一種輸電線路桿塔傾斜在線監(jiān)測裝置的研究與設(shè)計(jì)

郭昊坤

（江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子信息工程系，江蘇 江陰 214405）

1 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，建設(shè)智能電網(wǎng)的要求更為嚴(yán)格、時間更為緊迫，必須盡可能保證電力系統(tǒng)中各設(shè)備不受外來因素影響導(dǎo)致停電等事故，故在輸電線路上必須安裝各種監(jiān)測裝置對輸電線路上的各種狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。若輸電線路中的桿塔發(fā)生傾斜故障，嚴(yán)重或時間拖延過長后將造成較為嚴(yán)重事故，必須在其剛發(fā)生傾斜時就及時進(jìn)行維護(hù)，以免發(fā)生大面積停電事故或人員傷害事故，故有必要對桿塔傾斜監(jiān)測裝置進(jìn)行研究。

本文設(shè)計(jì)了一種高度集成、傳輸可靠、并且能適應(yīng)惡劣氣候環(huán)境的輸電線路桿塔傾斜在線監(jiān)測裝置，裝置能較為準(zhǔn)確判斷桿塔是否傾斜或出現(xiàn)其它類似故障，及時發(fā)送給后臺上位機(jī)工作人員知曉，以便工作人員能在未發(fā)生更為嚴(yán)重事故之前將危害解除。

2 整體設(shè)計(jì)

一種輸電線路桿塔傾斜在線監(jiān)測裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，由分別安裝在輸電桿塔和輸電線路上的監(jiān)測裝置A、監(jiān)測裝置B，以及后臺上位機(jī)構(gòu)成，監(jiān)測裝置A與監(jiān)測裝置B通過無線收發(fā)傳感器進(jìn)行無線通信，實(shí)時監(jiān)測兩監(jiān)測裝置之間的相對距離，并通過安裝在監(jiān)測裝置A上的數(shù)傳電臺傳輸至后臺上位機(jī)，后臺上位機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對多個監(jiān)測裝置對的數(shù)據(jù)接收及處理，當(dāng)監(jiān)測裝置A與監(jiān)測裝置B的相對距離與所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值誤差超過5%達(dá)30秒以上時，發(fā)出報警，提醒工作人員對應(yīng)桿塔可能出現(xiàn)傾斜事故，以便及時進(jìn)行處理，減少損失。

圖1 裝置整體示意圖

3 關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)

3.1 監(jiān)測裝置A設(shè)計(jì)

監(jiān)測裝置A的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，由單片機(jī)控制模塊、無線收發(fā)傳感器模塊、數(shù)傳電臺和供電模塊所構(gòu)成。供電模塊采用太陽能供電模塊，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，光伏電池陣列經(jīng)鋰電池充放電控制器給蓄電池充電，最后接監(jiān)測裝置A中單片機(jī)的電源管腳。整個電路運(yùn)行過程中，當(dāng)充放電控制器檢測到供電模塊的電壓足夠時，則控制供電模塊同時提供電能給電力設(shè)備及鋰電池；當(dāng)充放電控制器檢測到供電模塊的電壓只能單獨(dú)夠給電力設(shè)備供電時，則控制供電模塊給監(jiān)測裝置A供電；當(dāng)充放電控制器檢測到供電模塊的電壓不足時，則控制鋰電池向監(jiān)測裝置A進(jìn)行供電；如此一來，監(jiān)測裝置A在系統(tǒng)運(yùn)行全過程中都可以得到電能，保證了系統(tǒng)的可持續(xù)運(yùn)行。

圖2 監(jiān)測裝置A結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 裝置A供電模塊結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 監(jiān)測裝置B設(shè)計(jì)

監(jiān)測裝置B的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，由單片機(jī)控制模塊、無線收發(fā)傳感器模塊和供電模塊所構(gòu)成。供電模塊采用感應(yīng)電源模塊，其電路結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，感應(yīng)取電供電模塊工作時是將一次母線穿過鐵芯，當(dāng)一次母線通過交流電流時，在感應(yīng)線圈上產(chǎn)生相對應(yīng)的感應(yīng)電流。所產(chǎn)生的感應(yīng)電流可以由取樣電阻得到相應(yīng)的電壓輸出。所得到的電壓通過相應(yīng)電能調(diào)理，得到所需要大小的電壓供給監(jiān)測裝置使用（電壓大小可調(diào)）。該電源裝置還裝有智能保護(hù)電路，工作時單片機(jī)監(jiān)測電源工作溫度。當(dāng)工作溫度超標(biāo)后，單片機(jī)控制模塊命令斷開供電電路，直到溫度回復(fù)正常后再重新接入供電電路。

圖4 監(jiān)測裝置B結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 裝置B供電模塊結(jié)構(gòu)示意圖

后臺監(jiān)控上位機(jī)上可以安裝專家分析軟件；最好帶有以下功能：顯示、存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)，且當(dāng)監(jiān)測裝置A與監(jiān)測裝置B的相對距離與所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值誤差超過5%達(dá)30秒以上時，發(fā)出報警，提醒工作人員對應(yīng)桿塔可能出現(xiàn)傾斜事故，以便及時進(jìn)行處理，減少損失。

4 結(jié) 語

設(shè)計(jì)了一種輸電線路桿塔傾斜在線監(jiān)測裝置，裝置能較為準(zhǔn)確判斷桿塔是否傾斜或出現(xiàn)其它類似故障，及時發(fā)送給后臺上位機(jī)工作人員知曉，以便工作人員能在未發(fā)生更為嚴(yán)重事故之前將危害解除，其主要特點(diǎn)如下。

（1）可以有效防止因鳥獸為害影響或積雪覆冰等自然災(zāi)害所造成的誤判現(xiàn)象，減少不必要的現(xiàn)場檢查排查工作。

（2）能適應(yīng)惡劣氣候環(huán)境、高度集成、高傳輸可靠、遵循標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約的桿塔傾斜在線監(jiān)測裝置，可實(shí)現(xiàn)對桿塔傾斜事故的有效監(jiān)測和可靠傳輸。且分別裝設(shè)在桿塔上和輸電線路上的裝置分別采用太陽能與鋰電池配合供電方式和可充電式高壓感應(yīng)取電電源與鋰電池配合供電方式，能為裝置提供安全、穩(wěn)定、不間斷的電源，以保證裝置長期正常運(yùn)行。