[实用新型]一种基于空间离子电流密度的直流输电线路山火监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及输电线路技术领域，特别是一种基于空间离子电流密度的直流输电线路山火监测装置。

背景技术

2005年至今,湖北省输变电工程公司维护的输电线路共计发生山火故障8次,山火导致线路跳闸给电网安全稳定运行带来了严重威胁。2010年第一季度南方电网220kV及以上电压等级线路发生故障跳闸262次,其中500kV线路跳闸113次,占43.13%；220kV线路跳闸149次,占56.87%。因山火引发的线路跳闸128次,占线路总跳闸次数的4819%,尤其突出的是2010年2月28日贵州电网220kV及以上电压等级线路因山火引发的故障跳闸27次,占第一季度山火跳闸次数的21.09%。因此，开展的直流输电线路山火监测与预警技术的研究与实施，能够提高电力供给可靠率，同时减少国民经济和电网公司因电力事故引起的经济损失。

目前，针对直流输电线路山火监测的方法主要有视频监控、红外多光谱技术和激光雷达技术。然而视频监控技术进行山火多发地带的图像采集、分析和预警，但该技术存在的问题有摄像头本身功耗大、利用GPRS网络传输图像数据量多，摄像头采集数据受天气状况密切相关，在黑夜环境和大雾的气候条件下，摄像头判定山火的识别能力大幅度降低。红外多光谱技术目前存在的问题有：山火情况下的火焰向外发射红外光谱易受导线发热辐射的红外线和太阳辐射红外光谱干扰，同时不同材质的原材料进行燃烧所发射的红外光谱特性不同，输电线路又处在多可燃物不同比例混杂的环境，因此经过红外多光谱技术进行山火探测干扰因素多。激光雷达技术进行山火探测存在的问题有：激光雷达的造价高，直流输电线路的总跨越距离远，针对山火点进行该技术布点，造成整体成本高，同时激光雷达探测区域狭小，只能探测线路走廊下很小的区域，再次激光雷达容易受线路下方的树木和植被影响，造成探测精度下降。

因此针对上诉目前技术的缺点，本实用新型是在国家863计划项目基金(2012AA050209)资助下，提出了一种基于空间离子电流密度的直流输电线路山火监测装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于利用监测直流输电线路的离子电流密度探测线路走廊山火，提高直流输电可靠率，运用于直流输电线路的山火探测与预警技术起着重要的作用，提供一种陈本低、数据传输量小、功耗低、可靠性高的一种基于空间离子电流密度的直流输电线路山火监测装置。

为实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案：一种基于空间离子电流密度的直流输电线路山火监测装置，包括用于直流输电线路进行离子电流密度、风速风向、温度、湿度和大气压力测量的离子电流密度与环境参数监测模块，用于根据离子电流密度与环境参数进行判定是否有山火的判定山火并预警模块，用于传输预警信息和接受离子电流密度与环境参数监测模块状态指令的通讯模块，用于从通讯模块处接收预警信息、控制离子电流密度与环境参数监测模块各状态指令及声光报警指令的控制中心，用于根据控制中心接收的预警信息通知运行人员上报电力调度人员决定是否停用线路或派遣线路检修人员排除隐患的声光报警模块。

所述离子电流密度与环境参数监测模块包括蓄电池以及与其连接并联合给蓄电池充电的风能采集器和太阳能电池板；蓄电池分别连接到滤波、放大和采集单元和数据处理单元；滤波、放大和采集单元一端连接有风速风向传感器、温度和湿度传感器、大气压力传感器、离子电流密度传感器，另一端与数据处理单元连接；风能采集器、太阳能电池板、蓄电池、风速风向传感器、温度和湿度传感器、大气压力传感器、离子电流密度传感器安装于线路杆塔上。风速风向的传感器用于测量输电线路周围的风速和风向，温度和湿度传感器用于测量输电线路周围的温度和湿度，大气压力传感器用于测量输电线路周围的大气压力。

所述判定山火并预警模块包括与数据处理单元依次连接的数据计算单元、山火判定与预警单元，判定山火并预警模块基于公式计算；其中，v为风速风向传感器测量的风速,θ₁为风速风向传感器测量风速与直流输电线路的夹角，θ₂为离子电流密度传感器与线路杆塔的安装夹角，I为数据处理单元提供的离子电流密度大小，S为离子电流密度传感器表面积,进入数据计算单元计算离子密度ρ，当离子密度ρ的值大于1e10时，判定为附近有山火并输出报警信息。

所述通讯模块包括依次与判定山火并预警模块连接的终端无线通讯单元、通讯单元、控制中心无线通讯模块，通讯单元包括物联网、GSM、GPRS、电力载波、光纤数据传输方式。传输山火并预警模块输出的预警信息，传输控制离子电流密度与环境参数监测模块输出的状态指令