一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置，分为装置层、接入层和主站层，装置层完成线路振颤信号采集和初始数据分析，得到线路的疲劳损伤值，并打包至接入层进行远程定向传输；接入层可通过5G网将数据送至监控中心前置上位机，也可通过有隔离措施的光纤以太网经电力专网接入主站层监控中心；监控中心通过上位机软件或站内数据中心综合自动化平台，根据导线一段时间内各节点跨高铁输电线路导线风颤疲劳损伤值建立导线疲劳寿命修正数学模型，以预测未来数年内导线的疲劳寿命并分级预警，实现跨高铁输电线路振颤在线监测功能。本发明专利技术可应用于跨高铁输电线路振颤在线监测，为运维人员实时掌握跨高铁输电线路的健康状态提供有效监测手段。提供有效监测手段。提供有效监测手段。

【技术实现步骤摘要】
一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置


[0001]本专利技术涉及电力行业输电线路防灾减灾领域，具体是一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置。

技术介绍

[0002]随着经济全球化的趋势日益加速，距离逐渐成为制约这一趋势的显著因素。随着高速铁路建设里程不断提升，远距离输电线路不断增加，高速铁路穿越高压输电线路的频率大幅提高，对输电线路的安全造成了较大的威胁。通过长期运行经验对比，跨高铁输电线路磨损断线、倒塔事故率比相信环境下非跨高铁输电线路磨损断线、倒塔事故率要高出53％，线路、金具的磨损程度上，前者也同样要远大于后者。各试验数据及文献记载均表明，跨高铁输电线路风颤现象是造成这种差异的典型因素。
[0003]为减少、甚至避免跨高铁输电线路发生振颤脱落事故，针对跨高铁输电线路振颤磨损情况开展在线监测十分必要。目前，跨高铁输电线路振颤磨损在线监测主要通过计算机仿真软件用来验证架空输电线路的振动情况，或者通过测振装置完善振动监测的理论方法，鲜有以研制导线振动在线监测装置的方法实地开展跨高铁输电线路振颤磨损在线监测。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提出一种通过装置层传感器采集线路振颤信号，处理得到振动特征参数，并提取到瞬时幅值和瞬时频率，从而计算出导线对应动弯应力下疲劳损伤参数，建立导线疲劳寿命修正数学模型，以实现预测未来数年内导线的疲劳寿命的跨高铁输电线路振颤在线监测装置。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
[0006]一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置，所述装置分为装置层、接入层和主站层三大功能层区，所述装置层中包括振动传感器，所述振动传感器包括压电式加速度采集单元、监测单元和内置通讯单元，所述振动传感器安装在输电导线上，所述振动传感器通过压电式加速度采集单元完成线路振颤信号采集，采集的数据信号经所述监测单元处理后，由通讯单元以无线方式打包将数据发送给附近区域内输电杆塔上的状态监测装置，状态监测装置将进入近区子站数据队列的打包数据解包分析，得到线路的疲劳损伤值，并按与主站层间协议将分析后的数据打包送入接入层进行远程定向传输；接入层以5G远距离无线传输方式，通过5G核心网将数据上送至监控中心前置上位主机，同时，以光纤以太网络经多层软、硬隔离后接入电力专网，由电力专网接入主站层监控中心；监控中心通过上位机软件或依靠站内数据中心综合自动化系统平台，根据导线一段时间内各节点跨高铁输电线路导线风颤疲劳损伤值建立导线疲劳寿命修正数学模型，以预测未来数年内导线的疲劳寿命并分级预警，实现跨高铁输电线路振颤在线监测功能。。
[0007]所述在线监测装置由装置层振动传感器、状态监测装置，接入层网络辅助设备，以
及主站层监控中心客户端组成。
[0008]所述装置功能层由振动传感器和状态监测装置组成。所述振动传感器为单轴压电式加速度传感器，包含监测单元、加速度计和通讯单元，传感器配置无线供电模块和锂电池，以实现断电条件低功耗短时运行；所述状态监测装置为多网卡数据监测装置，配置Zigbee和5G无线双网卡以及CAT
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6标准千兆网卡，实现状态监测装置分别与传感器、监控中心无线、有线多通道数据交换。
[0009]所述接入功能层采用无线、有线双网络复合传输模式，无线网融合目前最先进的5G数字通讯技术，有线网兼容电力专用远动规约安全接入电力专网，多通道实现监控中心数据接入的需求。
[0010]所述在线监测系统主站功能层通过上位机软件系统以及同站端既有综合自动化系统无缝衔接的嵌入式分系统，合理准确的进行数据计算和分析，按导线疲劳寿命值将导线划入不同程度磨损区段，并快速实现疲劳跨高铁输电线路定位，按磨损程度进行分级预警，供运维人员分析、决策，降低乃至避免事故发生，增加企业效益。
[0011]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0012](1)利用光电耦合抗干扰传感器，基于多参数同步监测，无限多测点同步监测技术，可实现多地理空间区域跨高铁输电线路风振数据同步采集、分区上送，扩展能力强、数据采集和传输可靠性高、抗干扰能力强；
[0013](2)基于经验模态分解在线监测技术、希尔伯特变换和傅里叶变换原理，运算结果快速准确，可准确提取跨高铁输电线路风振瞬时幅值和瞬时频率等振动参数，进而快速完成输电线路疲劳损伤参数的精度量化。
[0014](3)基于反射缸垫技术接口和Zigbee、5G等多元化复合通讯技术，能够实现装置功能层级多点分区，入网灵活多变，实现数据传输处理的全自动化，得到的数据更加快速，容量更加庞大，数据精准程度更高。
[0015](4)基于上位机软件系统以及同站端既有综合自动化系统无缝衔接的嵌入式分系统，合理准确的进行数据计算和分析，按导线疲劳寿命值将导线划入不同程度磨损区段，并快速实现疲劳跨高铁输电线路定位，按磨损程度进行分级预警，供运维人员分析、决策，降低乃至避免事故发生，增加企业效益。
附图说明
[0016]图1为本专利技术中的系统框图；
[0017]图2为本专利技术中的装置层传感器终端结构图；
[0018]图3为本专利技术中的状态监测装置结构图；
[0019]图4为本专利技术中的装置层系统图；
[0020]图5为本专利技术中的系统网络拓扑图；
[0021]图6为本专利技术中的监控中心功能模式图。
[0022]图中，1
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装置层，2
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接入层、3
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主站层，4
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振动传感器，5
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状态监测装置， 6
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站端数据中心，7
‑
前置上位主机。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明。
[0024]图1为本专利技术的系统框图，主要包括：装置层1、接入层2、主站层3。其中装置层包括振动传感器4和状态监测装置5。振动传感器由压电式加速度采集单元、监测单元和内置近端通讯电路组成，安装于输电导线上，通过加速度计完成线路振颤信号采集，数据信号经监测单元处理后，由通讯单元以Zigbee无线方式打包将数据发送给附近区域内输电杆塔上的状态监测装置，状态监测装置将进入近区子站数据队列的打包数据解包分析，得到线路的疲劳损伤值，并按与主站层间协议将分析后的数据打包送入接入层进行远程定向传输；接入层以5G 远距离无线传输方式，通过5G核心网将数据上送至监控中心前置上位主机，同时，以光纤以太网络经多层软、硬隔离后接入电力专网，由电力专网接入主站层监控中心；监控中心通过上位机软件或依靠站内数据中心综合自动化系统平台，根据导线一段时间内各节点跨高铁输电线路导线风颤疲劳损伤值建立导线疲劳寿命修正数学模型，以预测未来数年内导线的疲劳寿命并分级预警，实现跨高铁输电线路振颤在线监测功能。本专利技术可应用于跨高铁输电线路振颤在线监测，为运维人员实时掌握跨高铁输电线路导线的健康状态提供有效监测手段。
[0025]图2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置，其特征在于，所述装置分为装置层、接入层和主站层三大功能层区，所述装置层中包括振动传感器，所述振动传感器包括压电式加速度采集单元、监测单元和内置通讯单元，所述振动传感器安装在输电导线上，所述振动传感器通过压电式加速度采集单元完成线路振颤信号采集，采集的数据信号经所述监测单元处理后，由通讯单元以无线方式打包将数据发送给附近区域内输电杆塔上的状态监测装置，状态监测装置将进入近区子站数据队列的打包数据解包分析，得到线路的疲劳损伤值，并按与主站层间协议将分析后的数据打包送入接入层进行远程定向传输；接入层以5G远距离无线传输方式，通过5G核心网将数据上送至监控中心前置上位主机，同时，以光纤以太网络经多层软、硬隔离后接入电力专网，由电力专网接入主站层监控中心；监控中心通过上位机软件或依靠站内数据中心综合自动化系统平台，根据导线一段时间内各节点跨高铁输电线路导线风颤疲劳损伤值建立导线疲劳寿命修正数学模型，以预测未来数年内导线的疲劳寿命并分级预警，实现跨高铁输电线路振颤在线监测功能。2.根据权利要求1所述的一种跨高铁输电线路振颤在线监测装置，其特征在于：所述在线监测装置由装置层振动传感器、状态监测装置，接入层网络辅助设备，以及主站层监...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓慰，冯满，王欣欣，赵建平，何成，游溢，王建，庄文兵，程鹏，秦澔澔，柯睿，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，
类型：发明
国别省市：