[发明专利]基于ZigBee的输电导线风偏在线监测系统及监测方法

权利要求书

1.基于ZigBee的输电线路风偏在线监测系统，其特征在于，包括依次连接的ZigBee无线风偏检测仪(1)、杆塔监测分机(2)、GPRS通信模块(4)及监控中心(6)，杆塔监测分机(2)、GPRS通信模块(4)还分别与电源模块(5)相连接，杆塔监测分机(2)上连接有有线风偏检测仪(3)。

2.根据权利要求1所述的基于ZigBee的输电线路风偏在线监测系统，其特征在于，所述的杆塔监测分机(2)包括微处理器单元(7)，微处理器单元(7)分别与ZigBee通信模块(9)、数据存储单元(8)、信号采集处理单元(10)相连接，信号采集处理单元(10)分别与雨量传感器(11)、压力传感器(12)、温湿度传感器(13)、风速传感器(14)、风向传感器(15)、日照强度传感器(16)相连接，杆塔监测分机(2)通过微处理器单元(7)与GPRS通信模块(4)相连接，杆塔监测分机(2)通过信号采集处理单元(10)与有线风偏检测仪(3)相连接，信号采集处理单元(10)、微处理器单元(7)分别与电源模块(5)相连接。

3.根据权利要求1所述的基于ZigBee的输电线路风偏在线监测系统，其特征在于，所述的ZigBee无线风偏检测仪(1)，包括相连接的ZigBee通信模块(9)和倾角传感器(17)，ZigBee通信模块(9)的结构为：包括无线单片机(9-1)，无线单片机(9-1)的引脚11和引脚12分别与倾角传感器(17)的引脚2和引脚3相连接，无线单片机(9-1)的引脚44与电容C1串联，电容C1接地，无线单片机(9-1)的引脚43与电容C2串联，电容C2接地，引脚44与引脚43之间并联有晶振1；无线单片机(9-1)的引脚19与电容C5串联，电容C5接地，无线单片机(9-1)的引脚21与电容C4串联，电容C4接地；无线单片机(9-1)的引脚32分别与电感L2的一端、印刷版微波传输线(9-3)的一端相连接，电感L2的另一端与无线单片机(9-1)的引脚34相连接，印刷版微波传输线(9-3)的另一端分别与电感L2的另一端、引脚34、电感L3的一端相连接，电感L3的另一端与电容C3串联，电容C3与外部天线(9-2)相连接。

4.根据权利要求1所述的基于ZigBee的输电线路风偏在线监测系统，其特征在于，所述的电源模块(5)，包括依次并联设置的太阳能电池(5-1)、电阻R1、充电保护电路(5-2)、场效应管A(5-3)、+12V蓄电池(5-4)、放电保护电路(5-6)、定时断电复位电路(5-7)和+5V电源稳压器(5-8)，太阳能电池(5-1)的正极、负极分别与+12V蓄电池(5-4)的正极、负极相连接，太阳能电池(5-1)的负极、+12V蓄电池(5-4)的负极接地，太阳能电池(5-1)的正极与+12V蓄电池(5-4)的正极之间串联有二极管D1，二极管D1位于+12V蓄电池(5-4)和场效应管A(5-3)之间，二极管D1的负极与+12V蓄电池(5-4)的正极相连接，场效应管A(5-3)还与充电保护电路(5-2)相连接，电阻R2与放电保护电路(5-6)之间连接有场效应管B(5-5)，场效应管B(5-5)与+12V蓄电池(5-4)的负极相连接。

5.根据权利要求3所述的基于ZigBee的输电线路风偏在线监测系统，其特征在于，所述的倾角传感器(17)采用CXTA02。

6.基于ZigBee的输电导线风偏在线监测方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1：将ZigBee无线风偏检测仪(1)安装于输电导线绝缘子串的最下端绝缘子上，将有线风偏检测仪(3)安装于输电导线绝缘子串的最上端绝缘子上，ZigBee无线风偏检测仪(1)检测到绝缘子串最下端处的风偏角θ_n传递给杆塔监测分机(2)，有线风偏检测仪(3)检测到绝缘子串最上端处的风偏角θ₁传递给杆塔监测分机(2)；

步骤2：杆塔监测分机(2)对上步得到的绝缘子串最下端处的风偏角θ_n、绝缘子串最上端处的风偏角θ₁进行处理，得到整个绝缘子串的偏移距离d，通过GPRS通信模块(4)无线输送到监控中心(6)；

步骤3：监控中心(6)根据接收到的整个绝缘子串的偏移距离d，计算出输电线路绝缘子串实际的风偏角，再根据杆塔和线路的安装运行参数，分析得到当前输电线路的运行情况，指导输电线路的运行维护和管理。

7.根据权利要求6所述的基于ZigBee的输电导线风偏在线监测方法，其特征在于，所述步骤2杆塔监测分机(2)对绝缘子串最下端处的风偏角θ_n、绝缘子串最上端处的风偏角θ₁进行处理，具体按照以下步骤实施：

假设整个绝缘子串的长度是l，计算出每一片绝缘子的风偏角为：

θ2=θ1+θn-θ1n-1,]]>

θ3=θ1+2·θn-θ1n-1,]]>

...

θn-1=θ1+(n-2)·θn-θ1n-1,]]>

θ_n，

根据绝缘子串对应的每一片绝缘子的长度L，计算出整个绝缘子串的偏移距离为：

d＝L·sinθ₁+L·sinθ₂+L·sinθ₃+…+L·sinθ_n

＝L·(sinθ₁+sinθ₂+sinθ₃+…+sinθ_n)。