一种输电线路杆塔倾斜在线监测装置的研究与设计

郭昊坤

（江阴职业技术学院 电子信息工程系，江苏 江阴 214405）

1 引言

随着国民经济迅速发展，建设智能电网的要求更为严格、时间更为紧迫，必须尽可能保证电力系统中各设备不受外来因素影响导致停电等事故，故在输电线路上必须安装各种监测装置对输电线路上的各种状态进行实时监控。若输电线路中的杆塔发生倾斜故障，严重或时间拖延过长后将造成较为严重事故，必须在其刚发生倾斜时就及时进行维护，以免发生大面积停电事故或人员伤害事故，故有必要对杆塔倾斜监测装置进行研究。

本文设计了一种高度集成、传输可靠、并且能适应恶劣气候环境的输电线路杆塔倾斜在线监测装置，装置能较为准确判断杆塔是否倾斜或出现其它类似故障，及时发送给后台上位机工作人员知晓，以便工作人员能在未发生更为严重事故之前将危害解除。

2 整体设计

一种输电线路杆塔倾斜在线监测装置的整体结构示意图如图1所示，由分别安装在输电杆塔和输电线路上的监测装置A、监测装置B，以及后台上位机构成，监测装置A与监测装置B通过无线收发传感器进行无线通信，实时监测两监测装置之间的相对距离，并通过安装在监测装置A上的数传电台传输至后台上位机，后台上位机可以实现对多个监测装置对的数据接收及处理，当监测装置A与监测装置B的相对距离与所设定的标准值误差超过5%达30秒以上时，发出报警，提醒工作人员对应杆塔可能出现倾斜事故，以便及时进行处理，减少损失。

图1 装置整体示意图

3 关键模块设计

3.1 监测装置A设计

监测装置A的结构示意图如图2所示，由单片机控制模块、无线收发传感器模块、数传电台和供电模块所构成。供电模块采用太阳能供电模块，其结构示意图如图3所示，光伏电池阵列经锂电池充放电控制器给蓄电池充电，最后接监测装置A中单片机的电源管脚。整个电路运行过程中，当充放电控制器检测到供电模块的电压足够时，则控制供电模块同时提供电能给电力设备及锂电池；当充放电控制器检测到供电模块的电压只能单独够给电力设备供电时，则控制供电模块给监测装置A供电；当充放电控制器检测到供电模块的电压不足时，则控制锂电池向监测装置A进行供电；如此一来，监测装置A在系统运行全过程中都可以得到电能，保证了系统的可持续运行。

图2 监测装置A结构示意图

图3 装置A供电模块结构示意图

3.2 监测装置B设计

监测装置B的结构示意图如图4所示，由单片机控制模块、无线收发传感器模块和供电模块所构成。供电模块采用感应电源模块，其电路结构示意图如图5所示，感应取电供电模块工作时是将一次母线穿过铁芯，当一次母线通过交流电流时，在感应线圈上产生相对应的感应电流。所产生的感应电流可以由取样电阻得到相应的电压输出。所得到的电压通过相应电能调理，得到所需要大小的电压供给监测装置使用（电压大小可调）。该电源装置还装有智能保护电路，工作时单片机监测电源工作温度。当工作温度超标后，单片机控制模块命令断开供电电路，直到温度回复正常后再重新接入供电电路。

图4 监测装置B结构示意图

图5 装置B供电模块结构示意图

后台监控上位机上可以安装专家分析软件；最好带有以下功能：显示、存储监测数据，且当监测装置A与监测装置B的相对距离与所设定的标准值误差超过5%达30秒以上时，发出报警，提醒工作人员对应杆塔可能出现倾斜事故，以便及时进行处理，减少损失。

4 结 语

设计了一种输电线路杆塔倾斜在线监测装置，装置能较为准确判断杆塔是否倾斜或出现其它类似故障，及时发送给后台上位机工作人员知晓，以便工作人员能在未发生更为严重事故之前将危害解除，其主要特点如下。

（1）可以有效防止因鸟兽为害影响或积雪覆冰等自然灾害所造成的误判现象，减少不必要的现场检查排查工作。

（2）能适应恶劣气候环境、高度集成、高传输可靠、遵循标准通信规约的杆塔倾斜在线监测装置，可实现对杆塔倾斜事故的有效监测和可靠传输。且分别装设在杆塔上和输电线路上的装置分别采用太阳能与锂电池配合供电方式和可充电式高压感应取电电源与锂电池配合供电方式，能为装置提供安全、稳定、不间断的电源，以保证装置长期正常运行。