一种输电线路弧垂在线监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种输电线路弧垂在线监测方法，其首先在相邻两杆塔之间的导线上安装靠近一杆塔的在线监测装置，利用激光测距仪测量相邻两杆塔顶端至地面的垂直距离以及两杆塔之间的水平距离并记录数据；对输电线路通电，在线监测装置采用导线互感取能的供电方式；测量的数据通过GPRS方式或手持机配置入在线监测装置中；利用倾角传感器测量导线一端相对水平面的倾角；在线监测装置中的微控制器采用精确弧垂计算方法计算出导线最低点距地面的高度；在线监测装置将位置、弧垂、方程、倾角信息组成一个数据帧，通过GPRS方式发送至远程服务器或互联网。本发明专利技术通过对输电线路进行数学建模，精确计算出最大弧垂值，有利于弧垂的在线监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统监控
，尤其是涉及一种输电线路弧垂在线监测方法 及装置。
技术介绍
输电线路弧垂是线路设计和运行的主要指标，关系到线路的运行安全，因此必须 控制在设计规定的范围内。输电线路弧垂随着运行时间增加和气候及沿线环境的变化而变 化，输电线路导线弧垂产生变化，会造成导线对地或对交跨物安全距离不能满足规程要求， 威胁线路的安全运行，甚至造成线路故障，给人们的生产生活带来巨大的经济损失和人身 安全威胁。因此，导线弧垂需要限制在一定范围之内，并且在线路的运行过程中能够实时监 测线路弧垂情况，以反映线路的运行情况，排除潜在的安全隐患，以便输电线路更加安全的 运行。目前，输电线路弧垂监测方法主要有：倾角测量法、温度测量法、张力测量法、雷达 测距、激光测距以及图像法等，其中温度和张力测量法需要获取架空线的初始运行条件，依 赖架空线状态方程进行求解计算，且受监测环境条件的变化有较大误差，雷达、激光测距以 及倾角法监测方法复杂，且对监测系统有较高的要求，造价昂贵，不利于大范围安装监测。 上述的测量方法均不能很好地实现实时在线测量，测量周期长，效率低，需要使用较多人 力，精度也会受到影响，因此有必要寻找一个简单方便的监测方法来实现输电线路架空线 的弧垂监测。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种输电线路弧垂在线监测方法，同时提 供一种精度高、操作简单、实用性强、费用低的输电线路弧垂在线监测装置。 为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案： -种输电线路弧垂在线监测方法，其包括以下步骤： 步骤S1、在相邻两杆塔之间的导线上安装在线监测装置，且此在线监测装置靠近 两杆塔中的其中一个，安装完成后，利用激光测距仪测量相邻两杆塔顶端至地面的垂直距 离以及两杆塔之间的水平距离并记录数据； 步骤S2、对输电线路通电，在线监测装置采用导线互感取能的供电方式； 步骤S3、将步骤Sl中测量的数据通过GPRS方式或手持机配置入在线监测装置 中； 步骤S4、利用在线监测装置中的倾角传感器测量导线一端相对水平面的倾角，倾 角的正切值即为该点的斜率，上述的导线一端指的是靠近在线监测装置安装位置的一端； 步骤S5、在线监测装置中的微控制器采用以下弧垂计算方法计算出导线最低点距 地面的高度：以相邻两杆塔之间的导线距地面最低点为原点建立X-y坐标系，获取导线的 悬链线方程；根据步骤Sl中测量的两杆塔的高度以及两杆塔之间的水平距离数据、步骤S4 中测量得到的导线一端的斜率、以及上述的导线悬链线方程，得到两杆塔之间的输电线路 的弧垂方程、以及导线最低点距两杆塔中的高度较高的杆塔顶端的垂直距离； 步骤S6、在线监测装置中的GPS模块采集在线监测装置的位置信息，然后在线监 测装置将位置信息、以及步骤S5中得到的弧垂信息、方程参数、倾角信息组成一个数据帧， 通过GPRS方式发送至远程服务器或互联网。 进一步地，步骤Sl中，在相邻两杆塔之间的导线两端的其中一端安装在线监测装 置，且在线监测装置靠近与导线此端相连接的杆塔，二者之间的距离以5~10cm。 进一步地，步骤SI中，相邻两杆塔之间的水平距离为30米~1500米。 进一步地，步骤S3中，将步骤Sl中测量的数据通过GPRS方式配置入在线监测装 置中：激光测距仪通过GPRS方式将步骤Sl中测量的两杆塔高度数据、水平距离及在线监测 装置的设备编号传输至远程服务器中，在线监测装置间隔性访问远程服务器，根据设备编 号向远程服务器请求两杆塔水平距离及高度信息，获取数据后写入自身的EEPROM中。 进一步地，步骤S3中，将步骤Sl中测量的数据通过手持机配置入在线监测装置 中，采用以下两种方式：技术人员在手持机中输入两杆塔高度及水平距离信息；或手持机 访问远程服务器获取上述信息，技术人员位于距在线监测装置小于30米范围内进行手动 无线配置杆塔高度及水平距离信息。 进一步地，步骤S4中，利用在线监测装置中的倾角传感器测量导线一端相对水平 面的倾角范围为一 60°~+60°。 进一步地，步骤S5中的悬链线方程包括以下步骤： 步骤S5. 1、以相邻两杆塔之间的导线距地面最低点为原点建立x-y坐标系； 步骤S5. 2、通过任取导线上的一点为对象进行受力分析，获取该点所承受拉力T 以及水平应力H; 步骤S5. 3、根据两杆塔之间导线的数学方程： 其中，P为导线单位长度所受重力，e为自然常数；建立x-y坐标系后， 获取导线的悬链线方程： 其中，a为悬链线系数。 接着根据上述的方程模型，计算求得未知量a的值。 首先通过数学分析及实际情况，得出a的值在0.000001至0.2之间。分析理由：a 的值决定了悬链线开口的张合程度，a越大，开口就越小。当a= 0. 000001时，通过matlab 模拟得出，在距坐标原点水平方向200米位置，y值仅仅是2cm，对于正常输电线路来说，这 已经是不可能做到的。所以a值最小值选取为0.00001。当a= 0.2时，通过matlab分析 得出：在距坐标原点水平方向10米，y值为15m，这在正常情况下也是不可能达到的。所以 实际中的a值一定为0. 000001~0. 2,a有且仅有一个值符合要求。 设定导线与两杆塔的连接点分别为A(X0,Y0)、B(X1，Yl)，A点杆塔顶端距地面的 垂直距离为H〇,B点杆塔顶端距地面的垂直距离为Hl，Hl>H0,两杆塔之间水平距离为L， 两杆塔之间的高度差为d，在线监测装置安装在靠近B点的位置，倾角传感器测量得到B点 的倾角为r，斜率为k=tan(r)，那么有以下数学模型： Xl-XO=L...................................................<4> Yl-YO=Hl-HO=d..................................................... <5> 可见，5个未知数XO、XI、YO、Yl、a，5个方程。 解方程，最终求得a的确切数值，这样就得到了两杆塔间导线以最低点为坐标原 点的方程曲线，即两杆塔之间的输电线路的具体轨迹方程。再根据公式〈3>求得Xl的具体 数值，在根据公式〈2>求得Yl数值，Yl为导线最低点（坐标原点）距杆塔与导线的连接点 B的垂直距离，YO为导线最低点（坐标原点）距杆塔与导线的连接点A的垂直距离，Hl减 去Yl的值即为该段导线最低点距地面的高度。 进一步地，远程服务器根据步骤S6中的数据结合地图软件建立三维立体图，进行 更加详细的分析。 一种输电线路弧垂在线监测装置，其包括在线监测装置壳体以及固定在输电线路 上的固定装置，固定装置包括两个半圆形硅钢片，两个半圆形硅钢片两端通过连接件连接 组成一个圆环形硅钢片，圆环形硅钢片的内径等于输电线路导线直径，圆环形硅钢片上缠 绕有感应线圈；在线监测装置壳体设置在固定装置上，壳体内设置有微控制器、倾角传感 器、存储器、电源模块、GPRS无线通讯模块、GPS模块和ZigBee无线模块，微控制器通过导线 分别与倾角传感器、存储器、电源模块、GPRS无线通讯模块、GPS模块和ZigBee无线模块连 接，为上述各个部件供电的电源模块包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电线路弧垂在线监测方法，其特征是：其包括以下步骤：步骤S1、在相邻两杆塔之间的导线上安装在线监测装置，且此在线监测装置靠近两杆塔中的其中一个，安装完成后，利用激光测距仪测量相邻两杆塔顶端至地面的垂直距离以及两杆塔之间的水平距离并记录数据；步骤S2、对输电线路通电，在线监测装置采用导线互感取能的供电方式；步骤S3、将步骤S1中测量的数据通过GPRS方式或手持机配置入在线监测装置中；步骤S4、利用在线监测装置中的倾角传感器测量导线一端相对水平面的倾角，倾角的正切值即为该点的斜率，上述的导线一端指的是靠近在线监测装置安装位置的一端；步骤S5、在线监测装置中的微控制器采用以下弧垂计算方法计算出导线最低点距地面的高度：以相邻两杆塔之间的导线距地面最低点为原点建立x—y坐标系，获取导线的悬链线方程；根据步骤S1中测量的两杆塔的高度以及两杆塔之间的水平距离数据、步骤S4中测量得到的导线一端的斜率、以及上述的导线悬链线方程，得到两杆塔之间的输电线路的弧垂方程、以及导线最低点距两杆塔中的高度较高的杆塔顶端的垂直距离；步骤S6、在线监测装置中的GPS模块采集在线监测装置的位置信息，然后在线监测装置将位置信息、以及步骤S5中得到的弧垂信息、方程参数、倾角信息组成一个数据帧，通过GPRS方式发送至远程服务器或互联网。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁英强，王飞虎，秦利涛，武吉庆，张毓琪，
申请(专利权)人：郑州信工智能化系统有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41