[发明专利]基于微地形微气象区域覆冰规律的模拟导线覆冰在线监测装置

说明书

本发明公开了基于微地形微气象区域覆冰规律的模拟导线覆冰在线监测装置，主要包括模拟导线、步进电机、电机固定套管、滚动带轴轴承、密封盒I、密封盒II、三维力传感器I、三维力传感器II、步进电机驱动器、支架和微控制器I。本发明可以监测在同一气象环境下，输电线路的覆冰厚度，并且装置体积较小，功率较低，可以较为便捷的安装于杆塔之上。

技术领域

本发明涉及输电线路覆冰在线监测，具体是基于微地形微气象区域覆冰规律的模拟导线覆冰在线监测装置。

背景技术

输电线路是电网中电能传输的主要部件，线路的正常运行，是电网安全的重要保障，而线路覆冰事故一直是电网安全运行中所面临的一个重大难题，是电力系统中严重的自然灾害。因此，对线路覆冰厚度的监测就成为了解决线路覆冰问题的关键，监测内容越全面，监测的时效性越强，就可以更好的指导有关部门有针对性的提前采取防冰除冰措施，避免线路覆冰事故的发生。目前对于线路覆冰监测的手段主要有：基于倾角和应力的线路覆冰在线监测法、基于应力和导线弧垂的覆冰监测法、图像法和气象参数预测法，前两种通过安装在线路上的传感器来获得相关数据，进而计算得到线路覆冰厚度，但由于传感器直接安装在线路上，在高电压等级下，传感器会受到电磁干扰的影响，导致误差较大，同时在冬季，传感器受低温影响，会使其温漂过大，甚至超出工作温度范围，或是结冰，无法使用，加之监测需采用多传感器测量数据转换计算而来，会将传感器本身存在的误差进一步放大，因此该类监测手段在实际应用中均无法达到预期效果，使用价值较低；对于图像法和预测法，前者通过图像处理的方式对线路覆冰前后的图形进行对比分析，得到覆冰厚度的数据，但由于图像处理技术手段还不成熟，实际图像的获取也存在问题，因此未得到应用，而预测法只是在历史覆冰数据的基础上，构建出覆冰气象参数预测模型，其本身属于一种间接得到线路覆冰厚度的方法，误差较其他方法更为明显，因此在实际中只用于参考，并不能作为一种监测手段。

综上所述，现有的电网线路覆冰在线监测手段均存在着一定问题，无法满足实际运行中，对于线路覆冰监测的需要，因此，有必要提出一种新的覆冰在线监测手段。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，基于微地形微气象区域覆冰规律的模拟导线覆冰在线监测装置，主要包括模拟导线、步进电机、电机固定套管、滚动带轴轴承、密封盒I、密封盒II、三维力传感器I、三维力传感器II、支架、电源、微控制器I、微控制器II、温度传感器I、温度传感器II、加热模块I、步进电机驱动器和加热模块II。

所述模拟导线的一端连接步进电机的传动轴I，另一端连接滚动带轴轴承的首端。

所述模拟导线为钢芯铝绞线。α为钢芯铝绞线的拧绕系数。G₁、G₂为钢芯和铝绞线的扭转弹性模量。J₁、J₂为钢芯和铝绞线的扭转极惯距。

进一步，所述模拟导线与监测的输电线路平行。所述模拟导线与输电导线型号、材质相同。

所述步进电机传动轴II的末端套有电机固定套管。

所述电机固定套管外罩设有密封盒I。

所述密封盒I内封装有三维力传感器I、步进电机驱动器和微控制器I。

所述滚动带轴轴承的末端罩设有密封盒II。

所述密封盒II内封装有三维力传感器II。

所述支架分别与密封盒I、密封盒II固定连接。

所述支架固定在用于固定输电线路的线路杆塔上。

所述三维力传感器I贴置在步进电机的传动轴II上，监测步进电机传动轴II的拉力。所述三维力传感器I将传动轴II的拉力转换为电压信号I，并通过无线方式发送至微控制器I的A/D转换接口。