[發明專利]基于分布式能量獲取的輸電線路在線監測系統

有效

• 申請號: 201310025414.5
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103115643A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 趙東生;戴棟;郝艷捧;李立浧;曹敏;翟少磊;張林山
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;云南電網公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G08C17/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本發明屬于輸電線路在線監測技術領域，涉及一種基于分布式能量獲取的輸電線路在線監測系統。

背景技術

我國電網覆蓋面廣，輸電線路距離長，110KV以上電壓等級的輸電線路總長度超過60萬千米，線路所處地貌復雜，氣候多樣，而氣候的變化引起的自然災害（雨雪冰凍，大風等）和人為損壞（盜竊，破壞）等不確定因素的影響，一直是威脅電網安全運行主要因素。因此，需要對高壓輸電線路的運行狀態進行實時在線的監測及預警，以保證其安全運行。

由于輸電線路架設地點通常遠離城市，經過的區域人煙稀少、地形復雜，能夠采用的通信方式有限，目前應用于輸電線路在線監測的通信方式一般采用GPRS/CDMA/SMS等。

輸電線路在線監測設備以及通信設備由于特殊的工作環境，只能采用太陽能、電磁能、微功率風力發電等為電池補充能量，但這些供能方式易受到應用環境影響，且采集功率一般較小，因而無法保障輸電線路在線監測設備長時間工作。通過采用鋰電池及提高電池容量來延長傳感節點的工作時間是解決輸電線路在線監測設備電源供電的途徑之一。但是研究表明，電池的容量在可預見的未來不會產生變革性的提高。在過去三十年里，電池單位體積的容量只提高了不到四倍，電池技術遠遠滯后于處理器技術的發展速度，并以每年20%到30%的速度進一步拉開。因此如何充分合理的利用電池的能量是輸電線路在線監測系統亟待解決的一個核心問題。

目前輸電線路在線監測系統采用的多為蓄電池+太陽能電池板的方式作為輸電線路在線監測系統的能量供應單元，南方電網規定在持續無光照且無其他電力補充的條件下，蓄電池應至少可以維持終端裝置正常運行30天的供電。實際情況在需要監測的條件下（如冬季線路覆冰），而且為了滿足監測的需要，還需要提高采樣速度，能量相應消耗增加，為滿足供電30天的要求需要配置容量很大的蓄電池。

輸電線路在線監測系統需要監測的參數有導線拉力，導線傾角，導線溫度，監測點環境溫度，濕度，風速，風向，氣壓，日照強度，雨量，泄漏電流等，涉及的傳感器眾多，除了導線測溫傳感器安置在高電位的導線上外，其余傳感器和在線監測裝置安置在地電位的輸電桿塔上。

輸電線路在線監測系統能耗主要分為3大塊，傳感器功耗，監測主CPU功耗，無線通信單元功耗。其中無線通信單元功耗最大，比如型號為TGM8800的GPRS模塊最大工作電流是450mA，而拉力傳感器僅28mA，其它傳感器工作電流也基本在30mA以內。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于分布式能量獲取的輸電線路在線監測系統，該系統合理利用輸電線路環境能量，延長監測系統工作時間，適用于對所有的輸電線路進行在線監測以及對現有的輸電線路在線監測系統升級改造。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種基于分布式能量獲取的輸電線路在線監測系統包括安裝于桿塔上的輸電線路在線監測系統和安裝于導線上的無線通信轉發單元。

安裝于桿塔上的輸電線路在線監測系統包括若干傳感器、監測主機、蓄電池、太陽能充電控制器、太陽能電池板、zigbee模塊A、GPRS模塊A和天線。太陽能電池板、太陽能充電控制器和監測主機依次連接；蓄電池和太陽能充電控制器相互連接；傳感器、zigbee模塊A和GPRS模塊A分別與監測主機相互連接；zigbee模塊A和GPRS模塊A分別采用獨立的天線。

安裝于導線上的無線通信轉發單元包括取能裝置、調理/存儲電路，zigbee模塊B，GPRS模塊B和天線。取能裝置、調理/存儲電路和zigbee模塊B依次連接；取能裝置、調理/存儲電路和GPRS模塊B依次連接；zigbee模塊B和GPRS模塊B相互連接；zigbee模塊B和GPRS模塊B分別采用獨立的天線。

所述的太陽能電池板的輸出能量不能夠直接存儲在蓄電池中或給監測主機使用；太陽能電池板通過太陽能充電控制器實現對其最大輸出功率跟蹤控制，并將輸出能量存儲在蓄電池中，同時為監測主機供電。

所述的監測主機同時配置有zigbee模塊A和GPRS模塊A。

所述的zigbee模塊A負責短距離數據通信，并與zigbee模塊B進行數據交換。

所述的GPRS模塊A在正常情況下處于關閉狀態，只有在zigbee模塊A與zigbee模塊B失去聯絡的情況下，比如線路停電，模塊故障等情況，GPRS模塊A才啟動作為備用的通信設備與數據中心通信。

所述的取能裝置用于獲取導線周圍的電場能或者磁場能，不同的獲取方式取能裝置會有不同的結構和安裝方式。