[发明专利]一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测方法，采用一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测系统，

包括依次连接的扭绞在线监控前端、Zigbee通信模块(3)、通信控制模块(4)、GPRS通信模块(5)及远程监测中心(6)，还包括电源模块(7)，电源模块(7)分别与扭绞在线监控前端、Zigbee通信模块(3)、通信控制模块(4)及GPRS通信模块(5)连接；

所述扭绞在线监控前端包括相互连接的倾角传感器(1)及信号处理模块(2)，信号处理模块(2)与Zigbee通信模块(3)连接，倾角传感器(1)及信号处理模块(2)均与电源模块(7)连接；

所述倾角传感器(1)的型号为JY61；Zigbee通信模块(3)的型号为ZM5161P2-2C；GPRS通信模块(5)的型号为SIM800C 24Mbit；

通信控制模块(4)为STM32系列微处理器，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：数据监测

将倾角传感器(1)安装在间隔棒上，将倾角传感器(1)，Zigbee通信模块(3)，通信控制模块(4)和GPRS通信模块(5)进行初始化，对倾角传感器(1)进行校准后，开始监测导线扭转角度；

步骤2：数据传输

信号处理模块(2)对倾角传感器(1)监测的导线扭转角度数据进行采集，信号处理模块(2)将导线扭转角度数据通过Zigbee无线通信模块(3)发送给安装于杆塔上的通信控制模块(4)，通信控制模块(4)又将汇聚的导线扭转角度θ数据就地存储以后通过GPRS通信模块(5)远距离无线发送给远程监测中心(6)，通信控制模块(4)作为汇聚节点，负责转发远程监测中心下发的采集周期控制指令，并筛选出10ms内相对稳定的采集的Y轴角度数据，通过公式(1)计算出扭转角度θ：

式中：θ_i为10ms内采集的Y轴角度数据；i＝1,2,3,...；

步骤3：扭绞判断

通过远程监测中心(6)对分裂导线扭绞进行判断，在已知分裂导线扭转刚度的前提下，找出分裂导线扭转的失稳点角度α，与扭转角度θ进行比较分析，具体如下：

若|θ|α，说明监测区域导线状况正常；若|θ|≥α，说明监测区域导线状况异常，发生扭绞现象，需及时进行处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测方法，其特征在于，步骤3中，确定扭矩作用处的分裂导线扭转刚度K符合如下关系：

式中：K为扭矩作用处的分裂导线扭转刚度；k为次档距数；n为子导线数；s为子导线单位长度扭转刚度；l为档距；d为分裂圆直径；z为扭矩作用的位置；U为权重项，对四分裂导线对二分裂导线U＝1，对三分裂导线为间隔棒的初始角位置；T表示分裂导线初始扭转时刻子导线的实际水平张力，当扭转角较小时，可认为扭转时导线的水平张力T保持不变，其计算公式如下：

式中：W为导线单位长度重力；l为线路档距；E为导线的综合弹性模量；A为导线的横截面积；T₀为导线初始水平张力；β为高差角。

3.根据权利要求2所述的一种基于倾角传感器的分裂导线扭绞在线监测方法，其特征在于，步骤3中，失稳点角度α符合如下关系：

式中：T_max为对分裂导线已发生过扭绞现象的区域在治理过程中采用绝缘绳反向转动时测量出该处的最大扭矩。