一種輸電線路桿塔傾斜在線監(jiān)測(cè)裝置的研究與設(shè)計(jì)

郭昊坤

（江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子信息工程系，江蘇 江陰 214405）

1 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，建設(shè)智能電網(wǎng)的要求更為嚴(yán)格、時(shí)間更為緊迫，必須盡可能保證電力系統(tǒng)中各設(shè)備不受外來(lái)因素影響導(dǎo)致停電等事故，故在輸電線路上必須安裝各種監(jiān)測(cè)裝置對(duì)輸電線路上的各種狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。若輸電線路中的桿塔發(fā)生傾斜故障，嚴(yán)重或時(shí)間拖延過(guò)長(zhǎng)后將造成較為嚴(yán)重事故，必須在其剛發(fā)生傾斜時(shí)就及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，以免發(fā)生大面積停電事故或人員傷害事故，故有必要對(duì)桿塔傾斜監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行研究。

本文設(shè)計(jì)了一種高度集成、傳輸可靠、并且能適應(yīng)惡劣氣候環(huán)境的輸電線路桿塔傾斜在線監(jiān)測(cè)裝置，裝置能較為準(zhǔn)確判斷桿塔是否傾斜或出現(xiàn)其它類似故障，及時(shí)發(fā)送給后臺(tái)上位機(jī)工作人員知曉，以便工作人員能在未發(fā)生更為嚴(yán)重事故之前將危害解除。

2 整體設(shè)計(jì)

一種輸電線路桿塔傾斜在線監(jiān)測(cè)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，由分別安裝在輸電桿塔和輸電線路上的監(jiān)測(cè)裝置A、監(jiān)測(cè)裝置B，以及后臺(tái)上位機(jī)構(gòu)成，監(jiān)測(cè)裝置A與監(jiān)測(cè)裝置B通過(guò)無(wú)線收發(fā)傳感器進(jìn)行無(wú)線通信，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)兩監(jiān)測(cè)裝置之間的相對(duì)距離，并通過(guò)安裝在監(jiān)測(cè)裝置A上的數(shù)傳電臺(tái)傳輸至后臺(tái)上位機(jī)，后臺(tái)上位機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)監(jiān)測(cè)裝置對(duì)的數(shù)據(jù)接收及處理，當(dāng)監(jiān)測(cè)裝置A與監(jiān)測(cè)裝置B的相對(duì)距離與所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值誤差超過(guò)5%達(dá)30秒以上時(shí)，發(fā)出報(bào)警，提醒工作人員對(duì)應(yīng)桿塔可能出現(xiàn)傾斜事故，以便及時(shí)進(jìn)行處理，減少損失。

圖1 裝置整體示意圖

3 關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)

3.1 監(jiān)測(cè)裝置A設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)裝置A的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，由單片機(jī)控制模塊、無(wú)線收發(fā)傳感器模塊、數(shù)傳電臺(tái)和供電模塊所構(gòu)成。供電模塊采用太陽(yáng)能供電模塊，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，光伏電池陣列經(jīng)鋰電池充放電控制器給蓄電池充電，最后接監(jiān)測(cè)裝置A中單片機(jī)的電源管腳。整個(gè)電路運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)充放電控制器檢測(cè)到供電模塊的電壓足夠時(shí)，則控制供電模塊同時(shí)提供電能給電力設(shè)備及鋰電池；當(dāng)充放電控制器檢測(cè)到供電模塊的電壓只能單獨(dú)夠給電力設(shè)備供電時(shí)，則控制供電模塊給監(jiān)測(cè)裝置A供電；當(dāng)充放電控制器檢測(cè)到供電模塊的電壓不足時(shí)，則控制鋰電池向監(jiān)測(cè)裝置A進(jìn)行供電；如此一來(lái)，監(jiān)測(cè)裝置A在系統(tǒng)運(yùn)行全過(guò)程中都可以得到電能，保證了系統(tǒng)的可持續(xù)運(yùn)行。

圖2 監(jiān)測(cè)裝置A結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 裝置A供電模塊結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 監(jiān)測(cè)裝置B設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)裝置B的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，由單片機(jī)控制模塊、無(wú)線收發(fā)傳感器模塊和供電模塊所構(gòu)成。供電模塊采用感應(yīng)電源模塊，其電路結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，感應(yīng)取電供電模塊工作時(shí)是將一次母線穿過(guò)鐵芯，當(dāng)一次母線通過(guò)交流電流時(shí)，在感應(yīng)線圈上產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電流。所產(chǎn)生的感應(yīng)電流可以由取樣電阻得到相應(yīng)的電壓輸出。所得到的電壓通過(guò)相應(yīng)電能調(diào)理，得到所需要大小的電壓供給監(jiān)測(cè)裝置使用（電壓大小可調(diào)）。該電源裝置還裝有智能保護(hù)電路，工作時(shí)單片機(jī)監(jiān)測(cè)電源工作溫度。當(dāng)工作溫度超標(biāo)后，單片機(jī)控制模塊命令斷開供電電路，直到溫度回復(fù)正常后再重新接入供電電路。

圖4 監(jiān)測(cè)裝置B結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 裝置B供電模塊結(jié)構(gòu)示意圖

后臺(tái)監(jiān)控上位機(jī)上可以安裝專家分析軟件；最好帶有以下功能：顯示、存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，且當(dāng)監(jiān)測(cè)裝置A與監(jiān)測(cè)裝置B的相對(duì)距離與所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值誤差超過(guò)5%達(dá)30秒以上時(shí)，發(fā)出報(bào)警，提醒工作人員對(duì)應(yīng)桿塔可能出現(xiàn)傾斜事故，以便及時(shí)進(jìn)行處理，減少損失。

4 結(jié) 語(yǔ)

設(shè)計(jì)了一種輸電線路桿塔傾斜在線監(jiān)測(cè)裝置，裝置能較為準(zhǔn)確判斷桿塔是否傾斜或出現(xiàn)其它類似故障，及時(shí)發(fā)送給后臺(tái)上位機(jī)工作人員知曉，以便工作人員能在未發(fā)生更為嚴(yán)重事故之前將危害解除，其主要特點(diǎn)如下。

（1）可以有效防止因鳥獸為害影響或積雪覆冰等自然災(zāi)害所造成的誤判現(xiàn)象，減少不必要的現(xiàn)場(chǎng)檢查排查工作。

（2）能適應(yīng)惡劣氣候環(huán)境、高度集成、高傳輸可靠、遵循標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約的桿塔傾斜在線監(jiān)測(cè)裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)桿塔傾斜事故的有效監(jiān)測(cè)和可靠傳輸。且分別裝設(shè)在桿塔上和輸電線路上的裝置分別采用太陽(yáng)能與鋰電池配合供電方式和可充電式高壓感應(yīng)取電電源與鋰電池配合供電方式，能為裝置提供安全、穩(wěn)定、不間斷的電源，以保證裝置長(zhǎng)期正常運(yùn)行。