專利名稱：高壓抽能供電的送電線路微風振動監測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種監測裝置，尤其是指用于對高壓送電線路上的微風振動參數進行監測的高壓抽能供電的送電線路微風振動監測裝置。
背景技術：
目前，電力系統的供電網中應用的超高壓、遠距離、大容量的送電線路，在運行過程中常常受氣象條件和外界環境等的影響經常發生超過線路本身允許幅值的微風振動，這樣往往導致某些送電線路部件的疲勞損壞，如導地線的疲勞斷股，金具、間隔棒及桿塔構件的疲勞損壞或磨損等，這些故障通過傳統的人工定期巡線手段很難進行有效的預防。
為了能夠克服人工巡線不能有效預防線路損壞的問題，目前迫切需要使用智能裝置對送電線路狀態進行在線監測以提高線路運行的可靠性；另外對線路溫度、線路周圍氣象環境的在線監測對提高導線的輸送容量，減少線路投資，緩解我國供電形勢緊張的局面也有著很大的參考意義。
由于高壓線路在線監測裝置一般都安裝在高壓導線上，要達到在線監測的目的，信號傳輸必須用無線的方式，并且裝置工作在高壓電場、強磁場和高低溫甚至冰雪雷雹等惡劣環境中，特殊的工作環境決定了其面臨著諸多的技術問題需要解決1、受安裝環境的限制，高壓線路在線監測裝置首先要解決的是長期的電源問題，為此國內一些專利采用了在高壓線上感應取能的方法，公開號為CN2704150Y的中國專利“高壓線路感應取能裝置”公布了一種電力線路高壓帶電作業設備的電能補給裝置，該裝置采用環狀鐵芯和繞在鐵芯上的線圈做成類似于穿芯式電流互感器的結構，用感應取能的方法從高壓線路上獲取電能，解決了高壓電路上帶電作業設備的供電問題。該裝置環狀鐵芯的開口必須大于電力線的直徑才能將裝置固定在電線上，針對不同粗細的電力線使用起來相當不方便，而且有的高壓電力線直徑達四十多毫米，大間距的開口大大減少了該裝置通過鐵芯和線圈所能獲取的能量；而公開號為CN 2625909Y的中國專利“高壓線路絕緣子污穢在線檢測裝置”用上下兩部分鐵芯、鐵芯上的線包繞組及電源電路組成電源變換器，將高壓電力線上的電磁場能轉為電能給在線檢測裝置供電。該裝置在安裝時先將上下兩部分鐵芯分開并卡在電纜上，再由固定架將上下鐵芯固定緊，兩鐵芯不能作為一個整體來安裝固定，增加了在電線上高空作業的復雜程度。
2、因為在線監測裝置處于高壓環境中，容易產生電暈放電現象，解決該問題的一個有效方法一般是將整個裝置做成球形的結構，但是這樣勢必將裝置的大部分部件，包括電源裝置，電路板安裝裝置等置于球形殼體內，造成裝置體積大，增大了線上裝置的重量，十分不利于對線路微風振動的測量。
3、此外在高壓環境中的傳感信號的輸入干擾也是一個必須考慮的問題，如果輸入信號線過長，勢必加劇對輸入信號的干擾，影響測量的準確性。
4、線上裝置為了達到無線傳輸的目的，必須采用發射天線向外發射信號，現有的裝置大多將天線做成桿狀，暴露于空氣中，這樣導致在碰到雨雪冰雹大風等氣候時，天線受損壞的可能性會大大的增強。
發明內容
本實用新型的目的在于提供一種高壓抽能供電的送電線路微風振動監測裝置，具有安裝使用方便、體積小、重量輕、抗干擾能力強、能自供電的無線振動在線監測裝置。
本實用新型的目的是這樣實現的一種高壓抽能供電的送電線路微風振動監測裝置，包括本體、高壓抽能結構、卡具以及振動測量結構；所述的本體具有圓柱體外殼，外殼內固定設置電路板以及與電路板電連接的充電電池，外殼內固定設有與電路板連接的天線；所述的高壓抽能結構與外殼的柱體表面固定連接，高壓抽能結構由兩個繞有線圈的環形鐵芯對接形成，其中該線圈連接于所述的電路板；所述的卡具為環形結構，通過固定塊與本體外殼的柱體表面固定連接；所述的振動測量結構的根部與固定塊一側固定連接，且該振動測量結構垂直于卡具所在的平面。
所述振動測量裝置包括一應變梁及置于其末端的可轉動的小輪，所述應變梁的根部固定于固定塊上，并且根部附近設有振動傳感器，振動傳感器與電路板電連接。
所述應變梁為一懸臂梁式彈性體，在彈性體與小輪之間采用絕緣材料連接。
所述的外殼為雙層結構，所述的外殼為一體成型結構；或由兩端蓋以及設于兩端蓋之間的中間體構成，其中所述的兩端蓋與中間體卡合或螺紋連接；所述的天線為貼片式天線，由非屏蔽材料封裝在外殼內部。
所述的高壓抽能結構中的兩個環形鐵芯均設置在與其形狀對應的非磁性金屬外殼內，兩金屬外殼一側鉸鏈連接，另一側通過螺栓連接。
所述的高壓抽能結構以及固定塊頂部均通過圓弧形接口與圓柱體表面采用螺栓或鉚釘或焊接固定連接為一體。
所述的卡具由兩半金屬環構成，兩半金屬環一端通過鉸鏈連接，另一端由螺栓連接，構成環形結構，卡具的上半金屬環頂端與固定塊底部采用螺栓或鉚釘或焊接固定連接。
所述的卡具的上半金屬環的頂部設有小孔，設置溫度傳感器；兩金屬環的側面設置有多個小孔。
所述的固定決設有縱向通孔，所述的溫度傳感器通過穿過該通孔的導線與電路板連接。
所述的固定塊為柱體，分為上下兩部分，所述的振動測量結構的根部固定在兩部分之間，兩部分之間開有小槽，固定振動傳感器，該固定傳感器通過穿過固定塊通孔的信號線連接于電路板。
本實用新型的效果是顯著的1.本實用新型的在線監測裝置的電源部分與安裝部分及傳感裝置均位于本體外，相對于球形結構從整體上縮小了裝置的體積和重量；2.本實用新型的外殼采用圓形或環形結構，能有效的防止高壓線路上電暈放電現象的產生；3.本實用新型的采用貼片式天線，將其密封安裝于天線蓋內，不僅縮小了監測裝置的體積，而且能有效的防止惡劣的氣候對天線造成損壞，提高了系統信號發射的可靠性；4.本實用新型在卡具上開有安裝溫度傳感器的小孔，溫度傳感信號直接通過固定于裝置底部的固定塊的小孔引入，該信號輸入方式一方面便于溫度傳感器與高壓電力線良好的接觸，另一方面大大的縮短了信號引線的長度，減輕了高壓線周圍的電磁場對信號的影響，而且在很大程度上避免了風吹雨淋等外界環境對信號輸入帶來的影響。
5.本實用新型的卡具和連接卡具的固定塊做成分體式的結構，便于根據不同的電力線直徑選擇不同規格的卡具。
圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型的主視圖；圖3為本實用新型的側視圖；圖4為本實用新型的高壓抽能結構原理圖；具體實施方式
本實用新型為一種高壓抽能供電的送電線路微風振動監測裝置，如圖1所示為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型的主視圖；圖3為本實用新型的側視圖；圖4為本實用新型的高壓抽能結構原理圖。該裝置包括本體、高壓抽能結構、卡具以及振動測量結構，所述的本體具有圓柱體外殼，外殼內固定設置電路板以及與電路板電連接的充電電池，外殼內的一側固定設有與電路板連接的天線，所述的天線為貼片式天線，由非屏蔽材料封裝在外殼內部；所述的高壓抽能結構與外殼的柱體表面固定連接，高壓抽能結構由兩個繞有線圈的環形鐵芯對接形成，其中該線圈連接于所述的電路板；所述的卡具通過固定塊與本體的外殼的柱體表面固定連接；所述的振動測量結構的根部與固定塊一側固定連接，且該振動測量結構垂直于卡具所在的平面，該振動測量結構為末端裝有可轉動小輪的懸臂梁彈性體，且小輪與彈性體之間采用絕緣材料連接，該懸臂梁彈性體與固定塊的連接端附近設有振動傳感器，振動傳感器與電路板電連接。
為了能保證本實用新型的本體的外殼內的電路免于受到干擾，所述的外殼為雙層結構，外殼可為一體成型結構；或由兩端蓋以及設于兩端蓋之間的中間體構成，其中所述的兩端蓋與中間體卡合或螺紋連接。所述的高壓抽能結構14中的兩個環形鐵芯均設置在與其形狀對應的非磁性金屬外殼內，兩金屬外殼一側鉸鏈連接，另一側通過螺栓連接。
本實用新型的高壓抽能結構以及固定塊頂部均通過圓弧形接口與圓柱體表面采用螺栓或鉚釘或焊接固定連接為一體。
本實用新型的卡具由兩半金屬環構成，兩半金屬環一端通過鉸鏈連接，另一端由螺栓連接，構成環形結構，卡具的上半金屬環頂端與固定塊底部采用螺栓或鉚釘或焊接固定連接，卡具的上半金屬環的頂部設有小孔，設置溫度傳感器，以對輸電線路的溫度進行監測，避免由溫度異常造成線路的損害；兩金屬環的側面設置有多個小孔，用于減輕本實用新型的重量和連接保護繩。
為了縮短信號引線的長度，減輕高壓線周圍的電磁場對信號的影響，并避免外界環境對信號輸入帶來的影響，在所述的固定塊設有縱向通孔，溫度傳感器與通過穿過該通孔的導線與電路板連接。
在本實用新型的結構中，該固定塊為柱體，可分為上下兩部分，將所述的振動測量結構的根部固定在兩部分之間，兩部分之間開有小槽，用于固定振動傳感器，該振動傳感器通過穿過固定塊通孔的信號線連接于電路板。
本實用新型微風振動監測的原理為將卡具以及高壓抽能結構固定在高壓電力線上以后，高壓抽能結構感應電力線周圍的磁場能，以交流電壓的形式輸入裝置內的電源調理板，電源調理板給后續電路提供穩定的電能，并可同時對充電電池充電。當發生導線微風振動時，振動監測結構上的小輪受電力線的擠壓引起振動測量結構上彈性體內部的形變，通過振動傳感器感測出彈性體內形變的大小，并送入本裝置本體的電路進行判斷從而可監測出導線微風振動的水平，實現對高壓線路微風振動參數的監測；另外本裝置卡具金屬環上小孔內安裝的熱電阻溫度傳感器將與電力線壓接在一起感測電力線溫度，溫度的變化引起熱電阻的阻值變化，位于裝置本體內的電路通過檢測熱電阻的阻值來判斷電力線溫度的大小，實現對高壓線路溫度的監測。
以下對本實用新型的一個較佳實施例進行說明，如圖1所示，本實用新型本體的外殼內的裝設的電路板，用于對輸入的交流電源信號，溫度和振動信號進行處理，并將處理后的溫度振動信號通過天線發射出去；高壓抽能結構感應電力線周圍交變的磁場能，將磁場能轉為電能給本裝置的電路供電；振動測量結構通過懸臂梁末端的小輪與高壓電力線接觸感測出振動信號送給本裝置的電路板，卡具則用于將整個裝置固定在電力線上，當卡具鎖緊時，裝在其內表面小孔上的溫度傳感器與電力線緊密接觸，將電力線的溫度信號傳送給本裝置的電路板進行處理。
在本實施例中，本實用新型的本體的外殼為圓筒狀的雙層結構，外層殼體2為電屏蔽材料，里層殼體3為磁屏蔽材料，通過采用雙層外殼達到電磁屏蔽的效果，兩端蓋采用圓弧結構，與外層的外殼2用螺紋連接組成本體的圓筒狀密封外表面，該外部形狀有利于防止電暈放電現象的產生。在該外殼內裝有支撐塊4，支撐塊4為絕緣材料，中間鉆有方孔，在方孔的兩側開有小槽，起絕緣和固定電路板、電池的作用。在支撐塊的方孔中從上到下依次排列有充電電池以及電路板，該電路板包括電源調理板、信號調理板和信號控制與收發電路板，該種將裝置電路分開上下排列的方式有利于縮小裝置內部空間的體積。在支撐塊的方孔底部貼裝有壓板15，壓板15上開有螺栓孔，在本實施例中，固定塊可分為上下兩塊，高壓抽能結構的外殼和固定塊11，12分別通過螺栓接入壓板15上的螺栓孔從而與外殼連接在一起。上下兩個固定塊之間開有小槽，將振動測量結構卡裝在其中，兩固定塊的中心開有通孔用于將外部的溫度信號線和振動信號線引入裝置本體內，固定塊和整個裝置的卡具13之間可用螺栓連接，使卡具的上表面與下固定塊12的下表面緊密貼在一起。
本實用新型將用于無線傳輸信號的天線采用貼片天線的形式安裝于外殼內，并用螺栓固定于靠近一側的端蓋處，另一側用非屏蔽材料7將天線密封起來，既不影響信號的有效傳輸，又能對天線起到防雨防風的作用。
本實施例中的振動傳感結構10用于監測導線微風振動，為一條扁平的懸臂梁式彈性體，其末端裝有可轉動的小輪9，在小輪9與彈性體之間采用絕緣材料8連接。該彈性體的根部固定在固定塊11，12的上下兩部分之間，在根部附近粘貼有振動傳感器。
本實施例中的高壓抽能結構是由兩塊對接的環形鐵芯，繞制于兩塊環形鐵芯上的感應線圈構成，其結構和原理類似于電流互感器。兩塊環形鐵芯均置于與各自形狀對應的非磁性金屬外殼內，兩金屬外殼一側通過鉸鏈連接可相互拼接成環形結構，另一側可通過螺栓連接，兩殼體可以繞鉸鏈柱相對自由轉動從而實現金屬外殼所拼接成的環形結構的打開與閉合。當打開環形結構時，通過鉸鏈可以自由的調節開口的大小，從而可以使不同線徑的高壓電力線穿過其中，在高壓電力線穿過環形結構以后，將環形結構閉合，則兩金屬外殼內的環形鐵芯將對接在一起組成首尾相接的環形鐵芯，該首尾相接的環形鐵芯和繞于其上的感應線圈一起組成電磁感應裝置感應高壓電力線周圍交變的磁場能量，從感應線圈的首尾兩端以交變電壓的形式輸出到電源調理板。
本實施例中的卡具由兩半金屬環通過鉸鏈連接相互拼接成環形結構，兩半金屬環的一端可以繞鉸鏈柱相對自由轉動，另一端可用螺栓將金屬環鎖緊。在上半金屬環的頂部留有小孔，用于安裝溫度傳感器。在兩金屬環的側面各留有若干小孔，用于減輕金屬環的重量，同時便于在高空安裝作業時用小孔來連接保護繩。
將本實用新型固定在高空電力線上時，首先根據電力線的直徑選擇大小合適的卡具，將高壓抽能裝置和卡具繞各自的鉸鏈打開，使電力線同時穿過高壓抽能裝置和環形的金屬卡具，然后依次閉合和用螺栓鎖緊高壓抽能的環形結構，卡具的兩半金屬環，這時卡具的環形內表面將緊緊的圈住電力線外表面從而可將本裝置固定在電力線上。
綜上所述，本實用新型具有安裝使用方便、體積小、重量輕、抗干擾能力強、能自供電的特點，可以實現對高壓線路中如導地線的疲勞斷股，金具、間隔棒及桿塔構件的疲勞損壞或磨損等這些故障的在線監測，而達到有效的預防，保證了線路的安全運行。
權利要求1.一種高壓抽能供電的送電線路微風振動監測裝置，其特征在于，包括本體、高壓抽能結構、卡具以及振動測量結構；所述的本體具有圓柱體外殼，外殼內固定設置電路板以及與電路板電連接的充電電池，外殼內固定設有與電路板連接的天線；所述的高壓抽能結構與外殼的柱體表面固定連接，高壓抽能結構由兩個繞有線圈的環形鐵芯對接形成，其中該線圈連接于所述的電路板；所述的卡具為環形結構，通過固定塊與本體外殼的柱體表面固定連接；所述的振動測量結構的根部與固定塊一側固定連接，且該振動測量結構垂直于卡具所在的平面。
2.如權利要求1所述的高壓抽能供電的送電線路微風振動監測裝置，其特征在于，所述振動測量裝置包括一應變梁及置于其末端的可轉動的小輪，所述應變梁的根部固定于固定塊上，并且根部附近設有振動傳感器，振動傳感器與電路板電連接。
3.如權利要求2所述的高壓抽能供電的送電線路微風振動監測裝置，其特征在于，所述應變梁為一懸臂梁式彈性體，在彈性體與小輪之間采用絕緣材料連接。
4.如權利要求1所述的高壓抽能供電的送電線路微風振動監測裝置，其特征在于，所述的外殼為雙層結構，所述的外殼為一體成型結構；或由兩端蓋以及設于兩端蓋之間的中間體構成，其中所述的兩端蓋與中間體卡合或螺紋連接；所述的天線為貼片式天線，由非屏蔽材料封裝在外殼內部。
5.如權利要求1所述的高壓抽能供電的送電線路微風振動監測裝置，其特征在于，所述的高壓抽能結構中的兩個環形鐵芯均設置在與其形狀對應的非磁性金屬外殼內，兩金屬外殼一側鉸鏈連接，另一側通過螺栓連接。
6.如權利要求1或5所述的高壓抽能供電的送電線路微風振動監測裝置，其特征在于，所述的高壓抽能結構以及固定塊頂部均通過圓弧形接口與圓柱體表面采用螺栓或鉚釘或焊接固定連接為一體。
7.如權利要求1所述的高壓抽能供電的送電線路微風振動監測裝置，其特征在于，所述的卡具由兩半金屬環構成，兩半金屬環一端通過鉸鏈連接，另一端由螺栓連接，構成環形結構，卡具的上半金屬環頂端與固定塊底部采用螺栓或鉚釘或焊接固定連接。
8.如權利要求7所述的高壓抽能供電的送電線路微風振動監測裝置，其特征在于，所述的卡具的上半金屬環的頂部設有小孔，設置溫度傳感器；兩金屬環的側面設置有多個小孔。
9.如權利要求8所述的高壓抽能供電的送電線路微風振動監測裝置，其特征在于，所述的固定塊設有縱向通孔，所述的溫度傳感器通過穿過該通孔的導線與電路板連接。
10.如權利要求9所述的高壓抽能供電的送電線路微風振動監測裝置，其特征在于，所述的固定塊為柱體，分為上下兩部分，所述的振動測量結構的根部固定在兩部分之間，兩部分之間開有小槽，固定振動傳感器，該振動傳感器通過穿過固定塊通孔的信號線連接于電路板。
專利摘要一種高壓抽能供電的送電線路微風振動監測裝置，其特征在于，包括本體、高壓抽能結構、卡具以及振動測量結構；所述的本體具有圓柱體外殼，外殼內固定設置電路板以及與電路板電連接的充電電池，外殼內固定設行與電路板連接的天線；所述的高壓抽能結構與外殼的柱體表面固定連接，高壓抽能結構由兩個繞有線圈的環形鐵芯對接形成，其中該線圈連接于所述的電路板；所述的卡具為環形結構，通過固定塊與本體外殼的柱體表面固定連接；所述的振動測量結構的根部與固定塊一側固定連接，且該振動測量結構垂直于卡具所在的平面。本實用新型縮小了裝置的體積和重量，能有效的防止高壓線路上電暈放電現象的產生；提高了系統信號發射的可靠性。
文檔編號G01R31/02GK2849737SQ20052013057
公開日2006年12月20日 申請日期2005年11月7日 優先權日2005年11月7日
發明者于欽剛, 于長海, 郭志廣, 何紅太, 李紅云, 裴志偉, 桂亞驍 申請人:國網北京電力建設研究院