500kV新型绝缘子污秽在线监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及避免工作人员登塔测量绝缘子盐密值的一种在线监测装置，具体为500kV新型绝缘子污秽在线监测装置，包括光纤传感器、温度传感器、湿度传感器、主控模块、数据通讯模块、数据采集模块、电源系统、电源电压检测模块和时钟模块；其中光纤传感器包括传感器芯子、激光器、第一连接器、第二连接器、第一自聚焦棒、第二自聚焦棒和光功率计，光功率计、温度传感器、温度传感器通过数据采集模块和主控模块连接，主控模块还和数据通讯模块、电源系统、时钟模块及电源电压检测模块连接。本实用新型专利技术采用了光技术测量法代替等值盐密法，有效避免了等值盐密法的各种缺点，保证了测量数据的精确有效，将原先测量绝缘子盐密从计划性测量转变为实时测量。

【技术实现步骤摘要】
500kV新型绝缘子污秽在线监测装置
本技术涉及避免工作人员登塔测量绝缘子盐密值的一种在线监测装置，具体为500kV新型绝缘子污秽在线监测装置。
技术介绍
山西煤炭工业发达，省内煤矿、焦炭、钢铁企业众多，输电线路经常穿越重污染区域，极易遭受工业污染或煤炭粉尘、灰尘、鸟粪和其他污染。高湿度条件，如雾、露、毛毛雨、雪和其他天气条件下绝缘子表面附着尘埃，其导电性能增强，漏电流随之显著增加，这可能会导致绝缘子表面污闪，为此，对绝缘子进行污秽测量，避免绝缘子积污发生污闪就显得十分重要。通常，输电线路中普遍采用等值盐密法测量绝缘子污秽程度，等值盐密法是用等值附盐密度来表征绝缘子的运行状态，等值附盐密度是只与绝缘子污移的成分和性质有关的静态参数。该方法使用时间最久，是目前最具权威性的测量方法，我国普遍采用这种方法确定绝缘子的污染程度，该方法最大的优点是直观易懂，但也不可避免地存在以下缺点：1）等值盐密法需要对所测量盐密的线路或变电站停电。2）测量过程一般需要将绝缘子拆卸到地面或运到实验室再进行测量，而在拆卸或运输的过程中，刮擦很难避免，这就可能导致测量结果不准确。虽然有单位研制出塔上绝缘子污移清洗工具，但明显操作难度大，且清洗效果也不易保证。3）等值盐密法需要工作人员将绝缘子表面的污移在水中清洗下來，盐密值则是通过测量水溶液的电导率换算得来。显然人工清洗无法保证清洗效果的一致性，因此会导致测量结果的分散性较大。而要测量饱和盐密，则必须对绝缘子进行多年的积污和多次测量，显然等值盐密法很难实现。4）测量时需投入大量人力物力，费时费力，且存在等价性问题。为此，建立一个污秽在线监测系统对重污染区绝缘子实时在线监测，以便运维人员及时对输电线路污秽水平进行分析，并制定合理的处理办法，既从根本上降低污闪事故发生的概率。这对保障电网安全可靠运行具有重大的现实意义。
技术实现思路
本技术提供了一种500kV新型绝缘子污秽在线监测装置，准确测量绝缘子盐密值，实时在线监测绝缘子污秽程度，达到输电线路污秽程度的状态评价的要求，有效避免了输电线路因绝缘子积污而发生的污闪事故，降低了现有作业人员劳动强度。本技术是通过以下技术方案解决以上技术问题的：500kV新型绝缘子污秽在线监测装置，包括光纤传感器、温度传感器、湿度传感器、主控模块、数据通讯模块、数据采集模块、电源系统、电源电压检测模块和时钟模块；其中光纤传感器包括传感器芯子、激光器、第一连接器、第二连接器、第一自聚焦棒、第二自聚焦棒和光功率计，激光器通过第一连接器、第一自聚焦棒和悬浮于空气中的传感器芯子的一端连接，传感器芯子另一端通过第二自聚焦棒、第二连接器和光功率计连接，光功率计、温度传感器、温度传感器通过数据采集模块和主控模块连接，主控模块还和数据通讯模块、电源系统、时钟模块及电源电压检测模块连接。上述的500kV新型绝缘子污秽在线监测装置，传感器芯子采用整体加温工艺制造的纯石英玻璃棒，纯石英玻璃棒为环形，纯石英玻璃棒的直径为4mm，环形弯曲半径为125mm。本装置利用光纤传感器、温度传感器和湿度传感器组成数据采集单元对绝缘子污秽程度进行采集并转换成数字信号传输给主控模块，再由主控模块利用数据通讯模块发送到运维人员手中，运维人员采用光技术测量法代替先有的等值盐密法，利用RBF神经网络对光感材料的光损耗率与表面污秽程度的数学关系分析盐密。本技术采用了光技术测量法代替等值盐密法，有效避免了等值盐密法的各种缺点，保证了测量数据的精确有效，将原先测量绝缘子盐密从计划性测量转变为实时测量。附图说明图1是本技术的硬件设计图。图2是本技术的供电系统图。图3是本技术的光纤传感器示意图。图中：1-电源系统，2-电源电压检测模块，3-时钟模块，4-主控模块，5-温度传感器，6-湿度传感器，7-光纤传感器，8-数据通讯模块，9-数据采集模块，10-传感器芯子，11-激光器，121-第一连接器，122-第二连接器，131-第一自聚焦棒，132-第二自聚焦棒，14-光功率计。具体实施方式下面结合附图对本技术进行详细说明。500kV新型绝缘子污秽在线监测装置终端包括光纤传感器7、温度传感器5、湿度传感器6、主控模块4、数据通讯模块8、数据采集模块9、电源系统1、电源电压检测模块2和时钟模块3。电源系统1采用太阳能电池板+蓄电池供电方式，电源电压检测模块对系统的耗能情况进行实时监测。硬件设计框图如图1所示，使用时将其固定在铁塔上即可。本技术釆用太阳能电池板蓄电池组合的设计，当阳光充足时，蓄电池由太阳能电池板充电，然后给负载提供稳定的供电，当阳光不足时则直接由蓄电池给负载供电，这种组合的设计保证了即使在没有阳光的情况下也能通过蓄电池维持系统正常运作。供电系统图如图2所示。光纤传感器采用激光光通量数据采集方式，采集到的数据经过数据采集模块9转换为相应幅值的电信号，然后经过主控模块将数据存储在相应的存储区flash。由于光纤传感器需全方位接受空气中的盐分等污秽物，因而传感器芯子10采用整体加温工艺制造的纯石英玻璃棒，并将其制成环形，装在绝缘子上。绝缘子底部装有圆形板，通过支撑金具使传感器芯子悬浮于空气中。光纤传感器的光源由激光器11产生，激光器11发出的光经第一连接器121、第一自聚焦棒131变成一束平行光，并按一定入射角进入传感器芯子10，衰减后的光经第二连接器122、第二自聚焦棒132进入光功率计14，光功率计14将衰减后的光转换为电信号。其中，光纤传感器需尽可能的减少因石英棒曲率而产生的损耗，增大石英棒因受污秽时产生的损耗响应，也就是说当有一定数量的光能在石英棒的表面传输时，石英棒受污秽时将产生衰减，污秽对光的强度将产生较大的影响，这就提高了光传感器对污秽的灵敏度。因此，本技术将石英棒的形状设计为：直径D为4mm，弯曲半径R为125mm，如图3所示。本系统的数据采集模块9采用16位Σ-Δ型转换器，型号为AD7706，采集到的温度、湿度、光通量等经信号调理电路后送入其中进行模数转换，再将得到的数字量送进主控模块4进行处理。主控模块4中芯片型号为STM32F107，数据通讯模块8采用GSM/GPRS模块，与主控模块4标准接口相连接。本文档来自技高网...

【技术保护点】
500kV新型绝缘子污秽在线监测装置，其特征在于包括光纤传感器（7）、温度传感器（5）、湿度传感器（6）、主控模块（4）、数据通讯模块（8）、数据采集模块（9）、电源系统（1）、电源电压检测模块（2）和时钟模块（3）；其中光纤传感器（7）包括传感器芯子（10）、激光器（11）、第一连接器（121）、第二连接器（122）、第一自聚焦棒（131）、第二自聚焦棒（132）和光功率计（14），激光器（11）通过第一连接器（121）、第一自聚焦棒（131）和悬浮于空气中的传感器芯子（10）的一端连接，传感器芯子（10）另一端通过第二自聚焦棒（132）、第二连接器（122）和光功率计（14）连接，光功率计（14）、温度传感器（5）、温度传感器（6）通过数据采集模块（9）和主控模块（4）连接，主控模块（4）还和数据通讯模块（8）、电源系统（1）、时钟模块（3）及电源电压检测模块（2）连接。

【技术特征摘要】
1.500kV新型绝缘子污秽在线监测装置，其特征在于包括光纤传感器（7）、温度传感器（5）、湿度传感器（6）、主控模块（4）、数据通讯模块（8）、数据采集模块（9）、电源系统（1）、电源电压检测模块（2）和时钟模块（3）；其中光纤传感器（7）包括传感器芯子（10）、激光器（11）、第一连接器（121）、第二连接器（122）、第一自聚焦棒（131）、第二自聚焦棒（132）和光功率计（14），激光器（11）通过第一连接器（121）、第一自聚焦棒（131）和悬浮于空气中的传感器芯子（10）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李路，郑博，董彦武，王慧刚，桑赵刚，白小保，高晋文，李昊阳，陈功，史彬，李勇，白健，王峰，赵亮，阎晨阳，苏杭，张舒然，张景沛，康文杰，何鹏杰，张娟，霍敏，张博然，任洋，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司检修分公司，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：山西,14