一种输电线路状态集成监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种输电线路状态集成监测装置及方法，监测装置包括：覆冰监测单元、风载荷监测单元、杆塔倾角监测单元、温湿度监测单元10、卡具2、支架3、基座箱4、连接光纤11和信号处理中心；卡具2安装在导线1上；基座箱4安装在输电杆塔横担上；覆冰监测单元的顶端与支架3接触，且底端固定在基座箱4的底面；风载荷监测单元的顶端与支架3接触，且底端固定在基座箱4的侧面；杆塔倾角监测单元固定在基座箱4的底面；温湿度监测单元10固定在基座箱4的底面；本发明专利技术可以同时实现对输电线路覆冰厚度、风载荷、杆塔倾角和环境温湿度的监测，解决了以往输电线路状态监测装置需停电安装、供电可靠性不足、信号传输困难和多参量交叉影响的问题。信号传输困难和多参量交叉影响的问题。信号传输困难和多参量交叉影响的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路状态集成监测装置及方法


[0001]本专利技术属于输电线路监测领域，具体涉及一种输电线路状态集成监测装置及方法。

技术介绍

[0002]架设在野外环境中的架空输电线路，容易受到覆冰、大风、高低温、地质灾害等自然条件的影响，准确获取线路承受的覆冰、风载荷、环境温度和杆塔倾斜等状态信息，及时采取应对措施，对于保障输电线路的安全稳定运行具有重要意义。
[0003]对于输电线路的监测，重点在于覆冰监测。目前行业内对输电线路覆冰的在线监测主要有三种方法：方法一是在悬垂绝缘子串上安装拉力传感器和倾角传感器，然后通过力学计算间接获得覆冰厚度；方法二是通过摄像头拍摄线路的覆冰视频或图像，定性判断覆冰情况，或通过图像处理算法定量分析覆冰厚度；方法三是对于OPGW(光纤架空复合地线)，可利用其内部的光纤对应力敏感的特性，通过对光纤传感信号的解调，获取OPGW的覆冰状态。然而，现有的三种监测方法都存在不足之处：方法一需要用传感器替换绝缘子中某个金具，施工时需要停电作业；方法二中的拉力及倾角传感器和摄像头，遇到持续低温雨雪天气时，供电可靠性难以保证，布置在无人区时，信号传输困难；方法三中OPGW的光纤传感信号，受到覆冰、风载荷和温度变化等多参量的交叉影响和相互干扰，尤其当覆冰和风载荷同时作用时，难以有效区分两者的影响权重，制约了监测精度。因此，急需提出一种可靠性高的输电线路监测装置。

技术实现思路

[0004]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提出一种输电线路状态集成监测装置，包括：
[0005]所述监测装置包括：覆冰监测单元、风载荷监测单元、杆塔倾角监测单元、温湿度监测单元10、卡具2、支架3、基座箱4、连接光纤11和信号处理中心；
[0006]所述卡具2安装在导线1上，且与所述支架3固定连接；所述支架3插在基座箱4的槽中；
[0007]所述基座箱4安装在输电杆塔横担上；
[0008]所述覆冰监测单元的顶端与所述支架3的底面接触，所述覆冰监测单元的底端固定在基座箱4的内侧底面，所述覆冰监测单元，用于基于导线1覆冰而产生的变形量生成覆冰信号；
[0009]所述风载荷监测单元的顶端与支架3的侧面接触，所述侧面与导线1方向平行，所述风载荷监测单元的底端固定在基座箱4的内侧侧面，所述风载荷监测单元，用于基于导线1受到风载荷而产生的变形量生成风载荷信号；
[0010]所述杆塔倾角监测单元固定在基座箱4的内侧底面，所述杆塔倾角监测单元，用于基于基座箱4倾斜而产生的变形量生成杆塔倾角信号；
[0011]所述温湿度监测单元10固定在基座箱4的内侧底面，且所述温湿度监测单元10所
在的基座箱4底面上预留一个与外界连通的小孔，所述温湿度监测单元10，用于基于外界环境温度和湿度的变化生成温湿度信号；
[0012]所述连接光纤11由覆冰监测单元、风载荷监测单元、杆塔倾角监测单元和温湿度监测单元10引出的光纤汇集而成，并与所述信号处理中心连接；
[0013]所述信号处理中心，用于接收并解调连接光纤11传输的覆冰、风载荷、杆塔倾角和温湿度信号，得到输电线路的覆冰厚度、风载荷值、杆塔倾斜角度、温度和湿度。
[0014]优选的，所述覆冰监测单元的数量为2个，且在基座箱4中对称分布，包括：
[0015]弹性梁5和光纤光栅6；
[0016]所述弹性梁5的底端垂直固定在基座箱4的内侧底面，所述弹性梁5的顶端与所述支架3的底面接触；
[0017]所述光纤光栅6通过胶结或嵌入方式固定在所述弹性梁5上，并能够随弹性梁5同步变形，所述光纤光栅6用于感应弹性梁5因导线1上覆冰而产生的变形量，并基于弹性梁5的变形量改变光信号的反射波长，形成覆冰信号；
[0018]所述光纤光栅6与连接光纤11连接。
[0019]优选的，所述风载荷监测单元的数量为2个，且以导线1为轴线在基座箱4中对称分布，包括：
[0020]弹性梁12和光纤光栅13；
[0021]所述弹性梁12的顶端与支架3的侧面接触，所述侧面与导线1方向平行，所述弹性梁12的底端垂直固定在基座箱4的内侧侧面；
[0022]所述光纤光栅13通过胶结或嵌入方式固定在所述弹性梁12上，并能够随弹性梁12同步变形，所述光纤光栅13用于感应弹性梁12因导线1上承受风载荷而产生的变形量，并基于弹性梁12的变形量改变光信号的反射波长，形成风载荷信号；
[0023]所述光纤光栅13与连接光纤11连接。
[0024]优选的，所述杆塔倾角监测单元，包括：
[0025]质量块7、变截面等强度弹性梁8和光纤光栅9；
[0026]所述质量块7安装在所述变截面等强度弹性梁8的顶端；
[0027]所述变截面等强度弹性梁8的底端垂直固定在基座箱4的内侧底面；
[0028]光纤光栅9通过胶结或嵌入方式固定在所述变截面等强度弹性梁8上，并能够随变截面等强度弹性梁8同步变形，所述光纤光栅9用于感应当基座箱4倾斜时质量块7在重力作用下使变截面等强度弹性梁8产生的变形量，并基于变截面等强度弹性梁8的变形量改变光信号的反射波长，形成杆塔倾角信号；
[0029]所述光纤光栅9与连接光纤11连接。
[0030]优选的，所述光纤光栅9的数量为4个，均匀分布在所述变截面等强度弹性梁8上等高的位置，用于实现变截面等强度弹性梁8在两个方向上倾斜的感应。
[0031]优选的，所述温湿度监测单元10包括：
[0032]光纤光栅；
[0033]所述温湿度监测单元10的底部留有一个小孔，并与基座箱4底面上预留的与外界连通的小孔对齐，用于所述光纤光栅感知外界环境温度和湿度的变化；
[0034]所述光纤光栅用于，感应外界环境温度和湿度的变化并改变光信号的反射波长，
形成温湿度信号；
[0035]所述光纤光栅与连接光纤11连接。
[0036]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种输电线路状态集成监测方法，所述监测方法采用所述监测装置对输电线路的状态进行监测，所述监测方法包括：
[0037]通过所述温湿度监测单元10感知外界环境的温湿度变化，并形成温湿度信号，通过连接光纤11传输至信号处理中心，在所述信号处理中心通过解调温湿度信号得到输电线路所处外部环境的温度值和湿度值；
[0038]通过所述覆冰监测单元感知卡具2和支架3传导的导线1上的覆冰，并形成覆冰信号，通过连接光纤11传输至信号处理中心，在所述信号处理中心通过解调覆冰信号得到输电线路的覆冰厚度；
[0039]通过所述风载荷监测单元感知卡具2和支架3传导的导线1上承受的风载荷，并形成风载荷信号，通过连接光纤11传输至信号处理中心，在所述信号处理中心通过解调风载荷信号得到输电线路的风载荷值；
[0040]通过所述杆塔倾角监测单元感知基座箱4的倾斜，并形成杆塔倾角信号数据，通过连接光纤11传输至信号处理中心，在所述信号处理中心通过解调杆塔倾角信号得到输电线路的杆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输电线路状态集成监测装置，其特征在于：所述监测装置包括：覆冰监测单元、风载荷监测单元、杆塔倾角监测单元、温湿度监测单元(10)、卡具(2)、支架(3)、基座箱(4)、连接光纤(11)和信号处理中心；所述卡具(2)安装在导线(1)上，且与所述支架(3)固定连接；所述支架(3)插在基座箱(4)的槽中；所述基座箱(4)安装在输电杆塔横担上；所述覆冰监测单元的顶端与所述支架(3)的底面接触，所述覆冰监测单元的底端固定在基座箱(4)的内侧底面，所述覆冰监测单元，用于基于导线(1)覆冰而产生的变形量生成覆冰信号；所述风载荷监测单元的顶端与支架(3)的侧面接触，所述侧面与导线(1)方向平行，所述风载荷监测单元的底端固定在基座箱(4)的内侧侧面，所述风载荷监测单元，用于基于导线(1)受到风载荷而产生的变形量生成风载荷信号；所述杆塔倾角监测单元固定在基座箱(4)的内侧底面，所述杆塔倾角监测单元，用于基于基座箱(4)倾斜而产生的变形量生成杆塔倾角信号；所述温湿度监测单元(10)固定在基座箱(4)的内侧底面，且所述温湿度监测单元(10)所在的基座箱(4)底面上预留一个与外界连通的小孔，所述温湿度监测单元(10)，用于基于外界环境温度和湿度的变化生成温湿度信号；所述连接光纤(11)由覆冰监测单元、风载荷监测单元、杆塔倾角监测单元和温湿度监测单元(10)引出的光纤汇集而成，并与所述信号处理中心连接；所述信号处理中心，用于接收并解调连接光纤(11)传输的覆冰、风载荷、杆塔倾角和温湿度信号，得到输电线路的覆冰厚度、风载荷值、杆塔倾斜角度、温度和湿度。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述覆冰监测单元的数量为2个，且在基座箱(4)中对称分布，包括：弹性梁(5)和光纤光栅(6)；所述弹性梁(5)的底端垂直固定在基座箱(4)的内侧底面，所述弹性梁(5)的顶端与所述支架(3)的底面接触；所述光纤光栅(6)通过胶结或嵌入方式固定在所述弹性梁(5)上，并能够随弹性梁(5)同步变形，所述光纤光栅(6)用于感应弹性梁(5)因导线(1)上覆冰而产生的变形量，并基于弹性梁(5)的变形量改变光信号的反射波长，形成覆冰信号；所述光纤光栅(6)与连接光纤(11)连接。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述风载荷监测单元的数量为2个，且以导线(1)为轴线在基座箱(4)中对称分布，包括：弹性梁(12)和光纤光栅(13)；所述弹性梁(12)的顶端与支架(3)的侧面接触，所述侧面与导线(1)方向平行，所述弹性梁(12)的底端垂直固定在基座箱(4)的内侧侧面；所述光纤光栅(13)通过胶结或嵌入方式固定在所述弹性梁(12)上，并能够随弹性梁(12)同步变形，所述光纤光栅(13)用于感应弹性梁(12)因导线(1)上承受风载荷而产生的变形量，并基于弹性梁(12)的变形量改变光信号的反射波长，形成风载荷信号；所述光纤光栅(13)与连接光纤(11)连接。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述杆塔倾角监测单元，包括：质量块(7)、变截面等强度弹性梁(8)和光纤光栅(9)；所述质量块(7)安装在所述变截面等强度弹性梁(8)的顶端；所述变截面等强度弹性梁(8)的底端垂直固定在基座箱(4)的内侧底面；光纤光栅(9)通过胶结或嵌入方式固定在所述变截面等强度弹性梁(8)上，并能够随变截面等强度弹性梁(8)同步变形，所述光纤光栅(9)用于感应当基座箱(4)倾斜时质量块(7)在重力作用下使变截面等强度弹性梁(8)产生的变形量，并基于变截面等强度弹性梁(8)的变形量改变光信号的反射波长，形成杆塔倾角信号；所述光纤光栅(9)与连接光纤(11)连接。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光纤光栅(9)的数量为4个，均匀分布在所述变截面等强度弹性梁(8)上等高的位置，用于实现变截面等强度弹性梁(8)在两个方向上倾斜的感应。6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温湿度监测单元(10)包括：光纤光栅；所述温湿度监测单元(10)的底部留有一个小孔，并与基座箱(4)底面上预留的与外界连通的小孔对齐，用于所述光纤光栅感知外界环境温度和湿度的变化；所述光纤光栅用于，感应外界环境温度和湿度的变化并改变光信号的反射波长，形成温湿度信号；所述光纤光栅与连接光纤(11)连接。7.一种输电线路状态集成监测方法，所述监测方法采用如权利要求1
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6任一项所述的监测装置对输电线路的状态进行监测，所述监测方法包括：通过所述温湿度监测单元(10)感知外界环境的温湿度变化，并形成温湿度信号，通过连接光纤(11)传输至信号处理中心，在所述信号处理中心通过解调温湿度信号得到输电线路所处外部环境的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬昆鹏，刘彬，司为国，赵彬，杨知，汪自翔，韩嘉佳，杨加伦，李孟轩，李鹏，汉京善，马潇，展雪萍，张立春，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网浙江省电力有限公司国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：