微处理器的管脚17、管脚18管脚22。
本发明实施例提供的特高压输电线路导线监测系统不但通过导线温度传感器测量导线的温度，而且还设置了环境温度传感器和日照强度传感器一并测量环境的温度和日照强度，综合考虑环境温度和日照强度对导线温度的影响，从而准确测量导线温度，并且微处理器还结合输电线路设计参数及导线物理特性计算不同导线温度时导线允许的输送容量，这样可以在导线输送容量达到上限危险临界值时，发出报警信息，线路调度人员及时采取措施，保证特高压输电线路的安全运行。
本发明实施例提供的特高压输电线路导线监测系统采用的所有传感器的所有外漏信号线缆均采用双层屏蔽线，其中外层屏蔽在靠近铁塔绝缘子的铁头接地，而内层屏蔽在测温系统位置接地。对于传感器的输入接口，也采用了防渗、防干扰、防雷击等措施，确保接口的可靠性。系统工作环境除了有强电场干扰外，还存在强磁场干扰，所以系统特别采用双层屏蔽线引入采集到的信号和屏蔽盒内层隔离的方法，防止特高压强磁场干扰。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。