[发明专利]输电线路实时风偏在线检测系统

说明书

本发明是申请号为2015109562511、申请日为2015年12月17日、发 明名称为“输电线路实时风偏在线检测系统”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及输电线路监控领域，尤其涉及一种输电线路实时风偏在线 检测系统。

背景技术

当前，输电线路一般都在采用铁塔结构架空在空中，由于输电线路本 身的柔性，在大风天气下很容易摇晃，严重情况下甚至能导致输电线路被 刮断，引起断电事故，给当地的生产部门和居民带来不便，断开的线头也 有可能造成人畜触电的事件发生。

因此，输电线路的风偏检测非常重要，能够给供电管理部门提供输电 线路的实时数据，以决定是否需要采取必要的保护措施，避免事态的进一 步扩大。

然而，现有技术中采用的输电线路风偏检测方案需要供电管理部门安 排人员到现场进行肉眼检测，并依靠个人的经验判断是否达到预警值，同 时这种人工检测方案不是全程全时段检测，效率低且不可靠。

为此，需要一种新的输电线路风偏检测方案，能够替代原先的人工检 测手段，在现场进行风偏的电子化精确检测，同时能够对输电线路进行全 程全时段的检测，并能够将实时数据及时传输到供电管理平台，从而避免 供电事故发生。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种输电线路实时风偏在线检测系 统，首先采用有针对性的机器人作为巡视平台，实现对输电线路的全程监 控，其次，在输电线路或机器人上安装各种环境参数检测设备以协同操作， 确定准确的输电线路风偏值，最后还使用了频分双工通信链路，以保障现 场通信的畅通。

根据本发明的一方面，提供了一种输电线路实时风偏在线检测系统， 所述系统包括SDRAM存储器、风偏角确定设备和机器人主体结构， SDRAM存储器用于存储与输电线路实时风偏角相关的预设参数，风偏角 确定设备用于计算输电线路的实时风偏角，机器人主体结构架设在输电线 路上，用于对输电线路进行巡视，SDRAM存储器和风偏角确定设备都位 于机器人主体结构上，机器人主体结构基于实时风偏角的数值确定是否报 警。

更具体地，在所述输电线路实时风偏在线检测系统中，包括：SDRAM 存储器，设置在控制箱内，预先存储了绝缘子串的受风面积、风压不均匀 系数、输电线路的体型系数、输电线路的受风面积、输电线路的垂直档距、 输电线路单位长度的重力以及输电线路中每相导线的根数，其中，绝缘子 串的受风面积取值为0.03平方米，风压不均匀系数取值为0.61，输电线路 的体型系数取值为1.2，输电线路的受风面积为输电线路的直径乘以输电 线路的线长；风速传感器，设置在输电线路上，用于检测并输出输电线路 的实时风速；大气压强检测设备，设置在输电线路上，用于检测并输出输 电线路周围大气的实时大气压强；大气温度检测设备，设置在输电线路上， 用于检测并输出输电线路周围大气的实时大气温度；大气湿度检测设备， 设置在输电线路上，用于检测并输出输电线路周围大气的实时大气湿度； 空气密度检测设备，设置在输电线路上，与大气压强检测设备、大气湿度 检测设备和大气温度检测设备分别连接，基于实时大气压强、实时大气温 度和实时大气湿度确定并输出输电线路周围空气的实时空气密度；夹角检 测设备，设置在输电线路上，用于检测并输出风向与输电线路的轴向夹角； 风偏角确定设备，设置在控制箱内，包括绝缘子串风荷载确定子设备、输 电线路风荷载确定子设备、绝缘子串垂直荷载加重力检测子设备、输电线 路垂直荷载确定子设备和风偏角输出子设备；绝缘子串风荷载确定子设备 与SDRAM存储器和风速传感器分别连接，将9.80665、绝缘子串的受风 面积和实时风速的平方的乘积除以16所得到的结果作为绝缘子串风荷载； 输电线路风荷载确定子设备与SDRAM存储器、空气密度检测设备、风速 传感器和夹角检测设备分别连接，将风压不均匀系数、输电线路的体型系 数、输电线路的受风面积、实时空气密度、实时风速的平方和轴向夹角正 弦值的平方相乘的乘积除以2，得到输电线路风荷载；绝缘子串垂直荷载 加重力检测子设备位于绝缘子上，用于检测并输出绝缘子串垂直荷载加重 力；输电线路垂直荷载确定子设备与SDRAM存储器连接，将输电线路的 垂直档距、输电线路单位长度的重力以及输电线路中每相导线的根数相 乘，将乘积作为输电线路垂直荷载输出；风偏角输出子设备与绝缘子串风 荷载确定子设备、输电线路风荷载确定子设备、绝缘子串垂直荷载加重力 检测子设备和输电线路垂直荷载确定子设备分别连接，将绝缘子串风荷载 除以2后与输电线路风荷载相加作为第一和值，将绝缘子串垂直荷载加重 力除以2后与输电线路垂直荷载相加作为第二和值，将第一和值除以第二 和值所获得的结果取反正切运算，运算的结果作为实时风偏角输出；机器 人主体结构，包括前轮子结构、中轮子结构、后轮子结构、刹车子结构、 前方气动伸缩子结构、后方气动伸缩子结构、中部气动伸缩子结构、底板、 重心控制子结构和控制箱；前轮子结构处于底板上方，包括前方驱动电机 和前方行走轮，前方行走轮采用塑料材料，具有与输电线路相适应的圆槽， 前方驱动电机与前方切削刀片和前方行走轮分别连接，用于为前方切削刀 片提供切削动力的同时，为前方行走轮提供行走动力；中轮子结构位于前 轮子结构和中轮子结构中间，处于底板上方，包括中部驱动电机和中部行 走轮组成，中部行走轮采用塑料材料，具有与输电线路相适应的圆槽，中 部驱动电机与中部行走轮连接，用于为中部行走轮提供行走动力；后轮子 结构处于底板上方，包括后方驱动电机和后方行走轮，后方行走轮采用塑 料材料，具有与输电线路相适应的圆槽，后方驱动电机与后方切削刀片和 后方行走轮分别连接，用于为后方切削刀片提供切削动力的同时，为后方 行走轮提供行走动力；前方气动伸缩子结构位于前轮子结构和底板之间， 用于将前轮子结构连接到底板上，包括前方腕关节、前方垂直伸缩臂、前 方肘关节、前方水平伸缩臂和前方肩关节，前方腕关节将前轮子结构和前 方垂直伸缩臂连接，前方垂直伸缩臂与前方肘关节连接，前方水平伸缩臂 将前方肘关节与前方肩关节连接，前方肩关节与底板连接，前方垂直伸缩 臂还与ARM11处理器电性连接以接收前方垂直伸缩控制信号，前方水平 伸缩臂还与ARM11处理器电性连接以接收前方水平伸缩控制信号；中部 气动伸缩子结构位于中轮子结构和底板之间，用于将中轮子结构连接到底 板上，包括中部腕关节、中部垂直伸缩臂、中部肘关节、中部水平伸缩臂 和中部肩关节，中部腕关节将中轮子结构和中部垂直伸缩臂连接，中部垂 直伸缩臂与中部肘关节连接，中部水平伸缩臂将中部肘关节与中部肩关节 连接，中部肩关节与底板连接，中部垂直伸缩臂还与ARM11处理器电性 连接以接收中部垂直伸缩控制信号，中部水平伸缩臂还与ARM11处理器 电性连接以接收中部水平伸缩控制信号；后方气动伸缩子结构位于后轮子 结构和底板之间，用于将后轮子结构连接到底板上，包括后方腕关节、后 方垂直伸缩臂、后方肘关节、后方水平伸缩臂和后方肩关节，后方腕关节 将后轮子结构和后方垂直伸缩臂连接，后方垂直伸缩臂与后方肘关节连 接，后方水平伸缩臂将后方肘关节与后方肩关节连接，后方肩关节与底板 连接，后方垂直伸缩臂还与ARM11处理器电性连接以接收后方垂直伸缩 控制信号，后方水平伸缩臂还与ARM11处理器电性连接以接收后方水平 伸缩控制信号；刹车子结构包括刹车块、刹车导向结构和刹车气缸，刹车 块位于后方输电线路位置，刹车导向结构与刹车块和刹车气缸分别连接， 用于为刹车块的刹车制动操作提供动力；重心控制子结构位于底板下方， 采用控制箱为重心调节的配重设备，包括重心调节气缸和三位电磁阀，重 心调节气缸为重心调节提供动力，三位电磁阀通过调节控制箱和底板之间 的相对距离来控制机器人主体结构的重心位置；控制箱位于底板下方，包 括外壳和控制板，所述控制板集成了ARM11处理器和频分双工通信接口， 频分双工通信接口与远端的供电管理服务器连接，用于接收供电管理服务 器无线发送的无线控制指令，ARM11处理器还与频分双工通信接口、前 方驱动电机、中部驱动电机和后方驱动电机分别连接，用于解析无线控制 指令以确定并输出前方垂直伸缩控制信号、前方水平伸缩控制信号、中部 垂直伸缩控制信号、中部水平伸缩控制信号、后方垂直伸缩控制信号或后 方水平伸缩控制信号，还用于解析无线控制指令以确定前方驱动电机、中 部驱动电机或后方驱动电机的驱动控制信号；其中，ARM11处理器与风 偏角输出子设备连接，当实时风偏角大于等于预设风偏阈值时，发出线路 风偏过大报警信号，当实时风偏角小于预设风偏阈值时，发出线路风偏正 常信号；ARM11处理器将线路风偏过大报警信号或线路风偏正常信号通 过频分双工通信接口无线发送给远端的供电管理服务器。