一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开的一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测系统，包括依次连接的扭绞在线监控前端、Zigbee通信模块、通信控制模块、GPRS通信模块及远程监测中心，还包括电源模块，电源模块分别与扭绞在线监控前端、Zigbee通信模块、通信控制模块及GPRS通信模块连接。该在线监测系统，能够实时地显示当前导线的扭转情况。还提供了一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测方法，具体为：步骤1：数据监测及步骤2：数据传输。数据传输。数据传输。

【技术实现步骤摘要】
一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测系统及方法


[0001]本专利技术属于输电线路在线监测
，具体涉及一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测系统，还涉及一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测方法。

技术介绍

[0002]近些年来，随着输电线路的分布越来越广，其跨越的地理环境也愈复杂，也因此导致输电线路所存在的问题多种多样，其中比较突出的有输电线路的覆冰、舞动、风偏、雷击跳闸等等，分裂导线的扭绞也为其中之一。而所谓扭绞，指分裂导线受外界众多因素影响，导线间互相紧贴，并发生转动。当分裂导线发生扭绞时，导线及间隔棒会利用自身能量进行自我恢复，同时在外界风力等因素的影响下，扭绞结点可能顺导线来回移动，使子导线之间来回不停地鞭击、摩擦，从而对导线表面造成不同程度的磨损，并且受导线扭绞的影响，周围间隔棒也不能正常运行，可能造成间隔棒螺栓松动，顺导线滑动、脱落的现象，造成输电故障，严重地威胁了输电线路的安全运行，降低了电网供电的可靠性。
[0003]相关研究表明，分裂导线治理存在很大的难度，对扭绞的分裂导线进行治理后，仍有再次发生扭绞的风险。目前还没有专门针对分裂导线扭绞监测的方案，仅应用传统的人工巡检方式，花费时间长、工作量大；亦或是近年来技术逐渐成熟的无人机巡检方式，投资较大。为实时地掌握输电线路分裂导线易扭绞处导线转动状态，合理选择一种在线监测方法是很有必要的。而基于倾角传感器的导线扭绞在线监测方法及扭绞判据，使人们在远程监测中心实时地掌握易扭绞处导线转动情况成为可能，从而及时针对突发状况采取措施，提高了工作人员的工作效率，对线路安全运行的可靠性和经济性具有指导性意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测系统，能够实时地显示当前导线的扭转情况。
[0005]本专利技术的第二个目的是提供一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测方法。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测系统，包括依次连接的扭绞在线监控前端、Zigbee通信模块、通信控制模块、GPRS通信模块及远程监测中心，还包括电源模块，电源模块分别与扭绞在线监控前端、Zigbee通信模块、通信控制模块及GPRS通信模块连接。
[0007]本专利技术的特征还在于，
[0008]扭绞在线监控前端包括相互连接的倾角传感器及信号处理模块，信号处理模块与Zigbee通信模块连接，倾角传感器及信号处理模块均与电源模块连接。
[0009]倾角传感器的型号为JY61；Zigbee通信模块的型号为ZM5161P2-2C；GPRS通信模块的型号为SIM800C 24Mbit；
[0010]通信控制模块为STM32系列微处理器。
[0011]本专利技术所采用第二种的技术方案是，一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监
测方法，采用上述系统，具体包括以下步骤：
[0012]步骤1：数据监测
[0013]将对倾角传感器安装在间隔棒上，将倾角传感器，Zigbee通信模块，通信控制模块和GPRS通信模块进行初始化，对倾角传感器进行校准后，开始监测导线扭转角度；
[0014]步骤2：数据传输
[0015]信号处理模块对倾角传感器监测的导线扭转角度数据进行采集，信号处理模块将导线扭转角度数据通过Zigbee无线通信模块发送给安装于杆塔上的通信控制模块，通信控制模块又将汇聚的导线扭转角度数据就地存储以后通过GPRS通信模块远距离无线发送给远程监测中心，通信控制模块作为汇聚节点，负责转发远程监测中心下发的采集周期等控制指令，并筛选出10ms内相对稳定的采集的Y轴角度数据，通过公式(1)计算出扭转角度θ：
[0016][0017]式中：θ
i
为10ms内采集的Y轴角度数据；i＝1,2,3,...。
[0018]步骤3：扭绞判断
[0019]通过远程监测中心对分裂导线扭绞进行判断，在已知分裂导线扭转刚度的前提下，找出分裂导线扭转的失稳点角度α，与扭转角度θ进行比较分析，具体如下：
[0020]若|θ|<α，说明监测区域导线状况正常；若|θ|≥α，说明监测区域导线状况异常，发生扭绞现象，需及时进行处理。
[0021]本专利技术的特征还在于，
[0022]步骤3中，确定扭矩作用处的分裂导线扭转刚度K符合如下关系：
[0023][0024]式中：K为扭矩作用处的分裂导线扭转刚度(单位为：N
·
m/rad)；k为次档距数；n为子导线数；s为子导线单位长度扭转刚度(单位为：N
·
m2/rad)；l为档距(单位为：m)；d为分裂圆直径(单位为：m)；z为扭矩作用的位置(扭矩作用点距离后端杆塔的距离)(单位为：m)；U为权重项，对四分裂导线对二分裂导线U＝1，对三分裂导线对二分裂导线U＝1，对三分裂导线为间隔棒的初始角位置；T表示分裂导线初始扭转时刻子导线的实际水平张力，当扭转角较小时，可认为扭转时导线的水平张力T保持不变，其计算公式如下：
[0025][0026]式中：W为导线单位长度重力(单位为：N/m)；l为线路档距；E为导线的综合弹性模量(单位为：N/mm2)；A为导线的横截面积(单位为：mm2)；T0为导线初始水平张力(单位为：N)；β为高差角。
[0027]步骤3中，失稳点角度α符合如下关系：
[0028][0029]式中：T
max
为对分裂导线已发生过扭绞现象的区域在治理过程中采用绝缘绳反向
转动时测量出该处的最大扭矩。
[0030]步骤2中，所述一定周期为10ms。
[0031]本专利技术的有益效果是：
[0032]本专利技术一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测系统中倾角传感器用于对导线监测区域的扭转角度信号进行监测，发送到信号处理模块；信号处理模块将角度信号接受和发送；Zigbee无线通信用于扭绞监测前端与通信控制模块之间双向数据无限传输；通信控制模块接受周围各监测点的扭转监测数据，进行现场数据存储，通过GPRS通信模块将所需数据上传至远程监测中心；远程监测中心将扭转监测角度数据接受后，进行分析、计算，实时掌握监测点的导线扭转状况；电源模块采用小容量电容型太阳能电池板，用于提供扭转在线监测前段、Zigbee通信模块、通信控制模块和GPRS通信模块工作所需电能。使人们在远程监测中心实时地掌握易扭绞处导线转动情况成为可能，从而及时针对突发状况采取措施，提高了工作人员的工作效率，对线路安全运行的可靠性和经济性具有指导性意义。
[0033]本专利技术一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测方法通过基于倾角传感器的导线扭绞在线监测装置，实时地对易扭绞区域分裂导线的扭转角度θ进行监测，并将该数据传输至远程监测中心与分裂导线的失稳点角度α进行分析比较，当|θ|＜α时分裂导线运行状态未出现异常，倾角传感器继续测量；当满足|θ|≥α这一条件时说明分裂导线转动角度异常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测系统，其特征在于，包括依次连接的扭绞在线监控前端、Zigbee通信模块(3)、通信控制模块(4)、GPRS通信模块(5)及远程监测中心(6)，还包括电源模块(7)，电源模块(7)分别与扭绞在线监控前端、Zigbee通信模块(3)、通信控制模块(4)及GPRS通信模块(5)连接。2.根据权利要求1所述的一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测系统，其特征在于，所述扭绞在线监控前端包括相互连接的倾角传感器(1)及信号处理模块(2)，信号处理模块(2)与Zigbee通信模块(3)连接，倾角传感器(1)及信号处理模块(2)均与电源模块(7)连接。3.根据权利要求2所述的一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测系统，其特征在于，所述倾角传感器(1)的型号为JY61；Zigbee通信模块(3)的型号为ZM5161P2-2C；GPRS通信模块(5)的型号为SIM800C 24Mbit；通信控制模块(4)为STM32系列微处理器。4.一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测方法，采用如权利要求1-3任意一项的系统，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：数据监测将对倾角传感器(1)安装在间隔棒上，将倾角传感器(1)，Zigbee通信模块(3)，通信控制模块(4)和GPRS通信模块(5)进行初始化，对倾角传感器(1)进行校准后，开始监测导线扭转角度；步骤2：数据传输信号处理模块(2)对倾角传感器(1)监测的导线扭转角度数据进行采集，信号处理模块(2)将导线扭转角度数据通过Zigbee无线通信模块(3)发送给安装于杆塔上的通信控制模块(4)，通信控制模块(4)又将汇聚的导线扭转角度θ数据就地存储以后通过GPRS通信模块(5)远距离无线发送给远程监测中心(6)，通信控制模块(4)作为汇聚节...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱永灿，刘东阳，赵隆，黄新波，熊浩男，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：