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专利申请书范本

【篇一：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。

发明内容

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

角等信息的采集，并将接收到的无线加速度传感器节点 1 发送的数据进行处理、打包，并存储重要信息，同时控制液晶显示和gprs 通讯等。杆塔监测分机 2 中的微处理器单元 6 选用ti 公司的16 位

msp430f247 微处理器，具备超低功耗和丰富的外设，具有 1 个带