[发明专利]基于激光定位的导线风偏监测装置

说明书

技术领域

本发明属于输变电设备状态在线监测技术领域，尤其涉及一种基于激光定位的导线风偏监测装置。

背景技术

导线风偏是线路设计和运行的主要指标，关系到线路的运行安全，因此必须控制在设计规定的范围内。由于导线风偏闪络事故而引起的线路跳闸和电能损失经常发生，由于风的连续性，风偏闪络一般不能成功成功重合闸，从而导致线路的停运。随着我国特高压电网的建设，越来越多的输电线路投入使用，电网的关联性和复杂性也越来越高。输电线路抗风偏性能高低是关系到其能否安全稳定运行的主要因素，因此实时监测输电线路在大风下的风偏状况并进行准确预警是十分必要的。

目前对风偏的在线测量主要基于双轴角传感器，通过间接测量导线角度变化，通过计算模型进而得出导线风偏角。这种方法准确度低、需要进行复杂的力学分析，而且计算方法复杂，计算过程中的风压、风荷载调整系数等参数不容易得到。

申请号为201110053898.5专利提供了一种基于视频差异的输电线风偏测量方法，通过对摄像机在线采集的导线视频和图像进行处理，得到目标图像的平滑外轮廓，通过求取外轮廓的交点，得到其位置坐标，进而计算出风偏角。但这种方法同样设计复杂的数学模型，不能够直观的给出风偏角。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种能够实时准确在线监测导线的风偏情况的基于激光定位的导线风偏监测装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括壳体，其结构要点壳体设置在被测导线上，壳体内设置有时间数字转换芯片和微处理器；壳体下端设置有激光发射模块、透镜和平面镜，激光发射模块的发射端口朝下设置，激光发射模块的下方设置所述透镜，透镜的下方设置所述平面镜，壳体上相应于平面镜设置有激光反馈接收模块，激光反馈接收模块的信号输出端口与所述时间数字转换芯片的开始计时端相连；所述壳体上设置有接收漫反射激光信号的激光反射接收模块，激光反射接收模块的信号输出端口与所述时间数字转换芯片的结束计时端相连；所述微处理器的信号输出端口与时间数字转换芯片的信号输入端口相连；微处理器的控制信号输出端口分别与激光发射模块的控制信号输入端口、激光反射接收模块的控制信号输入端口、激光反馈接收模块的控制信号输入端口相连。

作为一种优选方案，本发明所述激光反馈接收模块的信号输出端口与反馈接收光电转换电路的输入端口相连，反馈接收光电转换电路的输出端口与反馈接收放大滤波整流电路的输入端口相连，反馈接收放大滤波整流电路的输出端口与所述时间数字转换芯片的开始计时端相连。

作为另一种优选方案，本发明所述激光反射接收模块的信号输出端口与反射接收光电转换电路的输入端口相连，反射接收光电转换电路的输出端口与反射接收放大滤波整流电路的输入端口相连，反射接收放大滤波整流电路的输出端口与所述时间数字转换芯片的结束计时端相连。

作为另一种优选方案，本发明所述激光发射模块的发射端口对准被测导线下面的地面，发送光脉冲，光脉冲在经过光学镜头时，一束被透镜前的平面镜反射，进入激光反馈接收模块，经光电转换及放大滤波整流后，电平信号送入时间数字转换芯片的开始计时端；另一束激光脉冲经过透镜压缩发散角后，开始飞行，遇到目标障碍物后发生漫反射，部分激光返回到激光发射模块，经过光电转换及放大滤波整流后，所形成的电平信号送入时间数字转换芯片结束计时端；微处理器比较开始计时的时间和结束计时的时间，计算光学镜头到目标障碍物的距离，完成测量过程。

作为另一种优选方案，本发明所述被测导线发生风偏时，壳体随被测导线发生偏斜，测量的距离发生变化，通过风偏时的距离和垂直时的距离得到导线风偏角，通过公式得到风偏角，L为垂直时的距离，L_O为风偏时的距离。

作为另一种优选方案，本发明所述壳体包括上部圆形壳和下部竖向圆柱形壳，圆柱形壳设置在圆形壳的下端，圆形壳的两侧对应设置有横向导线进线连接孔。

作为另一种优选方案，本发明所述圆形壳包括上半圆壳和下半圆壳，上半圆壳与下半圆壳两端通过竖向螺栓组件相连。

作为另一种优选方案，本发明还包括主控制模块、数据采集器、电源控制模块、取电模块和GPRS通信模块，主控制模块通过数据采集器与所述微处理器的信号传输端口相连，主控制模块通过电源控制模块与所述激光发射模块的电源控制端口相连，主控制模块的电源端口与取电模块的输出端口相连，主控制模块的信号传输端口与GPRS通信模块的信号传输端口相连。

其次，本发明所述激光发射模块包括激光驱动器和脉冲式激光二极管，激光驱动器的输出端口与脉冲式激光二极管的输入控制端口相连。