【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及输电线路，尤其涉及一种架空输电线路弧垂监测系统及方法。
技术介绍
1、随着电力行业的快速发展，架空输电线路作为电力传输的主要方式，其安全稳定运行对于保障国家能源安全和经济发展至关重要。然而，架空输电线路的弧垂问题一直是影响线路安全的重要因素之一。弧垂，即导线在自重和风力等外力作用下产生的下垂程度，其大小直接影响着线路的正常运行和安全性。
2、首先，弧垂的大小直接关系到线路的应力分布和杆塔的荷载。当弧垂过小时，线路的应力会显著增加，导致杆塔承受的压力增大，进而可能引发导线断裂、杆塔倒塌等严重事故。而弧垂过大时，导线与地面、交叉跨越物之间的安全距离会减小，增加了线路跳闸的风险，对电力系统的稳定运行构成威胁。
3、影响弧垂的因素众多，包括线路所受应力、周边环境温度、导线覆冰以及风速等。其中，环境温度是影响弧垂的关键因素之一。随着气温的变化，输电线路会发生热胀冷缩的现象，从而导致弧垂的相应变化。特别是在极端天气条件下，如高温酷暑或严寒冰雪，弧垂的变化会更加显著，对线路的安全运行构成严峻挑战。
4、此外，导线覆冰和强风也是导致弧垂变化的重要因素。在寒冷地区，导线容易覆冰，增加了线路的重量和应力，导致弧垂增大。而在强风作用下，线路会发生摇摆和舞动，进一步影响弧垂的大小和稳定性。
5、然而，传统的输电线路弧垂监测主要依赖人工携带经纬仪等地面观测设备或无人机等高空测量设备进行观测。这种方法不仅效率低下，而且受巡视周期的限制，难以满足实时性要求。同时，对人员的经验和操作技能依赖度较高，
6、因此，开发一种高效、准确、实时的输电线路弧垂监测技术显得尤为重要。通过实时监测弧垂的变化，及时发现并处理安全隐患，能够有效提升输电线路的安全运行水平，为电力系统的稳定供电提供有力保障。
技术实现思路
1、为此，本专利技术实施例提供了一种架空输电线路弧垂监测系统及方法，用于解决现有技术中传统的输电线路弧垂监测主要依赖人工携带经纬仪等地面观测设备或无人机等高空测量设备进行观测，不仅效率低下，而且受巡视周期的限制，难以满足实时性要求；同时，对人员的经验和操作技能依赖度较高，存在一定的误差和不确定性等问题。
2、为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种架空输电线路弧垂监测系统，该系统包括：
3、多组输电线路弧垂监测装置，所述输电线路弧垂监测装置由激光测距模块、通信模块、控制处理模块、感应取能模块组成；
4、所述激光测距模块， 用于采集输电线路上多个特征点位置数据，所述特征点位置数据包括激光测距模块所在监测点距离杆塔的水平距离及对地距离；
5、所述通信模块，包括第一通信单元和第二通信单元，用于数据传输；
6、所述控制处理模块，与所述激光测距模块通过所述第一通信单元连接，用于获取所述激光测距模块采集到的多个特征点位置数据，并结合两个相邻杆塔悬挂点的位置数据，通过曲线拟合获得输电线路的空间曲线方程，根据输电线路的空间曲线方程，通过计算获取输电线路最低点的弧垂数据；
7、所述感应取能模块，与所述激光测距模块、所述通信模块以及所述控制处理模块连接，用于利用输电线路周围感应的电磁能量获取电能，为所述激光测距模块、所述通信模块以及所述控制处理模块提供稳定的电源；
8、监测中心，与所述控制处理模块通过所述第二通信单元连接，用于接收所述控制处理模块上传的监测信息并下传控制信息，并对上传的数据信息进行诊断分析，接收所述控制处理模块计算得到的弧垂数据，并判断弧垂数据是否超过设定范围，如果是，则自动发送报警信息，提示工作人员及时采取相应措施，如果否，则输电线路运行正常。
9、优选地，所述激光测距模块包括两个激光测距传感器，其中一个激光测距传感器沿水平面布设，另一激光测距传感器垂直地面向下布设，分别测量监测点距离杆塔的水平距离及对地距离。
10、优选地，所述感应取能模块包括但不限于取能线圈、取能功率控制电路、储能电路、稳压调节电路。
11、优选地，所述感应取能模块采用分体式安装方式安装在输电线路上。
12、优选地，所述通信模块进行数据传输所采用的网络包括4g、5g、wifi网络。
13、本专利技术实施例还提供了一种架空输电线路弧垂监测方法，该方法采用上述所述的架空输电线路弧垂监测系统，实现输电线路弧垂监测，具体包括：
14、s1：在输电线路上均匀布置输电线路弧垂监测装置，所述输电线路弧垂监测装置由激光测距模块、通信模块、控制处理模块、感应取能模块组成；
15、s2：利用所述激光测距模块采集输电线路上多个特征点位置数据，所述特征点位置数据包括激光测距模块所在监测点距离杆塔的水平距离及对地距离；
16、s3：控制处理模块获取所述激光测距模块采集到的多个特征点位置数据，并结合两个相邻杆塔悬挂点的位置数据，通过曲线拟合获得输电线路的空间曲线方程；
17、s4：根据输电线路的空间曲线方程，通过计算获取输电线路最低点的弧垂数据；
18、s5：监控中心获取所述控制处理模块计算得到的弧垂数据，并判断弧垂数据是否超过设定范围，如果是，则自动发送报警信息，提示工作人员及时采取相应措施，如果否，则输电线路运行正常。
19、优选地，所述控制处理模块获取所述激光测距模块采集到的多个特征点位置数据，并结合两个相邻杆塔悬挂点的位置数据，通过曲线拟合获得输电线路的空间曲线方程，具体包括：
20、两个相邻杆塔间输电线路空间曲线方程表示为二维多项式：
21、；
22、式中，为输电线路点的纵坐标，为线路点的横坐标；、、为待定系数；
23、根据激光测距模块采集到的多个特征点位置数据，结合两个相邻杆塔悬挂点的位置数据，其中位置数据表示为，求近似曲线，使得近似曲线与输电线路空间曲线的偏差最小，近似曲线在点处的偏差表示为：
24、；
25、利用下述公式，通过求解偏差平方和最小值对输电线路进行曲线拟合，则求得输电线路方程系数、、，从而得到输电线路的空间曲线方程，其中公式表示为：
26、；
27、式中，为近似曲线在点处的偏差，为特征点的数量。
28、优选地，根据输电线路的空间曲线方程，通过计算获取输电线路最低点的弧垂数据，具体包括：
29、对输电线路空间曲线方程进行求导，令，获得输电线路最低点的坐标；
30、根据下式计算得到输电线路最低点的弧垂数据：
31、；
32、式中，为两个相邻杆塔间较低悬挂点处的呼高，为高差角。
33、本专利技术实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器、存储器和总线系统，所述处理器和存储器通过该总线系统相连，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于执行存储器存储的指令，以实现上述所述的架空输电线路弧垂监测方法。
34、本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种架空输电线路弧垂监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的架空输电线路弧垂监测系统，其特征在于，所述激光测距模块包括两个激光测距传感器，其中一个激光测距传感器沿水平面布设，另一激光测距传感器垂直地面向下布设，分别测量监测点距离杆塔的水平距离及对地距离。
3.根据权利要求1所述的架空输电线路弧垂监测系统，其特征在于，所述感应取能模块包括取能线圈、取能功率控制电路、储能电路、稳压调节电路。
4.根据权利要求1所述的架空输电线路弧垂监测系统，其特征在于，所述感应取能模块采用分体式安装方式安装在输电线路上。
5.根据权利要求1所述的架空输电线路弧垂监测系统，其特征在于，所述通信模块进行数据传输所采用的网络包括4G、5G、WIFI网络。
6.一种架空输电线路弧垂监测方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1至5任意一项所述的架空输电线路弧垂监测系统，实现输电线路弧垂监测，具体包括：
7.根据权利要求6所述的架空输电线路弧垂监测方法，其特征在于，所述控制处理模块获取所述激光测距模块采集到的多个特征点位置
8.根据权利要求7所述的架空输电线路弧垂监测方法，其特征在于，根据输电线路的空间曲线方程，通过计算获取输电线路最低点的弧垂数据，具体包括：
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器、存储器和总线系统，所述处理器和存储器通过该总线系统相连，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于执行存储器存储的指令，以实现权利要求6至8任意一项所述的架空输电线路弧垂监测方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机软件产品，所述计算机软件产品包括的若干指令，用以使得一台计算机设备执行权利要求6至8任意一项所述的架空输电线路弧垂监测方法。
...【技术特征摘要】
1.一种架空输电线路弧垂监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的架空输电线路弧垂监测系统，其特征在于，所述激光测距模块包括两个激光测距传感器，其中一个激光测距传感器沿水平面布设，另一激光测距传感器垂直地面向下布设，分别测量监测点距离杆塔的水平距离及对地距离。
3.根据权利要求1所述的架空输电线路弧垂监测系统，其特征在于，所述感应取能模块包括取能线圈、取能功率控制电路、储能电路、稳压调节电路。
4.根据权利要求1所述的架空输电线路弧垂监测系统，其特征在于，所述感应取能模块采用分体式安装方式安装在输电线路上。
5.根据权利要求1所述的架空输电线路弧垂监测系统，其特征在于，所述通信模块进行数据传输所采用的网络包括4g、5g、wifi网络。
6.一种架空输电线路弧垂监测方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1至5任意一项所述的架空输电线路弧垂监测系统，实现输电线路弧垂...
【专利技术属性】
技术研发人员：范晶晶，原辉，张娜，俞华，柴敏杰，梁基重，姜敏，汤莹莹，李帅，张凯，李劲松，王帅，冯易涵，常圣志，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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