一種導線一體式狀態監測傳感器的製造方法
2023-06-07 01:25:26 2
一種導線一體式狀態監測傳感器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及電力系統智能化控制，即導線一體式狀態監測傳感器，安裝在輸電線路上,用以同時監測導線幅度、頻率、傾角、溫度和電流數據。所述的導線一體式狀態監測傳感器包括微處理器和時鐘晶片、與微處理器連接的雙向傾角、加速度、振動、溫度和高精度感應線圈傳感器、電源部分、無線通信模塊。通過該系統的實施，可實現導線的狀態一體化監測，進行多種狀態參數的關聯性分析，全面判斷導線運行工況，減少導線故障發生，從而大大減少導線停電時間，提高供電可靠性及客戶的用電滿意度，確保供電的安全、可靠、經濟運行。
【專利說明】一種導線一體式狀態監測傳感器
[0001]【技術領域】
本發明涉及電力系統智能化控制，即導線一體式狀態監測傳感器。可以監測導線幅度、頻率、傾角、溫度、電流等數據。
【背景技術】
[0002]在現有技術中，目前國內外對於電力線路狀態監測和電氣參數的測量已經從過去的依靠人工巡視和測量，逐步發展為依靠在線監測系統來實現。
[0003]在我國，國家電網公司也在近些年來安裝了很多輸電線路狀態監測裝置，其中導線舞動、導線振動、導線溫度以及導線弧垂等監測裝置也已經得到了應用。但是這些監測裝置，每種只能監測一個或者部分狀態參數，因此需要安裝多種傳感器才能採集所有的狀態和電氣參數，並且很多傳感器無法進行狀態特徵的定量定性分析，更無法進行多種狀態參數之間的關聯性分析。
[0004]在實際應用過程中，通過這些傳感器獲取的數據的準確性和有效性存在問題；而功能的單一性，可能會帶來安裝和使用的不便，增加了安裝和調試的難度，降低了設備的穩定性，增加了建設成本；同時，不同功能傳感器之間的系統兼容性，也會對工程的周期和難度帶來很大的影響。
[0005]現有導線狀態監測功能單一，安裝和使用的不便，增加了安裝和調試的難度，降低了設備的穩定性，增加了建設成本，不同功能傳感器之間的系統兼容性，也會對工程的周期和難度帶來很大的影響。
[0006]通過研究高壓導線運行的各種狀態和電氣特性以及這些特性之間的相互關係，開發出適用於監測高壓導線運行狀況的智能型一體化傳感器。這種傳感器不僅可以採集電力導線運行時的各種狀態和電氣參數，還可以通過這些數據之間的關聯性，分析導線的安全性和可靠性，不僅可以降低工作難度和維護成本，還可以發現以往依靠人工或者單一功能監測裝置難以檢測和發現的安全隱患，對於保障供電系統安全穩定和提高線路維護管理的智能化水平都有著非常重要的重要。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是針對上述不足而提供一種可同時採集導線各種狀態數據和電流數據，並具有智能分析功能，穩定可靠的導線一體式狀態監測傳感器。
[0008]本發明的技術解決方案是:一種導線一體式狀態監測傳感器，包括:
微處理器和時鐘晶片，用於採集數據的處理和分析、各晶片和傳感器的監控、通信數據編解碼功能，同時保持與通信主機之間時鐘同步。
[0009]與微處理器連接的雙向傾角、加速度、振動、溫度和高精度感應線圈傳感器，負責導線運行參數的檢測。
[0010]電源部分，包括太陽能板和電流感應線圈作為主供電電源；可充電鋰電池作為後備電源，電源控制模塊可實現電源和儲能控制，同時為負載提供穩壓供電。採用太陽能取電與感應取電兩種供電電源設計，切實保障通信設備的供電可靠性及設備壽命。
[0011]無線通信模塊，由射頻晶片、射頻匹配電路和天線組成，實現與通信主機之間的雙向通信。
[0012]導線一體式狀態監測傳感器，安裝在輸電線路上，用以同時監測導線幅度、頻率、傾角、溫度和電流數據。
[0013]本傳感器具有更高的採樣率，更快的運算速度。以單片機作為內核，使計算速度提升至每秒鐘500萬次，並進行10位數字採樣，準確監測導線狀態量，減少幹擾，提高精度。
高壓導線一體式智能監測傳感器不僅可以同時採集導線絕大部分狀態參數，而且可以通過這些參數的綜合分析算法，全面和準確的判斷導線的運行狀況。一方面提高了遠端監控設備的集成度和兼容性，降低了工程建設的難度和成本，另一方面提高了對於所採集數據利用的完整性和有效性，可使得整個監測系統對於線路運行維護和狀態檢修的幫助更大。
[0014]系統軟體。系統軟體將利用SCADA技術將數據通過數據參數進行直觀動態的顯示。系統軟體將負責數據運算處理、顯示等，使管理人員能夠實時查看線路狀態，生成日誌報表等功能。
[0015]本發明的優點是:1、實現了對導線的振幅、頻率、傾角、溫度和電流等數據的監測，為導線的安全供電提供決策依據。
[0016]2、實現了多種參數的綜合分析計算，全面分析導線振動、舞動、弧垂及導線裕量等數據，全面和準確的判斷導線的運行狀況，從而有效的提高供電可靠性。
[0017]3、提高了對於所採集數據利用的完整性和有效性，可使得整個監測系統對於線路運行維護和狀態檢修的幫助更大。
[0018]4、通過高壓導線一體式智能監測傳感器，提高了遠端監控設備的集成度和兼容性，降低了工程建設的難度和成本。該系統的實施可提高企業的現代化管理水平，提高供電企業的各項經濟技術指標。
[0019]5、本傳感器自身穩定可靠，不對導線帶來任何安全隱患，安裝簡單；可同時採集導線各種狀態數據和電流數據，並具有智能分析功能，可取代目前的各種單一功能的傳感器；可應用於所有電壓等級高壓導線上。
[0020]6、這種傳感器不僅可以採集電力導線運行時的各種狀態和電氣參數，還可以通過這些數據之間的關聯性，分析導線的安全性和可靠性，不僅可以降低工作難度和維護成本，還可以發現以往依靠人工或者單一功能監測裝置難以檢測和發現的安全隱患，對於保障供電系統安全穩定和提高線路維護管理的智能化水平。
[0021]7、通過該系統的實施，可實現導線的狀態一體化監測，進行多種狀態參數的關聯性分析，全面判斷導線運行工況，減少導線故障發生，從而大大減少導線停電時間，提高供電可靠性及客戶的用電滿意度，確保供電的安全、可靠、經濟運行。
[0022]下面將結合附圖對本發明的實施方式作進一步詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明系統結構示意圖。
[0024]圖2是導線一體式狀態監測傳感器內部結構框圖。[0025]圖3是無線通信主機內部結構框圖。
[0026]圖4是CSC-TLMS3000輸電線路狀態監測系統軟體結構框圖。
【具體實施方式】
[0027]參見圖1，一種導線一體化智能監測系統包括導線一體式狀態監測傳感器、無線通信主機、主站系統伺服器。導線一體式狀態監測傳感器將導線狀態信息傳送至無線通信裝置，由無線通信裝置將上述信息遠傳至位於監控中心的伺服器，伺服器對其進行分析運算等處理後再實現圖形化顯示、報表生成等操作。
[0028]傳感器和通信主機通過無線射頻進行數據通信，無線通信主機通過GPRS移動蜂窩網(或者OPGW光纖)和主站系統的網絡接入設備，實現與系統主站伺服器之間的數據通?目。
[0029]參見圖2，導線一體式狀態監測傳感器主要由以下部分構成::①為太陽能供電電源線感應取電抽頭；③電流模擬量接口串行總線接口 ；⑤溫度參數模擬接口 ；⑥時鐘晶片接口 ；⑦供電電源線基帶信號接口 ；⑨射頻信號接口。
[0030]電源部分:太陽能板和電流感應線圈(和電流測量共用同一線圈)作為主供電電源；可充電鋰電池作為後備電源；電源控制模塊可實現電源和儲能控制，同時為負載提供穩壓供電。
[0031]傳感器部分:由雙向傾角、加速度、振動、溫度和高精度感應線圈傳感器組成，負責導線運行參數的檢測。
[0032]主控部分:由微處理器和時鐘晶片組成，主要負責各種採集數據的處理和分析、各晶片和傳感器的監控、通信數據編解碼等功能，同時保持與通信主機之間時鐘同步。
[0033]無線通信部分:由射頻晶片、射頻匹配電路和天線組成，實現與通信主機之間的雙向通信。
在結構設計方面將採用可灌注環氧樹脂的金屬球形設計，除底部射頻天線位置外，完全密閉。這種設計一方面可使得傳感器外殼便面無明顯凸起或凹陷部分，使得表面電荷均勻分布，避免因放電引起的設備損壞，提高設備可靠性，延長使用壽命；另一方面，傳感器的金屬球形外殼可有效屏蔽強電磁對內部電路的幹擾，提高設備的可靠性，延長使用壽命。
[0034]本系統主要通過研究高壓導線運行的各種狀態和電氣特性以及這些特性之間的相互關係，開發出適用於監測高壓導線運行狀況的智能型一體化傳感器。這種傳感器不僅可以採集電力導線運行時的各種狀態和電氣參數，還可以通過這些數據之間的關聯性，分析導線的安全性和可靠性，不僅可以降低工作難度和維護成本，還可以發現以往依靠人工或者單一功能監測裝置難以檢測和發現的安全隱患，對於保障供電系統安全穩定和提高線路維護管理的智能化水平。
[0035]參見圖3，無線通信主機主要由以下幾部分構成:
供電部分:由太陽能電池板、電源控制模塊和大容量蓄電池組成。
[0036]主控部分:由主處理器和時鐘晶片組成，實現外部接口(串口、乙太網口、射頻通信模塊、GPRS通信模塊)的數據通信、設備自身的控制和管理、與系統主站之間時鐘同步等。
[0037]無線射頻通信:由射頻晶片和射頻天線組成，實現與一體化傳感器之間的無線數據通信。[0038]GPRS無線通信:由GPRS通信模塊和GPRS天線組成，實現與系統主站之間的遠程通信。
[0039]本地接口:提供串口、Ethernet接口，可實現其它通信設備的接入、其他終端設備的接入和本地維護終端接入。
[0040]參見圖4，主站系統伺服器選擇北京積信通公司提供的CSC-SVR4820型工業級伺服器，系統主站軟體採用該公司的CSC-TLMS3000輸電線路狀態監測系統(商售產品)。這套主站系統可實現輸電線路導線舞動、導線振動、導線弧垂、導線溫度、杆塔傾斜、杆塔振動、絕緣子洩漏電流、微氣象、視頻圖像監測功能，因此完全可提供本項目的導線狀態監測的功能需求。
[0041]系統軟體將利用SCADA技術將數據通過數據參數進行直觀動態的顯示。系統軟體將負責數據運算處理、顯示等，使管理人員能夠實時查看線路狀態，生成日誌報表等功能，能實現各監測數據的上傳、存儲、分析、顯示等功能，減輕工作人員的勞動強度，節省人力、物力，提高供電可靠性、自動化及信息化水平。
【權利要求】
1.一種導線一體式狀態監測傳感器，其特徵在於包括: 微處理器和時鐘晶片，用於採集數據的處理和分析、各晶片和傳感器的監控、通信數據編解碼功能，同時保持與通信主機之間時鐘同步； 與微處理器連接的雙向傾角、加速度、振動、溫度和高精度感應線圈傳感器，負責導線運行參數的檢測； 電源部分，包括太陽能板和電流感應線圈作為主供電電源；可充電鋰電池作為後備電源，電源控制模塊可實現電源和儲能控制，同時為負載提供穩壓供電； 無線通信模塊，由射頻晶片、射 頻匹配電路和天線組成，實現與通信主機之間的雙向通?目。
【文檔編號】G08C17/02GK103808360SQ201310372402
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年8月24日 優先權日:2013年8月24日
【發明者】房祥龍, 周永發, 李宏亮, 溫治國, 楊旭 申請人:國家電網公司, 國網吉林省電力有限公司通化供電公司