一种基于北斗通信系统电塔倾斜监测系统技术方案

本发明专利技术涉及输电线路监测技术，具体是一种基于北斗通信系统电塔倾斜监测系统，包括测量天线、ARM处理器、太阳能光伏供电系统和北斗天璇传输型用户机，所述的测量天线安装在电塔上并与北斗卫星之间通过无线电波传送数据，所述的ARM处理器用于接收和处理所述测量天线监测的信号数据，所述的太阳能光伏供电系统为所述的测量天线、ARM处理器提供电源，所述的北斗天璇传输型用户机通过北斗卫星接收到ARM处理器处理的数据。本发明专利技术能够及时了解运行电塔的安全、可靠状况，根据倾斜监测数据发展趋势，对超标电塔倾斜状况及时进行多种方式预报警，指导检修和维护，提醒运行维护人员加固地基，防止倒塔事故发生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及输电线路监测技术，具体是一种基于北斗通信系统电塔倾斜监测系统。
技术介绍
随着我国经济的迅猛发展，电力系统的输电线路越来越复杂庞大。一旦发生故障和事故，势必造成电力环网重、特大安全事故的发生，给国家带来严重的经济损失，甚至造成社会不安定。所以，实时监测电力杆塔倾斜状态的变化趋势，并提前预警，有有重大意义和必要性。输电线路基本上都采用架空线路，由于线路架设在空中，需要承受自重、风力、暴雨和冰雪等机械力的作用、风沙和地质灾害等影响，运行条件十分恶劣。在沙漠地带、高盐土质区、采空区和山地滑坡区等不良地质区，在重力、应力、自然力扰动作用下，杆塔地基容易变形，导致杆塔倾斜、甚至倒塔断线，使供电线路陷于瘫痪，严重影响人们的生产生活，造成巨大损失。
技术实现思路
本专利技术提供一种有效解决了输电线路在线监测的难点问题，实现数字化、无人值守电站的理想解决方案的基于北斗通信系统电塔倾斜监测系统。为解决上述技术问题，本专利技术采取如下技术方案: 一种基于北斗通信系统电塔倾斜监测系统，包括测量天线、ARM处理器、太阳能光伏供电系统和北斗天璇传输型用户机，所述的测量天线安装在电塔上并与北斗卫星之间通过无线电波传送数据，所述的ARM处理器用于接收和处理所述测量天线监测的信号数据，所述的太阳能光伏供电系统为所述的测量天线、ARM处理器提供电源，所述的北斗天璇传输型用户机通过北斗卫星接收到ARM处理器处理的数据。优选地，所述的测量天线为含带通滤波器的低噪声放大器的双星双频零相位中心介质天线。优选地，所述的双星双频零相位中心介质天线的相位中心< 2.5mm，增益为26DB，其底座为金属铝座，天线外罩具有防水、防紫外线功能。优选地，所述的太阳能光伏供电系统包括太阳能光伏板和蓄电池，其中太阳能光伏板给蓄电池充电。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为: 本专利技术一种基于北斗通信系统电塔倾斜监测系统可以实时监测杆塔倾斜情况，及时了解运行杆塔的安全、可靠状况，根据倾斜监测数据发展趋势，对超标杆塔倾斜状况及时进行多种方式预报警，指导检修和维护，提醒运行维护人员加固地基，防止倒塔事故发生。【附图说明】图1为本专利技术电路模块连接结构示意图； 图2为高压电塔三角架抽象的几何模型； 图3为A’ B’ C ’平面的法向量计算公式； 图4为A’ B’ C ’平面的法向量计算公式； 图5为转换关系示意图； 图6为大地坐标BLH到ECEF坐标XYZ的转换公式； 图7为本专利技术北斗测量杆塔倾斜抽象的几何模型； 图8为本专利技术北斗测量杆塔倾斜计算公式。【具体实施方式】参见附图1-图8所示，一种基于北斗通信系统电塔倾斜监测系统，包括测量天线、ARM处理器、太阳能光伏供电系统和北斗天璇传输型用户机，所述的测量天线安装在电塔上并与北斗卫星之间通过无线电波传送数据，所述的ARM处理器用于接收和处理所述测量天线监测的信号数据，所述的太阳能光伏供电系统为所述的测量天线、ARM处理器提供电源，所述的北斗天璇传输型用户机通过北斗卫星接收到ARM处理器处理的数据。优选地，所述的测量天线为含带通滤波器的低噪声放大器的双星双频零相位中心介质天线。优选地，所述的双星双频零相位中心介质天线的相位中心彡2.5mm，增益为26DB，其底座为金属铝座，天线外罩具有防水、防紫外线功能。优选地，所述的太阳能光伏供电系统包括太阳能光伏板和蓄电池，其中太阳能光伏板给蓄电池充电。本专利技术通过安装在电塔上的测量天线，本测量天线选用的是含带通滤波器的低噪声放大器的双星双频零相位中心介质天线，通过多级滤波器滤除干扰信号，保证在恶劣电磁环境下正常工作；同时天线的相位中心彡2.5mm，增益为26DB，具有垂直面大角度范围内相位中心稳定的特点；测量天线通过监测所在位置电塔的空间位置，经过ARM处理器进行数据分析判定，然后将分析后的数据通过测量天线发送给北斗卫星，北斗卫星将此信号传送到北斗天璇传输型用户机，实现24小时无间断监控。本专利技术北斗测量杆塔倾斜计算方法及原理如下: 1、首选将在高压电塔三角架的三个顶点分别放置三个测量天线，根据三个测量天线的定位结果推算高压电塔的倾斜角(测量天线的定位结果以大地坐标经玮高来表示)。2、根据步骤I描述，将其抽象为如图2所示的几何模型:将高压电塔抽象为图中的I ’，三角架的三个顶点分别抽象为图2中的A’、B’、C ’为高压电塔的倾斜角；在步骤I中提到的问题描述如下:已知 I I I A’(B，L ,H )，2 2 2 B’(B，L ,H )，3 3 3 C’(B，L，H )，1 ’与A’B’C’构成的平面是垂直的，求I ’的倾斜角即求I ’与水平面的夹角，求I ’与水平面的夹角即求由A’B’C’构成的平面的法向量与水平面的夹角。3、以A’点为参考点建立水平面坐标系(ENUxyz坐标系):以A’点为原点，在水平面内以其东向和北向分别为X轴和y轴，以垂直于水平面指向天向的方向为z轴。则A’在该坐标系内的坐标为(0，0，0)。假设B’、C ’在E N U X y z坐标系内的坐标分别为 2 22 (，，)ENUXYZ、3 33 (，，) ENUXYZ，下面求 A’B’C ’ 平面的法向量:向量 222 (，，)ENUA’B’XYZ，向量 333 (，，)ENUA’C’XYZ，则A’B’C ’平面的法向量为图3和图4计算公式。 4、接下来的关键问题是解决2 2 2 B’(B，L，H )至IJ2 2 2 (，，)E N U X Y Z以及3 3 3 C’(B，L ,H )到3 3 3 (，，) ENUXYZ的转换。现引入地心地固坐标系(ECEF坐标系)，先将大地坐标BLH (B为玮度，L为经度，H为高程)转换到ECEF坐标XYZ，转换关系如图5所示。大地坐标BLH到ECEF坐标XYZ的转换如图6所示:其中a为参考椭球(CGCS2000)的半长轴，e为参考椭球(CGCS2000)的离心率。ECEF坐标XYZ到E N U x y z坐标的转换: 如图5所示，假设P (B，L，H)点为E N U X y z坐标系的原点，如图建立E NUxyZ 坐标系，XYZ构成ECEF直角坐标系。4、本专利技术北斗测量杆塔倾斜计算方法: 参见图7所示，S(BS，LS ,HS )点为所求点，根据步骤3方法可以求出S点在ECEF中的坐标xs，同时也可以求出P点在ECEF中的坐标X Po假设S在E NUxyz坐标系中的坐标为xl，通过图8公式即可完成杆塔倾斜角度的测量。 本专利技术能够实现对输电线路状态参数在线监测系统，对电线路的运行状态进行全天候的实时监视，以便对潜在故障作出及时预警并采措施避免故障发生，是提高电力系统运行安全性和可靠性的内在需要，具有重的意义。【主权项】1.一种基于北斗通信系统电塔倾斜监测系统，其特征在于:包括测量天线、ARM处理器、太阳能光伏供电系统和北斗天璇传输型用户机，所述的测量天线安装在电塔上并与北斗卫星之间通过无线电波传送数据，所述的ARM处理器用于接收和处理所述测量天线监测的信号数据，所述的太阳能光伏供电系统为所述的测量天线、ARM处理器提供电源，所述的北斗天璇传输型用户机通过北斗卫星接收到ARM处理器处理的数据。2.根据权利要求1所述的一种基于北本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于北斗通信系统电塔倾斜监测系统，其特征在于：包括测量天线、ARM处理器、太阳能光伏供电系统和北斗天璇传输型用户机，所述的测量天线安装在电塔上并与北斗卫星之间通过无线电波传送数据，所述的ARM处理器用于接收和处理所述测量天线监测的信号数据，所述的太阳能光伏供电系统为所述的测量天线、ARM处理器提供电源，所述的北斗天璇传输型用户机通过北斗卫星接收到ARM处理器处理的数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阮法，金少，
申请(专利权)人：安徽彼德森电气设备有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34