专利申请(样本)

说明书

基于加速度传感器的输电线路舞动在线监测系统

技术领域

本发明属于输变电设备状态在线监测技术领域，涉及一种输电线路舞动在线监测系统，具体涉及一种基于加速度传感器的输电线路舞动在线监测系统。

背景技术

架空输电线路受自然条件的影响会发生多种灾害事故，而输电线路舞动是其中较为严重的一种灾害。输电线路舞动是在特殊气象条件下发生了大面积雨淞天气，使得架空输电线路表面覆冰，输电线路在风的作用下产生低频率、大振幅的自激振动。输电线路舞动轻者导致输电系统发生闪络和跳闸，重者使输电系统发生金具及绝缘子损坏、导线断股、断线，杆塔螺栓松动和脱落，甚至倒塔，导致重大电网事故。造成输电线路舞动的因素很多，其中舞动半波数对输电线路舞动的波形影响较大，不同舞动半波数导致输电线路舞动差异很大。具体来说，常见的舞动半波数主要有1个、2个、3个和4个。5个及以上半波数的舞动幅值较小，不致引起输电线路故障。

近年来，受灾害性气象条件的影响，架空输电线路舞动事故发生的频率和强度明显增加，造成了巨大的经济损失，严重影响了电网的安全运行，对输电导线舞动进行有效监测成为当务之急。目前，对输电线路舞动的监测，是在覆冰在线监测系统的基础上通过监测舞动的频率等信息来进行计算，判断输电线路是否舞动。由于输电线路舞动受随机因素影响大，使得舞动数学

模型不确定，造成计算不准确。同时，输电线路的舞动特征随不同影响参量而变化，仅仅监测舞动频率等相关的参量很难准确反映输电线路的舞动波形。

发明容

本发明的目的是提供一种基于加速度传感器的输电线路舞动在线监测系统，实时在线监测输电线路的舞动，能准确反映输电线路的舞动波形，对输电线路舞动进行直接有效的监测。

本发明所采用的技术方案是，

[与权利要求对应，暂时不写]

本发明监测系统的特点：

1.采用加速度传感器测量相应监测点处的位移加速度，通过对输电线路运动轨迹的拟合，实现对输电线路舞动最直接、最直观的监测，大大提高了监测的精度。

2.采用ZigBee技术，通过ZigBee节点方便地组网，实现了低成本、低耗电、网络节点多、传输距离远的加速度无线传感器网络。

3.采用GPRS无线通信技术进行数据传输与控制，避免了传统数据传输方式带来的电缆施工，大大降低了施工的难度和系统安装成本；系统既可连续安装又可离散安装。

4.采用各种低功耗、超低功耗的传感器和微处理器芯片，大大降低了系统的功耗；采用太阳能加蓄电池充放电电路，为系统提供稳定的电源，使得系统可以连续、长期、稳定地在野外工作。

5.采用B/S模式实现远程监控，客户端免维护，使系统的分布相对集中，有利于系统的维护，具有较好的可扩展性以及灵活性；

6.基于对前期导线舞动相关数据的研究，监控中心的上位机软件嵌入了多种智能算法，大大减小了数据的误差，提高了数据的拟合精度；

附图说明

图1是本发明监测系统一种实施例的结构示意图；

图2是本发明监测系统中杆塔监测分机的结构示意图；

图3是本发明监测系统中的无线加速度传感器节点的结构示意图；

图4是本发明监测系统中电源模块的结构示意图；

图5是本发明监测系统中的无线加速度传感器节点的程序流程图；

图6是本发明监测系统中杆塔监测分机的流程图。

图中，1.无线加速度传感器节点，2.杆塔监测分机，3.GPRS通信模块，4.监控中心，5.电源模块，6.微处理器单元，7.ZigBee通信模块，8.数据存储单元，9.液晶显示模块，10.雨量传感器，11.压力传感器，12.角位移传感器，13.温湿度传感器，14.风速传感器，15.风向传感器，日照强度传感器，17.舞动信息信号处理单元，18.加速度传感器。

其中，5-1.太阳能电池，5-2.充电保护电路，5-3.场效应管A，5-4.+12V 蓄电池，5-5.场效应管B，5-6.放电保护电路，5-7定时断电复位电路，5-8. +5V电源稳压器，7-1.无线单片机，7-2.外部天线，7-3.印刷版微波传输线。具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明监测系统一种实施例的结构，如图1所示，包括多个无线加速度传感器节点1、多个杆塔监测分机2、GPRS通信模块3、监控中心4和电源模块5。

无线加速度传感器节点1，用于采集输电线路监测点的位移加速度信号，

并将采集的信号传输给杆塔监测分机2；

杆塔监测分机2用于监测采集输电线路周围环境的局部气象信息和杆塔线路的覆冰状况信息，用于接收无线加速度传感器节点1发送的信号，用于将采集的信息和接收到的信号进行分析处理、储存和显示，并将处理得到的数据送到GPRS通信模块3，且一个杆塔监测分机2用于接收若干无线加速度传感器1传输的信号；

GPRS通信模块3采用H7118C GPRS DTU，用于接收杆塔监测分机2发送的信息，并将接收到的信息传输至监控中心4，用于接收监控中心4发出的指令，并将接收到的指令传输给杆塔监测分机2；

监控中心4，用于发出指令，并将该指令发送给GPRS通信模块3，用于接收GPRS通信模块3发送的数据，对接收到的数据进行处理、分析和存储；

电源模块5由蓄电池、太阳能电池板和太阳能充放电电路组成，用于为无线加速度传感器节点1、杆塔监测分机2和GPRS通信模块3提供稳定的5V及12V电源。

各无线加速度传感器节点1都具有独立的控制器和电源，多个无线加速度传感器节点1组成传感器网络。

本发明监测系统中杆塔监测分机2的结构，如图2所示，包括微处理器单元6，微处理器单元6分别与电源模块5、ZigBee通信模块7、数据存储单元8、液晶显示单元9和舞动信息信号处理单元17相连接，舞动信息信号处理单元17分别与雨量传感器10、压力传感器11、角位移传感器12、温湿度传感器13、风速传感器14、风向传感器15和日照强度传感器16相连接。

杆塔监测分机2主要完成输电线路周围环境气象信息以及杆塔线路环境温湿度、风速、风向、雨量、日照强度、杆塔处线路的拉力和风偏角等信息