[发明专利]基于振动发电的高压线风偏在线监测系统及其方法

权利要求书

1.本发明的高压线风偏在线监测系统由风偏监测装置、气象监测装置、监测基站和监测中心构成，现场监测装置通过短距离无线通讯方式把数据无线传送到监测基站, 再经由基站GPRS网络送到监测中心服务器上，同时监测中心也可以反向传送各种指令到现场监测装置,调整装置的运行状态；本发明的高压线风偏在线监测系统，其中所述的风偏监测装置包括球形装置外壳（Ⅰ）和壳体内设置的振动发电单元（Ⅱ）和风偏测量单元（Ⅲ）；此装置无需外加电源，完全由微型振动发电单元（Ⅱ）供电；所述风偏测量单元（Ⅲ）包括传感器模块（2）、信号调理模块（4）、数据存储模块（3）、GPS模块（8）、MCU（1）和信号控制与无线收发模块（5）；传感器模块获取相应的风偏数据，交给MCU，通过信号调理模块经过相应的放大、A/D转换及相应数据处理之后，汇集GPS模块的定位和授时信息，由信号收发模块经无线传输网络定时传输给监测基站，同时数据存储模块存储数据；如果风偏测量单元检测到风偏相应数据信息过大，超过预先设定的阈值，则也会传输相应的信号给监测基站，基站传回监测中心，以示预警，监测人员好根据具体情况提前采取补救措施，以尽量减少损失；其中：所述的装置外壳（Ⅰ）由特制高强度材料制成，具有防水、防潮、防电磁干扰的性能，且外壳表面绝缘。

2.装置外壳两端有固定端口（6），穿过并固定在高压线上；

所述的振动发电单元（Ⅱ）包括永磁体（11）、绕组线圈（12）、伸缩弹簧（13）、整流和稳压电路（14）以及蓄电池（15）组成；振动发电单元置于装置外壳内部安装在导线上，而导线在风速等因素影响下会发生垂直振动，永磁体也会随之上下振动，与绕组之间的相对位置发生规律性变化，引起穿过绕组线圈的磁链的改变，导致绕组中产生交变的感应电动势，通过整流和稳压电路后，对风偏监测单元进行供电，同时对蓄电池充电；因该风偏监测装置功耗很低，固振动发电单元并不需要太大，当振动较弱，振动发电不足以提供监测装置的电源时，自动切回蓄电池对其供电，在无振动供电情况下，蓄电池足以使用30天以上；

所述的传感器模块（2）采用高精度双轴加速度传感器，通过一定的算法整合后，计算出所监测单元的风偏角和倾斜角以及电气间隙；

所述的数据存储模块（3）对所采集的信息进行有效存储，保证监测装置在意外掉电后不至于数据丢失；

所述的信号调理模块（4）主要对采集到的模拟数据进行A/D转换、放大等处理；

所述的GPS模块（8）主要完成定位和授时功能，采集相应风偏数据当时的位置和时间信息；

所述的MCU（1）采用低功耗高性能芯片，信号控制与无线收发模块（5）采用的芯片可控制实现休眠、待机等低功耗性能； MCU(1)可控制风偏测量单元（Ⅲ）采用休眠模式，当相当一段时间（如一周以上）风偏角都很小（如2°以下）的情况下，则自动进入休眠状态，如风偏角超过一定值（如5°），则自动唤醒。

3.根据权利要求2所述的风偏监测装置在应用时，装置安装在绝缘子串的底端地线出口处、跳线或需要监测的两相导线的档中，装置外壳（Ⅰ）通过两端的固定端口（6）穿过输电导线（9），端口上有四个螺孔（7），用于插入特制螺钉固定在导线上。

4.根据权利要求1所述的基于振动发电的高压线风偏在线监测系统，其特征在于：所述的气象监测装置集成风速、风向、雨量、气压、环境温度和湿度传感器等，采用太阳能加蓄电池供电方式，当阳光充足，太阳能对基站供电并对蓄电池进行充电，阳光较弱，太阳能不足以提供基站的电源时，自动切回蓄电池对其供电，在无太阳能供电情况下，蓄电池足以使用30天以上；本装置采用了多个传感器, 来完成对输电线路微气象环境参数的监测，其中,环境温度传感器和风速/ 风向传感器分别用于输电线路微气象的大气环境温度和风速/风向参数监测；雨量传感器和气压传感器用于输电线路的雨量和气压参数监测；监测的数据通过短距离无线通讯方式传送给监测基站；数据更新时间为1h，可以根据需求更改设定；这些微气象环境参数可以辅助对风偏参数的分析及故障预警。