一种输电线路相间距轨迹动态测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种输电线路相间距轨迹动态测量装置，包括数据采集前置装置、无线装置以及显示终端；数据采集前置装置包括控制系统、UWB芯片、UWB天线、连接板和防护盒；控制系统包括UWB无线通讯及测距模块、ARM控制模块和锂电池；控制系统、UWB芯片、UWB天线和无线装置放置在防护盒内；数据采集前置装置的数量为三个；数据采集前置装置分别设置在同一断面的A、B、C三相输电线路的间隔棒上，实时采集线路同一断面A

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路相间距轨迹动态测量装置


[0001]本技术涉及输电线路运维检修
，尤其涉及一种输电线路相间距轨迹动态测量装置。

技术介绍

[0002]高压输电线路风偏和舞动现象，是威胁电网安全运行的主要问题，尤其是500kV及其以上主干网线路，一旦发生舞动或风偏，其破坏能量巨大，持续时间较长，易造成线路闪络、跳闸、杆塔螺栓松动、脱落，严重时会发生金具及绝缘子损坏，导线断股、断线，甚至倒塔，造成大面积停电，导致重大电网事故，不但产生直接的经济损失，还会严重威胁电网的安全和可靠性。
[0003]相间距测量，是用于监测输电线路上各相之间的距离是否处于安全距离。本质上仍是一种距离测量，目前常用的方法包括间接和直接两种手段。其中间接手段主要是加速度，直接手段则包括视频提取、无线电磁波采集、超声采集等。
[0004]加速度测量，是通过在被测点上安装加速度传感器，获取被测点的加速度矢量差值，然后进行二次积分，进而获取距离数据。这种方式的优点在于不需要参考点，对外部的测量依赖性低，但是缺点在于线路舞动包含三维的直线运动和扭转运动，即使采用陀螺仪进行角度和零点校准，也难以克服长期测量造成的累计误差。
[0005]视频提取是对被测点的运动情况进行录像，然后依靠挖掘软件，将被测点的运动轨迹提取出来。这是一种直接测量手段，精度为几十个cm，使用比较方便。但是无法实施监测被测点的运动情况，需要人工参与，且受制于现场的视觉环境，在背景与被测点颜色接近或阴天、夜晚等情况下无法测量。
[0006]超声测距。该测量手段的工作原理，本质上与电磁波测距一样，都是飞行时间
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波速。但是由于超声属于声波，传播速度较慢，其多径效应问题并不突出，因此测量误差较小。根据超声波的频率从几kHz～几百kHz不等，超声波的测距精度可以从m～mm。然而，针对间隔棒的实际情况，超声测距无法适应。
[0007]无线电磁波测距。这种模式也是一种直接测量手段，需要参考点，通过参考点和被测点之间电磁波的传递时间，也就是飞行时间，然后结合电磁波传播速度，计算两者之间的距离。这种测量手段涵盖范围较大，包括有ZigBee，蓝牙、WLan、GPRS、GPS、红外、UWB等。这些手段不仅仅是通信频段上的区别，还有其解决关键的多径效应(判断第一个到达波)方面区别较大，因此产生的测距误差也不同。

技术实现思路

[0008]为克服上述缺陷，本技术的目的在于提供一种输电线路相间距轨迹动态测量装置，直接测量输电线路相间距离，随时随地实时全面获取相间距的轨迹信息，获取更为完整的运动数据，精度更高。
[0009]为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0010]一种输电线路相间距轨迹动态测量装置，包括数据采集前置装置、无线装置以及显示终端；所述数据采集前置装置包括控制系统、UWB芯片、UWB天线、连接板和防护盒；所述控制系统包括UWB无线通讯及测距模块、ARM控制模块和锂电池；所述控制系统、所述UWB芯片、所述UWB天线和所述无线装置放置在所述防护盒内；所述数据采集前置装置的数量为三个；所述数据采集前置装置分别设置在同一断面的A、B、C三相输电线路的间隔棒上，实时采集线路同一断面A
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B和B
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C相间距信号；所述无线装置的数量为一个，设置在任意一相的所述防护盒内；所述无线装置与所述UWB无线通讯及测距模块以及所述显示终端无线连接。
[0011]可选的，每相的输电线缆为四分裂；所述间隔棒包括框板和第一支架；所述第一支架的数量为四个；所述第一支架的一端均匀分布在所述框板的边缘，并与所述框板边缘固定连接，所述第一支架的另一端设置有第一线缆固定点，所述第一线缆固定点为圆柱体，中间部分设置有过线孔；所述第一线缆固定点分别与每相的四分裂输电线缆活动连接；所述防护盒通过螺栓安装在所述框板的中部。
[0012]可选的，分别在轴对称的两个所述第一支架的侧部倾斜设置第二支架；所述第二支架的一端与所述第一支架的侧部固定连接，另一端设置有第二线缆固定点，所述第二线缆固定点为圆柱体，中间部分设置有过线孔，两个所述第二线缆固定点分别与轴对称的两个输电线缆活动连接。
[0013]可选的，所述第一线缆固定点和所述第二线缆固定点都设置有螺栓孔，所述螺栓孔与所述过线孔互相垂直但不相交；所述第一线缆固定点和所述第二线缆固定点与输电线缆螺栓连接；所述过线孔内部粘贴有防滑橡胶垫。
[0014]可选的，所述第二线缆固定点的长度大于所述第一线缆固定点。
[0015]可选的，所述防护盒的外部固定有多个太阳能电池板；所述太阳能电池板与所述锂电池连接。
[0016]可选的，在一个所述第一线缆固定点或所述第二线缆固定点的上顶面和下底面各设置一个距离传感器，所述距离传感器与所述无线装置连接。
[0017]可选的，所述UWB天线位于所述框板的中心位置。
[0018]可选的，所述ARM控制模块采用ARM处理器STM32F103C8T6，控制信号采集、数据通信以及功耗控制，在电路板内部供电方面采用升压DCDC和高精度LDO结合的方式；所述UWB无线通讯及测距模块采用DW1000系列芯片，集成了UWB射频收发、测距数据预处理、串口通讯的片上系统功能，支持110kbit/s,850kbit/s和6.8Mbit/s数据通信速率，支持6个频带，中心频率在4.5GHz；所述UWB天线表面镀金，为全向天线，工作频段为3.1
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6.5G，3dBi增益，发射距离可达500米以上；所述锂电池采用松下3400mAH锂电池，32只并联构成电池组，整体容量达到120AH，单节内阻只有40mΩ，自放电uA级；所述防护盒采用IP66以上的配件，并采用密封胶额外防护措施。
[0019]可选的，所述显示终端包括手机、电脑或平板。
[0020]本技术的积极有益效果：
[0021]1、直接测量输电线路相间距离，精度可以达到10cm，解决了传统采用加速度二次积分方式难以解决的累计误差和归零问题。测量结果更为准确，且能够适用被测目标任何复杂的运动形式，包括三轴、六轴等运动方式，能够解决传统手段无法解决的非周期运动的距离监测。
[0022]2、开展高频次采样，全面获取相间距的轨迹信息，获取更为完整的运动数据，持续采样频率20Hz。传统监测技术采样间隔较长，至少1分钟以上，难以获取实时和完整的距离信息。
[0023]3、在各种直接测量距离的测量手段中，UWB技术测量精度更高，受环境影响小，测量范围更大。
[0024]4、数据传输速度快，可以随时随地对输电线路相间距进行监测。
附图说明
[0025]图1是本技术实施例1提供的一种双边双向测距工作原理及误差分布的示意图；
[0026]图2是本技术实施例1提供的一种数据采集前置装置、间隔棒和输电线路的连接结构示意图；
[0027]图3是本技术实施例1提供的一种数据采集前置装置、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输电线路相间距轨迹动态测量装置，其特征在于，包括数据采集前置装置、无线装置以及显示终端；所述数据采集前置装置包括控制系统、UWB芯片、UWB天线、连接板和防护盒；所述控制系统包括UWB无线通讯及测距模块、ARM控制模块和锂电池；所述控制系统、所述UWB芯片、所述UWB天线和所述无线装置放置在所述防护盒内；所述数据采集前置装置的数量为三个；所述数据采集前置装置分别设置在同一断面的A、B、C三相输电线路的间隔棒上，实时采集线路同一断面A
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B和B
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C相间距信号；所述无线装置的数量为一个，设置在任意一相的所述防护盒内；所述无线装置与所述UWB无线通讯及测距模块以及所述显示终端无线连接。2.如权利要求1所述的一种输电线路相间距轨迹动态测量装置，其特征在于，每相的输电线缆为四分裂；所述间隔棒包括框板和第一支架；所述第一支架的数量为四个；所述第一支架的一端均匀分布在所述框板的边缘，并与所述框板边缘固定连接，所述第一支架的另一端设置有第一线缆固定点，所述第一线缆固定点为圆柱体，中间部分设置有过线孔；所述第一线缆固定点分别与每相的四分裂输电线缆活动连接；所述防护盒通过螺栓安装在所述框板的中部。3.如权利要求2所述的一种输电线路相间距轨迹动态测量装置，其特征在于，分别在轴对称的两个所述第一支架的侧部倾斜设置第二支架；所述第二支架的一端与所述第一支架的侧部固定连接，另一端设置有第二线缆固定点，所述第二线缆固定点为圆柱体，中间部分设置有过线孔，两个所述第二线缆固定点分别与轴对称的两个输电线缆活动连接。4.如权利要求3所述的一种输电线路相间距轨迹动态测量装置，其特征在于，所述第一线缆固定点和所述第二线缆固定点都设置有螺栓孔，所述螺栓孔与所述过线孔互相垂直但不相交；所述第一线缆固...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱诗林，魏建林，张博，刘泽辉，谢凯，陈钊，宋高丽，刘光辉，陶亚光，叶中飞，李梦丽，炊晓毅，伍川，张世尧，高超，王天，庞锴，任鹏亮，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：