[发明专利]基于超声波的跳线风偏监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及输电线路风偏监测装置，具体为基于超声波的跳线风偏监测装置。

背景技术

架空送电线路的路径较为复杂，在运行过程中受气象条件和外界环境等的影响会发生各种故障。跳线风偏是指转角塔跳线受到大风影响，使跳线与转角塔的距离缩短，形成跳线放电比如在某些地带受微气象条件的影响容易产生强风，往往导致跳线风偏角过大，使悬垂线夹与结构塔头的绝缘间隙不够，产生放电跳闸，如果对跳线的风偏角不能做出及时的监控及预警，极易造成电力系统的严重故障。

近年来，受灾害性气象条件的影响，架空输电线路跳线风偏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。现有风偏装置具有以下缺点：1、大多采用电子测量，容易受到高压输电线路周围磁场干扰；2、鲜有利用超声波测量的，且超声波测量易受野外温度、湿度等环境因素影响；3、风偏测量装置体积过大，不易安装且容易与输电线路发生干涉导致短路。因此，设计一种对输电导线跳线风偏进行有效监测的装置成为当务之急。

发明内容

本发明为解决现有风偏装置易受磁场和野外温度湿度等环境因素影响的问题，提供一种基于超声波的跳线风偏监测装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：基于超声波的跳线风偏监测装置，包括机箱、微处理单元、风速风向仪、温湿度传感器、蓄电池、3G无线通讯模块、3G发射天线、电磁屏蔽箱和超声波传感器；所述机箱为不锈钢材质的矩形箱体，机箱内设有铜铝合金材质的电磁屏蔽箱，机箱和电磁屏蔽箱顶部铰接有翻盖；电磁屏蔽箱内设有微处理单元、3G无线通讯模块和蓄电池；机箱顶部固定有风速风向仪和3G发射天线，机箱侧面固定有超声波传感器和温湿度传感器；风速风向仪、温湿度传感器、3G无线通讯模块、微处理单元分别与蓄电池连接，微处理单元与风速风向仪、温湿度传感器、3G无线通讯模块及超声波传感器分别连接；3G无线通讯模块与3G发射天线连接。使用时，不锈钢机箱保护监测装置内部器件不受野外风吹雨淋等侵蚀，且与内部电磁屏蔽箱构成双层电磁屏蔽，最大限度避免外界高压电路磁场干扰。风速风向仪可实时监测所处环境的风力及风向，并将监测数据传送给微处理单元。超声波传感器可实时监测跳线的风偏角以及与杆塔之间的距离，并将数据传输给微处理单元。温湿度传感器监测所处环境的温湿度，将数据传输给微处理单元。微处理单元综合以上数据，根据水在不同温度下的饱和蒸汽压表计算当前温度下的饱和蒸汽压P1，而空气中的水蒸气的分压强P2=P1×RH%（RH%表示相对湿度），以此计算超声波在当前温度、湿度下的实际传播速度V=331.45[（1+t/273.15）（1+0.32×P2/P）]/2，其中标准大气压P=1.013×10⁵Pa，结合超声波传感器测的数据可算出此时跳线的实际风偏角和跳线与杆塔的实际距离，并根据当前温湿度计算放电最小间隙，当最小间隙低于安全值时，通过3G无线通讯模块和3G发射天线将数据传输出去，实现报警功能。

本发明与现有风偏监测装置相比具有以下优点：1、不受周围高压输电线路电磁场干扰；2、超声波监测数据并带有温湿度补偿功能，提高测量精度；3、结构简单，便于维护；4、体积较小，不易与输电线路发生干涉短路。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中1-风速风向仪，2-3G发射天线，3-机箱，4-超声波传感器，5-温湿度传感器，6-太阳能电池板。

具体实施方式

基于超声波的跳线风偏监测装置，包括机箱3、微处理单元、风速风向仪1、温湿度传感器5、蓄电池、3G无线通讯模块、3G发射天线2、电磁屏蔽箱及超声波传感器4；所述机箱3为不锈钢材质的矩形箱体，机箱3内设有铜铝合金材质的电磁屏蔽箱，机箱3和电磁屏蔽箱顶部铰接有翻盖；电磁屏蔽箱内设有微处理单元、3G无线通讯模块和蓄电池；机箱3顶部固定有风速风向仪1和3G发射天线2，机箱3侧面固定有超声波传感器4和温湿度传感器5；风速风向仪1、温湿度传感器5、3G无线通讯模块、微处理单元分别与蓄电池连接，微处理单元与风速风向仪1、温湿度传感器5、3G无线通讯模块及超声波传感器4分别连接；3G无线通讯模块与3G发射天线2连接。

具体实施时，所述基于超声波的跳线风偏监测装置还包括太阳能电池板6，太阳能电池板6与蓄电池连接。所述风速风向仪1为风速传感器WAA15和风向传感器WAV15。所述微处理单元为TI公司的16位MSP430F247微处理器。所述超声波传感器4型号为HC-SR04。所述温湿度传感器5型号为AM2301。