一種輸電線路桿塔傾斜在線監測裝置的研究與設計

郭昊坤

（江陰職業技術學院 電子信息工程系，江蘇 江陰 214405）

1 引言

隨著國民經濟迅速發展，建設智能電網的要求更為嚴格、時間更為緊迫，必須盡可能保證電力系統中各設備不受外來因素影響導致停電等事故，故在輸電線路上必須安裝各種監測裝置對輸電線路上的各種狀態進行實時監控。若輸電線路中的桿塔發生傾斜故障，嚴重或時間拖延過長后將造成較為嚴重事故，必須在其剛發生傾斜時就及時進行維護，以免發生大面積停電事故或人員傷害事故，故有必要對桿塔傾斜監測裝置進行研究。

本文設計了一種高度集成、傳輸可靠、并且能適應惡劣氣候環境的輸電線路桿塔傾斜在線監測裝置，裝置能較為準確判斷桿塔是否傾斜或出現其它類似故障，及時發送給后臺上位機工作人員知曉，以便工作人員能在未發生更為嚴重事故之前將危害解除。

2 整體設計

一種輸電線路桿塔傾斜在線監測裝置的整體結構示意圖如圖1所示，由分別安裝在輸電桿塔和輸電線路上的監測裝置A、監測裝置B，以及后臺上位機構成，監測裝置A與監測裝置B通過無線收發傳感器進行無線通信，實時監測兩監測裝置之間的相對距離，并通過安裝在監測裝置A上的數傳電臺傳輸至后臺上位機，后臺上位機可以實現對多個監測裝置對的數據接收及處理，當監測裝置A與監測裝置B的相對距離與所設定的標準值誤差超過5%達30秒以上時，發出報警，提醒工作人員對應桿塔可能出現傾斜事故，以便及時進行處理，減少損失。

圖1 裝置整體示意圖

3 關鍵模塊設計

3.1 監測裝置A設計

監測裝置A的結構示意圖如圖2所示，由單片機控制模塊、無線收發傳感器模塊、數傳電臺和供電模塊所構成。供電模塊采用太陽能供電模塊，其結構示意圖如圖3所示，光伏電池陣列經鋰電池充放電控制器給蓄電池充電，最后接監測裝置A中單片機的電源管腳。整個電路運行過程中，當充放電控制器檢測到供電模塊的電壓足夠時，則控制供電模塊同時提供電能給電力設備及鋰電池；當充放電控制器檢測到供電模塊的電壓只能單獨夠給電力設備供電時，則控制供電模塊給監測裝置A供電；當充放電控制器檢測到供電模塊的電壓不足時，則控制鋰電池向監測裝置A進行供電；如此一來，監測裝置A在系統運行全過程中都可以得到電能，保證了系統的可持續運行。

圖2 監測裝置A結構示意圖

圖3 裝置A供電模塊結構示意圖

3.2 監測裝置B設計

監測裝置B的結構示意圖如圖4所示，由單片機控制模塊、無線收發傳感器模塊和供電模塊所構成。供電模塊采用感應電源模塊，其電路結構示意圖如圖5所示，感應取電供電模塊工作時是將一次母線穿過鐵芯，當一次母線通過交流電流時，在感應線圈上產生相對應的感應電流。所產生的感應電流可以由取樣電阻得到相應的電壓輸出。所得到的電壓通過相應電能調理，得到所需要大小的電壓供給監測裝置使用（電壓大小可調）。該電源裝置還裝有智能保護電路，工作時單片機監測電源工作溫度。當工作溫度超標后，單片機控制模塊命令斷開供電電路，直到溫度回復正常后再重新接入供電電路。

圖4 監測裝置B結構示意圖

圖5 裝置B供電模塊結構示意圖

后臺監控上位機上可以安裝專家分析軟件；最好帶有以下功能：顯示、存儲監測數據，且當監測裝置A與監測裝置B的相對距離與所設定的標準值誤差超過5%達30秒以上時，發出報警，提醒工作人員對應桿塔可能出現傾斜事故，以便及時進行處理，減少損失。

4 結 語

設計了一種輸電線路桿塔傾斜在線監測裝置，裝置能較為準確判斷桿塔是否傾斜或出現其它類似故障，及時發送給后臺上位機工作人員知曉，以便工作人員能在未發生更為嚴重事故之前將危害解除，其主要特點如下。

（1）可以有效防止因鳥獸為害影響或積雪覆冰等自然災害所造成的誤判現象，減少不必要的現場檢查排查工作。

（2）能適應惡劣氣候環境、高度集成、高傳輸可靠、遵循標準通信規約的桿塔傾斜在線監測裝置，可實現對桿塔傾斜事故的有效監測和可靠傳輸。且分別裝設在桿塔上和輸電線路上的裝置分別采用太陽能與鋰電池配合供電方式和可充電式高壓感應取電電源與鋰電池配合供電方式，能為裝置提供安全、穩定、不間斷的電源，以保證裝置長期正常運行。