[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

说明书

技术领域

本发明属于输变电设备状态在线监测技术领域，涉及一种输电导线风偏在线监测系统，具体涉及一种基于ZigBee的输电导线风偏在线监测系统，本发明还涉及采用该系统进行监测的方法。

背景技术

架空输电线路受自然条件的影响会发生多种灾害事故，而输电线路绝缘子风偏闪络是其中较为严重的一种灾害。导线悬垂绝缘子串的风偏角是指风作用在绝缘子串和导线上引起悬垂绝缘子串角度偏移，导线风荷载使悬垂绝缘子串产生偏斜。风偏闪络事故的原因主要是导线和绝缘子串在强风下偏角过大，使得导线与杆塔最小间隙距离过小。这种偏斜必然引起带电部分的导线、悬垂线夹、均压屏蔽环、防振锤等对杆塔的接地部分塔身、横担、脚钉等的空气绝缘间隔减小。风偏闪络事故一旦发生会导致输送电能损失和风偏跳闸等故障。由于风偏跳闸是在强风天气或微地形地区产生飑线风的条件下发生的，风的持续时间往往超过重合闸动作时间段，使得重合闸动作时放电间隙仍然保持较小的距离；同时，重合闸动作时，系统中将出现一定幅值的操作过电压，导致间隙再次放电，并且第二次放电在较大的间隙就有可能发生，因此，线路发生风偏跳闸时，重合闸成功率较低，严重影响了供电可靠性。

近年来，受灾害性气象条件的影响，架空输电线路绝缘子风偏闪络事故发生的频率和强度明显增加，造成了巨大的经济损失，严重影响了电网的安全运行，对输电导线绝缘子串风偏角进行有效监测成为当务之急。长期以来，国内高压架空输电线路的设计中，在计算悬垂绝缘子串的风偏时，通常都是在最上端绝缘子安装一个风偏检测仪，仅得到最上端绝缘子的风偏角，再将绝缘子串简化为刚性直杆，或按弦多边形方法，用静力学方法计算悬垂绝缘子串在设计平均风速作用下的风偏角。而且在工程实际中，只有当悬垂绝缘子串较重且需要严格检查大风下最上端绝缘子是否碰及横担或下端带电部件对横担的间隙时才采用弦多边形方法，一般情况下都将绝缘子串简化为刚性杆近似地计算悬垂绝缘子串的风偏角。但是由于绝缘子串实际上是柔性的，而且在静力学计算方法中没有考虑脉动风动态特性对绝缘子串风偏角的影响。因此，当前的悬垂绝缘子串风偏角计算方法很难准确反映输电线路绝缘子串的实际风偏情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于ZigBee的输电导线风偏在线监测系统，解决了现有监测系统采用悬垂绝缘子串风偏角计算方法，很难准确反映输电线路绝缘子串的实际风偏情况的问题。

本发明的另一目的是提供一种采用上述系统进行监测的方法。

本发明所采用的技术方案是，基于ZigBee的输电线路风偏在线监测系统，包括依次连接的ZigBee无线风偏检测仪、杆塔监测分机、GPRS通信模块及监控中心，杆塔监测分机、GPRS通信模块还分别与电源模块相连接，杆塔监测分机上连接有有线风偏检测仪。

本发明所采用的另一技术方案是，基于ZigBee的输电导线风偏在线监测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：将ZigBee无线风偏检测仪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，有线风偏检测仪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；

步骤2：杆塔监测分机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通信模块无线输送到监控中心；

步骤3：监控中心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。

本发明的有益效果是，

(1)采用有线风偏检测仪测量最上端绝缘子处的风偏角，采用ZigBee无线风偏检测仪测量最下端绝缘子处的风偏角，实现对输电线路绝缘子串风偏最直接、最直观的监测，大大提高了监测的精度。

(2)采用ZigBee技术，实现了低成本、低耗电、不减少电气安全距离的无线信号传输。

(3)采用GPRS无线通信技术进行数据传输与控制，避免了传统数据传输方式中的电缆施工，大大降低了施工的难度和系统安装成本；系统既可连续安装又可离散安装。

(4)采用各种低功耗的传感器和微处理器芯片，大大降低了系统的功耗；采用太阳能加蓄电池充放电电路，为系统提供稳定的电源，使得系统可以连续、长期、稳定地在野外工作。