悬浮式架空输电线路在线监测系统及方法技术方案

悬浮式架空输电线路在线监测系统及方法，该系统包括悬浮式监测装置、主站系统；所述悬浮式监测装置包括主板模块、传感器模块、数据储存单元、悬浮模块、取电装置，通信模块、摄像模块、内径调节机构。主板模块分别与传感器模块、悬浮模块、摄像模块、通信模块，数据储存单元连接；悬浮模块与内径调节机构连接成一体。悬浮式监测装置用于采集输电导线各种气象条件、导线位移，并通过通信模块将数据传输至主站系统，通过主站系统中神经网络建立的模型，判断是否到达相应的预警阈值，对各种气象条件下输电导线舞动或覆冰进行在线监测。本发明专利技术一种悬浮式架空输电线路在线监测系统及方法，可通过调节内径变换机构，实现对不同外径输电线路进行检测时，监测装置的自适应调节，克服了传统导线固定监测设备不可调节的缺点，增加了本发明专利技术装置的通用性。

On-line Monitoring System and Method for Suspension Overhead Transmission Lines

【技术实现步骤摘要】
悬浮式架空输电线路在线监测系统及方法
本专利技术属于架空输电线工程领域，具体涉及一种悬浮式架空输电线路在线监测系统及方法。
技术介绍
随着我国智能电网发展，一批新的大容量、远距离架空输电线路即将建成，其线路安全性面临着新的挑战。大跨越架空输电线路通常跨越江海湖泊，气象恶劣的地区，遭受风雨、冰雪等复杂环境作用时，输电线会出现微风振动、舞动，甚至覆冰断线等安全问题，导致线路断股、金具损坏，甚至线塔倒塌等，会造成大面积停电，严重影响人们的生产生活和财产安全。因此，通过在线监测装置，监测输电线的微气象、温度、振动位移以及覆冰厚度等运行参数，成为输电线路安全预警的关键环节。输电线路在线监测系统一般由传感器感知层、数据传输层和系统运用层三部分组成。具体包括传感器系统、数据采集子系统、数据传输子系统、数据库子系统、数据处理与控制系统以及安全评价和预警子系统。通过各个层相互协调，实现系统的各种功能。目前，在传感器感知层面，传统的方法是通过悬挂在绝缘子串上的传感器或者直接固定于输电导线上监测装置，实时采集输电线路的运行状态参数。但是固定安装的监测装置往往会因输电线的微风振动、舞动以及温度热胀冷缩而发生松动，影响了传感器的正常使用，降低了监测装置使用寿命，增加了监测系统的维护成本。同时，监测装置松动后，偏离原固定位置，监测装置会随着输电线振动而发生滑移，碰触输电导线上的其他防振金具，影响输电线的安全。因此，为解决现有固定监测装置的易松动、稳定性差、耐久性低等缺点，亟待研发一种设计新颖、经久耐用、性能高效的智能输电线路长期在线监测装置和方法。
技术实现思路
为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种悬浮式架空输电线路在线监测系统及方法，可通过调节内径变换机构，实现对不同外径输电线路进行检测时，监测装置的自适应调节，克服了传统导线固定监测设备不可调节的缺点，增加了本专利技术装置的通用性。本专利技术采取的技术方案为：悬浮式架空输电线路在线监测系统，该系统包括悬浮式监测装置、主站系统；所述悬浮式监测装置包括主板模块、传感器模块、数据储存单元、悬浮模块、取电装置，通信模块、摄像模块、内径调节机构；主板模块分别与传感器模块、悬浮模块、摄像模块、通信模块，数据储存单元连接；悬浮模块与内径调节机构连接成一体；悬浮式监测装置用于采集输电导线各种气象条件、导线位移，并通过通信模块将数据传输至主站系统，通过主站系统中神经网络建立的模型，判断是否到达相应的预警阈值，对各种气象条件下输电导线舞动或覆冰进行在线监测。该系统还包括移动设备终端，指令与数据能够通过通信模块、主机系统、移动设备终端实现三者信息交互。所述主站系统包括云存储平台、人工智能分析预警子系统、用户交互界面。人工智能分析预警子系统，由覆冰预警模型和舞动预警模型组成，两种模型均为采用神经网络算法组建的预警模型；用户交互界面，由主站系统PC或者移动设备终端进行访问。所述悬浮模块包括霍尔传感器，位移传感器、控制器、执行器,所述执行器包括电磁铁、功率放大器；霍尔传感器用于获得磁感应强度，霍尔传感器连接主板模块，主板模块计算单元根据霍尔传感器获得的磁感应强度计算相对应的悬浮距离；位移传感器用于检测悬浮式监测装置偏离参考点的位移；位移传感器连接控制器，控制器将检测的位移变换成控制信号；控制器连接功率放大器，功率放大器将控制信号转换成为控制电流；功率放大器连接电磁铁，控制电流驱动电磁铁产生电磁力，从而驱动悬浮式监测装置返回到原平衡位置。所述悬浮模块还包括主机机身，主机机身内设置电源板、感应取电电源、锂电池，感应取电电源连接电源板、锂电池，电源板对感应取电电源进行整流滤波，电源板对锂电池进行充放电控制。所述内径调节机构包括卡盘槽、齿轮、卡盘齿轮、连接杆、伸缩杆、旋钮、螺杆、传动装置、限位卡槽。旋钮连接螺杆，螺杆与传动装置配合，传动装置上设置有齿轮，齿轮与卡盘齿轮啮合，卡盘齿轮设置有卡盘槽，卡盘槽呈弧形运动时产生一个径向推动力，带动伸缩杆收缩，连接杆两头分别连接伸缩杆、悬浮模块。限位卡槽用于放置输电导线，并通过主机机身一侧的开合螺栓闭合固定。所述传感器模块包括温度湿度传感器、风速风向传感器、日照强度传感器、非接触式位移传感器；数据储存单元用于存储传感器模块采集的数据信息，实现数据实时、定时两种传输方式，并能定时对监测信息进行备份。悬浮式架空输电线路在线监测方法，包括以下步骤：第一步：首先将悬浮模块的主机机身安装在输电导线上，开始旋转机身外侧旋钮，根据输电导线直径第一次初步调节悬浮模块内径，以便达到自适应的目的，同时也为调节最佳悬浮距离做准备。第二步：开启感应取电电源后，电源板对感应取电电源进行整流滤波，对锂电池进行充放电控制，并由锂电池辅助供电，提高设备运行可靠性。第三步：悬浮技术的应用需要最佳的悬浮距离，距离过大会增加电能消耗，悬浮式监测装置应与输电导线的距离控制在2mm至4mm之间，为达到最佳的悬浮距离，需要第二次精准的微调节。开启感应取电电源后，电源板为整体悬浮模块供电，主板模块计算单元根据霍尔传感器获得的磁感应强度计算相对应的悬浮距离；悬浮距离能在安装人员所携带的移动设备终端中显示，再次旋转旋钮微调悬浮模块，使得悬浮模块与输电导线之间的悬浮距离到达允许值内。第四步，当悬浮式监测装置工作时，由主板模块控制悬浮式监测装置，当悬浮式监测装置偏离其参考位置，这时位移传感器检测出偏离参考点的位移，控制器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将控制信号转换成为控制电流，驱动电磁铁产生电磁力，从而驱动悬浮式监测装置返回到原平衡位置。因此，不论受到向下或向上的扰动，悬浮式监测装置始终能处于稳定的平衡状态，从而使悬浮式监测装置悬浮于输电导线周围，避免了输电导线对监测设备的影响，提高了设备的可靠性，同时提升设备的耐久性。第五步，悬浮式监测装置在安装后，调试传感器模块和通信模块，运行正常后传感器模块采集温度湿度传感器、风速风向传感器、日照强度传感器、非接触式位移传感器采集的数据信息。数据存储单元用于存储传感器模块采集的数据信息，实现数据实时、定时两种传输方式，并可定时对监测信息进行备份，当数据信息传输丢失时，工作人员能够调取数据存储单元内的数据。第六步，将采集的图像、气象条件参数、导线特征参数，通过4G或5G信号传输到主站系统，在得到实时大数据后，依靠云计算技术存储数据，前期对导线特征参数、气象条件参数进行预处理后，创建神经网络，并对模型进行训练，调整模型精度，后期根据采集的实时大数据进行比对，实现覆冰和舞动状态预警。第七步，对于未发生覆冰或舞动情况时，判断当前微气象条件是否达到覆冰和舞动条件，若满足条件则提醒工作人员加强巡检工作，当覆冰和舞动发生时，会对覆冰厚度以及微气象进行分析，对未来一段时间内覆冰厚度或者舞动状态进行预测，并根据预警阈值发送相应的预警等级。本专利技术一种悬浮式架空输电线路在线监测系统及方法，技术效果如下：1：磁悬浮技术的运用，可将设备悬浮于导线表面，实现设备与导线零接触，减少同类接触式设备产品由导线热膨胀对监测设备造成的损伤，提高监测设备的耐久性。：本专利技术依托云存储结合人工智能构建的预警系统，为大量监测数据提供更有效的储存空间，实现实时数据测传输与监控，并能利用神经网络算法精准模型来提升预警的准确性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.悬浮式架空输电线路在线监测系统，其特征在于该系统包括悬浮式监测装置、主站系统；所述悬浮式监测装置包括主板模块（5）、传感器模块、数据储存单元（11）、悬浮模块、取电装置，通信模块（6）、摄像模块（8）、内径调节机构；主板模块（5）分别与传感器模块、悬浮模块、摄像模块（8）、通信模块（6），数据储存单元（11）连接；悬浮模块与内径调节机构连接成一体；悬浮式监测装置用于采集输电导线各种气象条件、导线位移，并通过通信模块6将数据传输至主站系统，通过主站系统中神经网络建立的模型，判断是否到达相应的预警阈值，对各种气象条件下输电导线舞动或覆冰进行在线监测。

【技术特征摘要】
1.悬浮式架空输电线路在线监测系统，其特征在于该系统包括悬浮式监测装置、主站系统；所述悬浮式监测装置包括主板模块（5）、传感器模块、数据储存单元（11）、悬浮模块、取电装置，通信模块（6）、摄像模块（8）、内径调节机构；主板模块（5）分别与传感器模块、悬浮模块、摄像模块（8）、通信模块（6），数据储存单元（11）连接；悬浮模块与内径调节机构连接成一体；悬浮式监测装置用于采集输电导线各种气象条件、导线位移，并通过通信模块6将数据传输至主站系统，通过主站系统中神经网络建立的模型，判断是否到达相应的预警阈值，对各种气象条件下输电导线舞动或覆冰进行在线监测。2.根据权利要求1所述悬浮式架空输电线路在线监测系统，其特征在于：该系统还包括移动设备终端，指令与数据能够通过通信模块（6）、主机系统、移动设备终端实现三者信息交互。3.根据权利要求1所述悬浮式架空输电线路在线监测系统，其特征在于：所述主站系统包括云存储平台、人工智能分析预警子系统、用户交互界面；人工智能分析预警子系统，由覆冰预警模型和舞动预警模型组成，两种模型均为采用神经网络算法组建的预警模型；用户交互界面，由主站系统PC或者移动设备终端进行访问。4.根据权利要求1所述悬浮式架空输电线路在线监测系统，其特征在于：所述悬浮模块包括霍尔传感器（20），位移传感器（16）、控制器（18）、执行器,所述执行器包括电磁铁（19）、功率放大器（17）；霍尔传感器（20）用于获得磁感应强度，霍尔传感器（20）连接主板模块（5），主板模块（5）计算单元根据霍尔传感器（20）获得的磁感应强度计算相对应的悬浮距离；位移传感器（16）用于检测悬浮式监测装置偏离参考点的位移；位移传感器（16）连接控制器（18），控制器（18）将检测的位移变换成控制信号；控制器（18）连接功率放大器（17），功率放大器（17）将控制信号转换成为控制电流；功率放大器（17）连接电磁铁（19），控制电流驱动电磁铁（19）产生电磁力，从而驱动悬浮式监测装置返回到原平衡位置。5.根据权利要求1所述悬浮式架空输电线路在线监测系统，其特征在于：所述悬浮模块还包括主机机身，主机机身内设置电源板（2）、感应取电电源（1）、锂电池（3），感应取电电源（1）连接电源板（2）、锂电池（3），电源板（2）对感应取电电源（1）进行整流滤波，电源板（2）对锂电池（3）进行充放电控制。6.根据权利要求1所述悬浮式架空输电线路在线监测系统，其特征在于：所述内径调节机构包括卡盘槽（22）、齿轮（23）、卡盘齿轮（24）、连接杆（25）、伸缩杆（26）、旋钮（28）、螺杆（29）、传动装置（30）、限位卡槽（31）；旋钮（28）连接螺杆（29），螺杆（29）与传动装置（30）配合，传动装置（30）上设置有齿轮（23），齿轮（23）与卡盘齿轮（24）啮合，卡盘齿轮（24）设...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪峰，毛锦伟，金旭光，黄伟，李萌，罗振宇，曾凡静，李春清，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42