[发明专利]基于分布式能量获取的输电线路在线监测系统

说明书

技术领域

本发明属于输电线路在线监测技术领域，涉及一种基于分布式能量获取的输电线路在线监测系统。

背景技术

我国电网覆盖面广，输电线路距离长，110KV以上电压等级的输电线路总长度超过60万千米，线路所处地貌复杂，气候多样，而气候的变化引起的自然灾害（雨雪冰冻，大风等）和人为损坏（盗窃，破坏）等不确定因素的影响，一直是威胁电网安全运行主要因素。因此，需要对高压输电线路的运行状态进行实时在线的监测及预警，以保证其安全运行。

由于输电线路架设地点通常远离城市，经过的区域人烟稀少、地形复杂，能够采用的通信方式有限，目前应用于输电线路在线监测的通信方式一般采用GPRS/CDMA/SMS等。

输电线路在线监测设备以及通信设备由于特殊的工作环境，只能采用太阳能、电磁能、微功率风力发电等为电池补充能量，但这些供能方式易受到应用环境影响，且采集功率一般较小，因而无法保障输电线路在线监测设备长时间工作。通过采用锂电池及提高电池容量来延长传感节点的工作时间是解决输电线路在线监测设备电源供电的途径之一。但是研究表明，电池的容量在可预见的未来不会产生变革性的提高。在过去三十年里，电池单位体积的容量只提高了不到四倍，电池技术远远滞后于处理器技术的发展速度，并以每年20%到30%的速度进一步拉开。因此如何充分合理的利用电池的能量是输电线路在线监测系统亟待解决的一个核心问题。

目前输电线路在线监测系统采用的多为蓄电池+太阳能电池板的方式作为输电线路在线监测系统的能量供应单元，南方电网规定在持续无光照且无其他电力补充的条件下，蓄电池应至少可以维持终端装置正常运行30天的供电。实际情况在需要监测的条件下（如冬季线路覆冰），而且为了满足监测的需要，还需要提高采样速度，能量相应消耗增加，为满足供电30天的要求需要配置容量很大的蓄电池。

输电线路在线监测系统需要监测的参数有导线拉力，导线倾角，导线温度，监测点环境温度，湿度，风速，风向，气压，日照强度，雨量，泄漏电流等，涉及的传感器众多，除了导线测温传感器安置在高电位的导线上外，其余传感器和在线监测装置安置在地电位的输电杆塔上。

输电线路在线监测系统能耗主要分为3大块，传感器功耗，监测主CPU功耗，无线通信单元功耗。其中无线通信单元功耗最大，比如型号为TGM8800的GPRS模块最大工作电流是450mA，而拉力传感器仅28mA，其它传感器工作电流也基本在30mA以内。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于分布式能量获取的输电线路在线监测系统，该系统合理利用输电线路环境能量，延长监测系统工作时间，适用于对所有的输电线路进行在线监测以及对现有的输电线路在线监测系统升级改造。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种基于分布式能量获取的输电线路在线监测系统包括安装于杆塔上的输电线路在线监测系统和安装于导线上的无线通信转发单元。

安装于杆塔上的输电线路在线监测系统包括若干传感器、监测主机、蓄电池、太阳能充电控制器、太阳能电池板、zigbee模块A、GPRS模块A和天线。太阳能电池板、太阳能充电控制器和监测主机依次连接；蓄电池和太阳能充电控制器相互连接；传感器、zigbee模块A和GPRS模块A分别与监测主机相互连接；zigbee模块A和GPRS模块A分别采用独立的天线。

安装于导线上的无线通信转发单元包括取能装置、调理/存储电路，zigbee模块B，GPRS模块B和天线。取能装置、调理/存储电路和zigbee模块B依次连接；取能装置、调理/存储电路和GPRS模块B依次连接；zigbee模块B和GPRS模块B相互连接；zigbee模块B和GPRS模块B分别采用独立的天线。

所述的太阳能电池板的输出能量不能够直接存储在蓄电池中或给监测主机使用；太阳能电池板通过太阳能充电控制器实现对其最大输出功率跟踪控制，并将输出能量存储在蓄电池中，同时为监测主机供电。

所述的监测主机同时配置有zigbee模块A和GPRS模块A。

所述的zigbee模块A负责短距离数据通信，并与zigbee模块B进行数据交换。

所述的GPRS模块A在正常情况下处于关闭状态，只有在zigbee模块A与zigbee模块B失去联络的情况下，比如线路停电，模块故障等情况，GPRS模块A才启动作为备用的通信设备与数据中心通信。

所述的取能装置用于获取导线周围的电场能或者磁场能，不同的获取方式取能装置会有不同的结构和安装方式。