輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于輸變電監(jiān)測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]輸電線路智能化是智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，隨著智能輸電線路的建設(shè)不斷加快，輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置也逐步朝著信息化及智能化的方向發(fā)展。
[0003]在輸電線路的眾多故障中，導(dǎo)線的機械振蕩往往造成非常嚴(yán)重的后果。導(dǎo)線振動一般包括三種形式，即導(dǎo)線舞動、次檔距振蕩、導(dǎo)線微風(fēng)振動;其中導(dǎo)線舞動為低頻大振幅振動，其頻率約為0.1?3Hz，振幅可達導(dǎo)線直徑的5?300倍;次檔距振蕩為中頻中幅振動，其頻率約為I?2Hz，振幅約為10?50cm;微風(fēng)振動為高頻小振幅振動，其頻率約3?120Hz，最大振幅一般不大于導(dǎo)線直徑的I?2倍。
[0004]輸電線路導(dǎo)線振動往往會造成閃絡(luò)跳閘、金具及絕緣子損壞、導(dǎo)線斷股斷線、桿塔螺栓松動脫落、甚至倒塔等嚴(yán)重事故。因此適當(dāng)安裝在線監(jiān)測傳感器，對線路的運行維護有著重要的作用。然而安裝過多的傳感器不僅增加了成本和維修難度，同時對導(dǎo)線本身造成一定的影響。因此將監(jiān)測導(dǎo)線舞動、微風(fēng)振動的傳感器合為一體，具有十分重要的意義。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測傳感器，能夠采集振動數(shù)據(jù)，結(jié)合FFT分析法，就能觀察到頻域下各個頻率點的振動幅值，綜合分析產(chǎn)生振動的種類，預(yù)防了輸電線路振動。
[0006]本實用新型所采用的技術(shù)方案是，輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測傳感器，包括有傳感器殼體，傳感器殼體內(nèi)設(shè)置微處理器，微處理器分別與數(shù)據(jù)存儲單元、Zigbee無線通信模塊、電源模塊及程控放大器連接，程控放大器連接有加速度傳感器。
[0007]本實用新型的特點還在于:
[0008]數(shù)據(jù)存儲單元內(nèi)采用27c256芯片。
[0009]Zigbee無線通信模塊內(nèi)米用XBee-Pro芯片。
[0010]程控放大器采用型號為PGA202的程控放大器。
[0011 ] 加速度傳感器采用AIS3624DQ3三軸加速度傳感器。
[0012]電源模塊由通過導(dǎo)線依次連接的互感器、電源控制器及鋰電池組成，用于為微處理器供電。
[0013]微處理器內(nèi)采用TMS320F28335芯片。
[0014]本實用新型的有益效果是，
[0015]1.本實用新型輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測傳感器內(nèi)采用了一個加速度傳感器，能同時測量導(dǎo)線舞動和導(dǎo)線微風(fēng)振動兩種不同幅值、頻率的振動類型。
[0016]2.本實用新型輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測傳感器采用電源互感方式提供電源，有效解決了戶外電源供電問題。
[0017]3.本實用新型輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測傳感器集成兩種監(jiān)測于一個監(jiān)測裝置上，不僅對線路本身影響小，線路本身更穩(wěn)定，而且不易損壞，壽命增長，且使導(dǎo)線本身的使用更安全。
[0018]4.本實用新型輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測傳感器，采用更接近金具結(jié)構(gòu)的外殼，增強其流線效果，減小電暈發(fā)生的可能性，可直接與絕緣子串和懸垂線夾等金具連接，采用屏蔽外殼，增強傳感器的抗電磁抗干擾能力，同時減小了安裝難度，安全性高。
[0019]5.本實用新型輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測傳感器，其受力本體的制造材料為特種不銹鋼，該材料具有耐酸堿，抗腐蝕，不銹蝕，耐疲勞，強度高等特性，提高了產(chǎn)品的可靠性能。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本實用新型輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測傳感器的工作流程圖。
[0022]圖中，1.數(shù)據(jù)存儲單元，2.Zigbee無線通信模塊，3.微處理器，4.程控放大器，5.加速度傳感器，6.電源模塊。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細(xì)說明。
[0024]本實用新型輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括有傳感器殼體，傳感器殼體內(nèi)設(shè)置微處理器3，微處理器3分別與數(shù)據(jù)存儲單元l、Zigbee無線通信模塊2、電源模塊6及程控放大器4連接，程控放大器4連接有加速度傳感器5。
[0025]數(shù)據(jù)存儲單元I不僅用于存儲舞動、微風(fēng)振動的軌跡數(shù)據(jù)和特征數(shù)據(jù)(如:振動幅值、頻率等)，還用于存儲傳感器的標(biāo)定數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲單元I內(nèi)采用27c256芯片，該芯片具有256k的存儲空間，可以存儲10天的數(shù)據(jù)。
[0026]Zigbee無線通信模塊2用于遠程監(jiān)控、控制和傳感器網(wǎng)絡(luò)，Zigbee無線通信模塊2是一種短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。由于在實際應(yīng)用中輸電線路現(xiàn)場環(huán)境惡劣，電磁干擾十分嚴(yán)重，Zigbee無線通信模塊2內(nèi)采用XBee-Pro芯片，該芯片的傳輸距離高達1600米。
[0027]微處理器3內(nèi)采用TI公司的一款TMS320F28335芯片，它采用哈佛流水線結(jié)構(gòu)，能夠有效快速執(zhí)行中斷響應(yīng)，具有統(tǒng)一的內(nèi)存管理模式，可用C/C++語言實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法；以此同時可以進行32bit浮點運算，能滿足監(jiān)測單元數(shù)據(jù)采集和輸電線路風(fēng)偏及轉(zhuǎn)矩等算法處理的需要。
[0028]程控放大器4采用PGA202型號的放大器，其放大倍數(shù)為1、2、4、8。程控放大器4用于放大加速度傳感器5輸出的模擬信號，由于輸電線路導(dǎo)線舞動和微風(fēng)振動的加速度大小有一定的差別，程控放大器4可利用單片機控制增益大小，將振動時加速度的大小放大到同樣的范圍內(nèi)，實現(xiàn)舞動和微風(fēng)振動的同時測量。
[0029]加速度傳感器5采用ST公司的AIS3624DQ3三軸加速度傳感器，AIS3624DQ3傳感器該芯片量程為±6g/±12g/±24g可選I2C總線通信方式工作環(huán)境-40°C?+105°C，適用于野外的工作環(huán)境低功耗模式工作電流僅10微安。加速度傳感器5用于檢測架空電力線路的運動狀態(tài)，可測量導(dǎo)線的運動頻率，以及在三維空間的運動加速度、運動速度和運動幅度，可輸出被檢測點運動軌跡及姿態(tài)變化。
[0030]電源模塊6由通過導(dǎo)線依次連接的互感器、電源控制器及鋰電池組成;其中的電源控制器和鋰電池分別通過導(dǎo)線與微處理器3連接，用于為微處理器3供電。
[0031]本實用新型輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測傳感器的工作過程如下，具體如圖2所示:
[0032]步驟1、將本實用新型輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測傳感器上電初始化；
[0033]步驟2、經(jīng)步驟I初始化后，利用加速度傳感器5采集I秒的加速度數(shù)據(jù)；
[0034]步驟3、將經(jīng)步驟2采集到的加速度數(shù)據(jù)用微處理器3進行處理，由微處理器3內(nèi)預(yù)設(shè)的FFT算法模塊將采集到的I秒加速度數(shù)據(jù)進行快速傅里葉變換(FFT)，得到輸電線路導(dǎo)線振動的頻率；
[0035](FFT為非常成熟的算法，用于將時域下的信號轉(zhuǎn)換成頻域下，因此經(jīng)過FFT之后可以得到輸電線路導(dǎo)線振動的頻率;)
[0036]步驟4、經(jīng)步驟3后，根據(jù)輸電線路導(dǎo)線振動的頻率特性，判斷出輸電線路導(dǎo)線振動類型；
[0037]在其中采用先判斷頻率，再判斷幅值模式，從而判斷導(dǎo)線實際的振動類型:
[0038]當(dāng)輸電線路導(dǎo)線的舞動是頻率約為0.1?3Hz、最大振幅可以達到導(dǎo)線直徑的5?300倍；
[0039]微風(fēng)振動頻率一般在3?150Hz之間，最大雙振幅一般不大于導(dǎo)線直徑的I?2倍；
[0040]當(dāng)監(jiān)測到的頻率在2?4Hz時，需要再比較其振動幅值大小，才能最終判斷導(dǎo)線的振動類型；
[0041]步驟5、經(jīng)步驟4后，根據(jù)輸電線路導(dǎo)線振動類型判斷的結(jié)果，調(diào)整采樣頻率和程控放大器4的放大器放大倍數(shù)；
[0042]步驟6、由微處理器3對采集到的加速度值進行二次積分，得到振動的位移值；
[0043]步驟7、待步驟6完成后，將得到的輸電線路導(dǎo)線的振動幅值打包后通過ZigBee輸出，完成對輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測。
[0044]本實用新型輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測傳感器能夠采集振動數(shù)據(jù)，結(jié)合FFT分析法，就能能觀察到頻域下各個頻率點的振動幅值，綜合分析產(chǎn)生振動的種類，同時觀察防振錘、間隔棒等防振器的效果，優(yōu)化其安裝位置和距離，預(yù)防了輸電線路振動。
【主權(quán)項】
1.輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測傳感器，其特征在于，包括有傳感器殼體，所述傳感器殼體內(nèi)設(shè)置微處理器(3)，所述微處理器(3)分別與數(shù)據(jù)存儲單元(l)、Zigbee無線通信模塊(2)、電源模塊(6)及程控放大器(4)連接，所述程控放大器(4)連接有加速度傳感器(5);所述數(shù)據(jù)存儲單元(I)內(nèi)采用27c256芯片； 所述Zigbee無線通信模塊(2)內(nèi)采用XBee-Pro芯片； 所述程控放大器(4)采用型號為PGA202的程控放大器，其放大倍數(shù)為1、2、4、8; 所述加速度傳感器(5)采用AIS3624DQ3三軸加速度傳感器，所述AIS3624DQ3三軸加速度傳感器內(nèi)芯片量程為±68/±128/±24區(qū)； 所述電源模塊(6)由通過導(dǎo)線依次連接的互感器、電源控制器及鋰電池組成，用于為微處理器(3)供電； 所述微處理器(3)內(nèi)采用TMS320F28335芯片。
【專利摘要】本實用新型公開的輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測傳感器，包括有傳感器殼體，傳感器殼體內(nèi)設(shè)置微處理器，微處理器分別與數(shù)據(jù)存儲單元、Zigbee無線通信模塊、電源模塊及程控放大器連接，程控放大器還連接有加速度傳感器。本實用新型輸電線路導(dǎo)線振動綜合在線監(jiān)測傳感器，能夠同時監(jiān)測大幅值低頻率的導(dǎo)線舞動和低幅值高頻率的導(dǎo)線微風(fēng)振動，使對輸電線路的監(jiān)測更為高效，快捷，檢修更為方便。
【IPC分類】G01H17/00
【公開號】CN205175547
【申請?zhí)枴緾N201520692636
【發(fā)明人】黃新波, 王一各, 趙隆, 陳子良, 潘高峰
【申請人】西安工程大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年9月8日