[发明专利]特高压杆塔倾斜度在线监测系统及监测方法

说明书

技术领域

本发明属于输电线路在线监测设备技术领域，涉及一种特高压杆塔倾斜度在线监测设备，本发明还涉及上述在线监测系统的监测方法。

背景技术

我国幅员辽阔，可开发水力资源的三分之二分布在西北和西南地区；煤炭资源大部分蕴藏在西北地区北部和华北地区西部；而负荷中心主要集中在东部沿海地区，由此造成电力资源与负荷中心分布的不均匀，再加上我国电力需求持续增加，电网规模迅速扩大，特高压输电的研究已被提上日程。

特高压线路具有电压等级高、传输容量大、传输距离远等特点，如何保证特高压电网的安全、稳定、可靠运行就成为了关键性的问题。而杆塔倾斜作为造成倒塔、断线、跳闸等灾害的罪魁祸首，一旦发生，造成的经济损失将难以估计，因此研制一套特高压杆塔倾斜度在线监测系统对于解决上述问题具有十分重要的意义。

目前，常规的杆塔倾斜测量方法是采用经纬仪在横、顺线路距离铁塔大于1.5倍塔高的位置上2次测量偏移值，进而计算获得杆塔的倾斜率，但仅适用于地形平坦的地区。而在一些地势陡峭的山区，由于受到观测点的限制，就无法按常规方法进行杆塔倾斜率测量。因此迫切需要对现有杆塔监测技术进行改进，实现对特高压杆塔倾斜度的在线监测，获得杆塔的倾斜度、倾斜角及预警等信息，为线路安全运行提供保障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种特高压杆塔倾斜度在线监测系统，利用基于3D微机电系统的双轴高精度倾角传感器，结合GPRS/CDMA/3G/WIFI/光纤多种通信网络和I1通信接口，实现对杆塔的倾斜度、倾斜角监测，还能及时、有效的提醒工作人员杆塔运行情况。

本发明的另一目的在于提供上述在线监测系统的监测方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，特高压杆塔倾斜度在线监测系统，包括有多个杆塔倾斜监测装置和一个状态监测代理CMA，多个杆塔倾斜监测装置都通过通信网络与状态监测代理CMA连接。

本发明第一种技术方案的特点还在于，

杆塔倾斜监测装置，包括有主控制器，主控制器通过导线连接有电源模块，主控制器还分别外接有I1通信接口和RS485串行通信接口，双轴倾角传感器a和双轴倾角传感器b分别通过RS485总线与主控制器的RS485串行通信接口连接，双轴倾角传感器a设置于特高压杆塔2/3处，双轴倾角传感器b设置于横担上。

主控制器采用基于ARM Cotex-M3核的STM32F107互联型微控制器。

电源模块包括有太阳能电池和蓄电池。

双轴倾角传感器a和双轴倾角传感器b结构相同，均采用基于3D微机电系统的双轴高精度倾角传感器芯片。

通信网络为GPRS、CDMA、3G、WIFI或光纤中的一种。

本发明所采用的第二种技术方案是，特高压杆塔倾斜度在线监测系统的监测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、利用安装在特高压杆塔2/3处的双轴倾角传感器a、安装在横担中部上的双轴倾角传感器b分别获取特高压杆塔2/3处的杆塔倾斜角及横担中部的杆塔倾斜角；

步骤2、利用经步骤1获取到的特高压杆塔2/3处的杆塔倾斜角、横担中部的杆塔倾斜角及主控制器内集成的杆塔倾斜计算模型计算出特高压杆塔的顺线倾斜度、横向倾斜度、综合倾斜度信息：

步骤2.1、将经步骤1获得的特高压杆塔2/3处的杆塔倾斜角和横担中部的杆塔倾斜角均以RS485通信方式输送主控制器内；

步骤2.2、主控制器根据步骤2.1中获得的杆塔2/3处的杆塔倾斜角和横担中部的杆塔倾斜角，并利用主控制器内集成的杆塔倾斜计算模型计算出特高压杆塔的顺线倾斜度、横向倾斜度、综合倾斜度信息及最大允许倾斜范围ΔL；

步骤3、将经步骤2计算得到的特高压杆塔的横向倾斜度、顺线倾斜度及综合倾斜度数据经过I1通信接口传输至状态监测代理CMA，状态监测代理CMA对获取的所有数据进行传输，并对分散数据进行集中，还能进行数据的缓存及与监控中心进行双向数据通信，监控中心根据最大允许倾斜范围ΔL决定是否给相关工作人员进行报警。

本发明第二种技术方案的特点还在于，

杆塔倾斜计算模型如下：

顺线倾斜度=[L1*sin（Ah1）+L2*（Ah1）]/(L1+L2)；

横向倾斜度=[L1*sin（Av1）+L2*（Av1）]/(L1+L2)；

综合倾斜度=sqrt（顺线倾斜度的平方+横向倾斜度的平方）；

其中不同高度的铁塔，最大允许倾斜范围ΔL下按以下算法计算：

ΔL=杆塔高度（H）×杆塔允许倾斜度。