基于次声波原理的输电线路弧垂测量系统技术方案

基于次声波原理的输电线路弧垂测量系统，包括设置于输电导线上的、位于线路最低处的发射装置A，安装在塔杆上的第一接收装置B、第二接收装置C，所述发射装置A包括第一处理器模块，第一处理器模块连接第一无线传输模块、次声波发生模块。所述第一接收装置B包括第二处理器模块，第二处理器模块连接第二无线传输模块、第一次声波接收模块、GPRS移动通讯模块。所述第二接收装置C包括第三处理器模块，第三处理器模块连接第三无线传输模块、第二次声波接收模块。本发明专利技术能实时监测高压输电线路的弧垂变化，并能将监测数据传输到后台监测中心，确保电力线路安全运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一种基于次声波原理的输电线路弧垂测量系统，涉及输电线路设计领域。
技术介绍
弧垂是线路设计及运行维护中的重要参数之一，随着电力系统建设的发展，对高压架空线路弧垂测量精度要求越来越高。当输电线路弧垂达到一定程度，会发生对地闪络严重危害输电系统的安全。弧垂是指在平坦地面上，相邻两基电杆上导线悬挂高度相同时，导线最低点与两悬挂点间连线的垂直距离。如果导线在相邻两电杆上的悬挂点高度不相同，此时，在一个档距内将出现两个弧垂，即导线的两个悬挂点至导线最低点有两个垂直距尚，称为最大弧垂和最小弧垂。现有技术中线路弧垂测量主要有四种方式: 1)、通过测量线路受力来计算线路弧垂。如使用光纤光栅应力传感器测量受力，光纤光栅传感器置于应变连接件内，该应变连接件设置于耐张塔和绝缘子串之间。通过光纤光栅应力传感器能精确测量应变连接件所受张力，再通过计算公式计算相应弧垂。这种方式使能够计算出弧垂，但是弧垂的精度与张力和转换公式的准确信密切相关，在线路受到风吹或覆冰的情况下，张力会发生变化，这会对线路测量造成一定影响。2)、使用搭载GPS、高度计、测距仪的飞机测量线路的对地距离等数据。避免了徒步地面作业，减小了弧垂测量的工时和劳动强度；相对于原始测量方式，较大简化了弧垂测量操作，提高了效率和准确性。但是这种方式对操作员要求较高，而且在运动过程中进行测量，还是会有一定误差。3)、采用激光或者超声波测距来测量线路对地高度的方式进行弧垂测量。该方法，能够很精确的测量线路最低点到水平地面的距离，再用杆塔的高度与测量高度算出弧垂。但是在两个杆塔之间的地段不是水平的，而是低洼或者小高地，那么测量就会有误差，从而算出的弧垂会有误差。4)、利用图像分析来计算弧垂。该方法就是利用摄像设备对线路进行拍照，再通过一定算法来计算弧垂的高度。该方法对拍摄的图片角度要求很高，适应性不是很好，而且计算精度与算法选取有很大关系。
技术实现思路
本专利技术公开了一种基于次声波原理的输电线路弧垂测量系统，利用次声波发生装置、次声波接收装置，将采集到的弧垂信息传递给中央处理单元，再由中央处理单元进行计算获得输电导线弧垂值。本专利技术能实时监测高压输电线路的弧垂变化，并能将监测数据传输到后台监测中心，确保电力线路安全运行。基于次声波原理的输电线路弧垂测量系统，包括设置于输电线路上的、位于线路最低处的发射装置A，安装在塔杆上的第一接收装置B、第二接收装置C，所述发射装置A包括第一处理器模块，第一处理器模块连接第一无线传输模块、次声波发生模块。所述第一接收装置B包括第二处理器模块，第二处理器模块连接第二无线传输模块、第一次声波接收模块、GPRS移动通讯模块。所述第二接收装置C包括第三处理器模块，第三处理器模块连接第三无线传输模块、第二次声波接收模块。所述次声波发生模块用于产生18HZ的次声波，该次声波发生模块包括555芯片Ul、功率放大芯片U2、电阻R1~R7、电容Cl~ C8、扬声器LXSl，555芯片U1、电阻R1~R5、电容Cl- C5连接组成18HZ的正弦波发生电路；功率放大芯片U2、电阻R6、电阻R7、电容C6~ C8连接组成功率放大电路，该功率放大电路用于放大18HZ的正弦波信号，放大18HZ的正弦波信号驱动扬声器LXSl产生18HZ的次声波。所述第一次声波接收模块接收到18HZ的次声波时，将正弦的次声信号转换为方波信号，方波信号传输到第二处理器模块中，第二处理器模块检测到方波信号的高电平，判断次声信号接受成功。所述第一次声波接收模块、第二次声波接收模块均包括依次连接的:次声波接受传感器电路、第一级放大电路、带通滤波电路、第二级放大电路、比较器电路。所述GPRS移动通讯模块连接监控中心，第二处理器模块通过GPRS移动通讯模块与监控中心进行数据交换。所述第一处理器模块连接外围指示灯电路，外围指示灯电路包括电阻R9、三极管Q1、电阻R11、发光二极管Dl依次连接构成的红色指示灯电路；以及电阻R10、三极管Q2、电阻R12、发光二极管D2依次连接构成的绿色指示灯电路。所述第二处理器模块连接外围指示灯电路，外围指示灯电路包括电阻R13、三极管Q3、电阻R14、发光二极管D3依次连接构成的红色指示灯电路；以及电阻R15、三极管Q4、电阻R16、发光二极管D4依次连接构成的绿色指示灯电路。所述第一处理器模块、第二处理器模块、第三处理器模块均为Atmegaie微处理器。所述第一无线传输模块、第二无线传输模块、第三无线传输模块均为NRF903无线传输模块。本专利技术一种基于次声波原理的输电线路弧垂测量系统，技术效果如下: 1)、测量灵活，在线路最低处安装发射装置后，而接收装置可以安装在杆塔上的任意位置； 2、测量准确性好，由于次声波可以穿透大气、海水、土壤，而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物，不易发生反射，可以不用考测量点是否有障碍物和波反射对测量造成的干扰； 3)、采用三个点，以三角形原理计算弧垂，有比较高的计算精度，而不会受地形影响4)、能够实时在线检测，上述测量的数据会通过GPRS移动数据上传到监控中心。【附图说明】图1为本专利技术的测量原理图； 图2为本专利技术的测量系统结构示意图； 图3为本专利技术的发射装置内部连接示意图； 图4为本专利技术的发射装置电路图； 图5为本专利技术的次声波发生模块电路图； 图6为本专利技术的第一接收装置B内部连接示意图； 图7为本专利技术的第二接收装置C内部连接示意图。图8为本专利技术的第一接收装置B电路图； 图9为本专利技术的第一次声波接收模块、第二次声波接收模块电路图； 图10为本专利技术的GPRS移动通讯模块电路图。【具体实施方式】原理分析: 基于次声波原理的输电线路弧垂测量系统，能够在多变的环境下，准确测量线路的弧垂。本专利技术采用三角形模型，通过测量每个边的长度来计算线路弧垂。并采用次声波结合无线电波的技术测量任意两个点之间的距离。采用次声波而非超声波是因为次声波由于频率低、波长长，因此次声波具有极强的穿透力，不仅可以穿透大气、海水、土壤，而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物，不易发生反射，而且方向性不强。所以有利于A、B两点之间直线测距，而不用考虑A、B两点之间障碍，而且不需要将声波发射点和接收点的设在同一条线上。还可以设置多个接收点C、D等，同时接收A的次声波，可以同时测量距离‘、Lac,k。所以这非常有利于本专利技术装置，同时要测量I个点到另外两个点的距离。A、B两点距离测量原理是在A点处装设发射装置A，在B点处装设接收装置。A点处装置同时发射无线电波和次声波，由于无线电波传播以光速传播，所以在B点处装置在瞬间就接收到无线电波信号，然后启动计时，直到接收到次声波，停止计时，得到时间t，再利用公式t*340得到A、B两点之间的距离。实施例: 如图1所示，本专利技术采用三角形关系，在输电线路2上设置了 A、B、C三个点。A点位于线路最低处，安装了发射装置A，B、C位于杆塔I任意两点安装了第一接收装置B、第二接收装置C。B、C两点之间长度LBC、LCQ、LBQ、H在是已知的长度量。‘、Lac为未知量，通过A、B、C三个装置测量得到。则对于三角形ABC，已知三边长度，可得到: cosB- (Lab +Lcb _Lac ) / (本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于次声波原理的输电线路弧垂测量系统，包括设置于输电线路（2）上的、位于线路最低处的发射装置A，安装在塔杆（1）上的第一接收装置B、第二接收装置C，其特征在于，所述发射装置A包括第一处理器模块，第一处理器模块连接第一无线传输模块、次声波发生模块；所述第一接收装置B包括第二处理器模块，第二处理器模块连接第二无线传输模块、第一次声波接收模块、GPRS移动通讯模块；所述第二接收装置C包括第三处理器模块，第三处理器模块连接第三无线传输模块、第二次声波接收模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐浩，张昭，张坤，王楚雄，周晓霞，甘齐峰，李廷，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42