定制传感器监测输电塔整体倾斜的试验分析
基于光纤传感技术的输电杆塔倾斜传感器研究

基于光纤传感技术的输电杆塔倾斜传感器研究杨俊;张长胜;梁仕斌;张少泉;陈晓云【摘要】针对输电杆塔的监测研究了一种基于光纤布拉格传感技术的倾角传感器,该传感器内固定有一根等强度悬臂梁,在悬臂梁两侧各粘有一个光纤布拉格光栅(FBG),在其自由端挂有一重物.当传感器倾斜时,重物带动等强度自由端重物产生挠度,使传感器的中心波长发生变化,通过监测中心波长来达到监测杆塔倾斜的目的.实验表明:该光纤布拉格光栅倾角传感器的灵敏度为0.3172nm/°,线性度为1.030%FS,迟滞性误差为0.364%FS,具有零点漂移小的特点.【期刊名称】《化工自动化及仪表》【年(卷),期】2018(045)009【总页数】4页(P683-686)【关键词】光纤布拉格光栅;倾角传感器;等强度悬臂梁;输电铁塔;静态性能【作者】杨俊;张长胜;梁仕斌;张少泉;陈晓云【作者单位】昆明理工大学信息工程与自动化学院;云南电网公司研究生工作站;云南电力试验研究院(集团)有限公司;昆明理工大学信息工程与自动化学院;云南电力试验研究院(集团)有限公司;云南电网公司研究生工作站;云南电网公司研究生工作站【正文语种】中文【中图分类】TP212.1输电线路是电力系统稳定运行的基础,随着国家经济的发展,输电线路也越来越庞大和复杂,一旦输电杆塔发生事故,不仅将会造成电力系统的不稳定运行,而且当输电杆塔倾斜度过大时会造成意外坍塌,严重时甚至毁坏房屋和危及人民的人身安全[1,2]。
输电线路覆冰或大雪使得输电杆塔两侧受力不均匀,发生杆塔倾斜甚至发生倒塌[3,4];地下矿床的过度开采导致地基不稳也会造成杆塔的倾斜[5]。
因此加强对输电线路杆塔倾斜的监测对电力系统的稳定安全运行具有重大的意义。
渠海荣和史丽萍使用一种基于牛顿第二定律的加速度传感器的输出电压来确定杆塔倾斜状况[6]。
王德贺和甘凤林使用应变传感器对输电杆塔倾斜进行实验分析,通过监测杆塔本身的应变来判断杆塔是否处于安全状态[7]。
高压输电线路杆塔倾斜角在线监测方案

高压输电线路杆塔倾斜角在线监测系统方案研制高压输电线路倾角在线监测单元,初步方案为:倾斜角传感器采用高精度的ADXL345,数据采集和Modbus 通信采用Ti 的低供耗单片机MSP430,供电采用太阳能电池板,无线数传DTU 采用低功耗GPRS 模块。
在线监测中心服务器装设组态软件,通过虚拟串口透明地读取远程倾角在线监测单元的现场数据。
一、系统构成:二、倾角在线监测系统Modbus RTU 通信协议倾角在线监测单元地址可以为01~247之间的某一个数值,该地址可以通过监测单元上的一个拨码开关来设置。
有03和06两种功能码。
功能码03表示主机将以RTU 方式读取从机内存放的倾斜角整数据,例如:主机(监测中心服务器)请求从机(现场的监测单元)的X 、Y 、Z 轴的六字节整数据倾斜角,该六字节数据连续存放在从机的0032~0037寄存器内,低位地址存放倾斜角低字节,高位地址存放倾斜角高字节,该主机请求的Modbus RTU 通信协议如下:太阳能供电倾角传感器ADXL345 单片机MSP430GPRS 无线数传模块从机应答的Modbus RTU 通信协议如下:应答的这六个字节为十六进制数,例如:十六进制数0105表示十进制整数为261,即相对于X轴的倾斜角为26.1度。
错误校验XX可采用CRC-16校验法计算得到。
功能码06表示主机将以RTU方式将传感器阈值等数据写入从机的寄存器内,以实现在线监测单元的远程管理配置。
三、Modbus通信协议资料MSP430单片机与GPRS、服务器之间的通信协议采用Modbus。
下面为该协议的一些资料:Modbus总线Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。
通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。
它已经成为一通用工业标准。
有了它,不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中监控。
此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。
基于无线传感器的输电杆塔倾斜在线监测系统设计

基于无线传感器的输电杆塔倾斜在线监测系统设计杆塔倾斜属于典型的隐形故障,在杆塔倾斜现象发生的发展初期,巡线人员很难用肉眼观察到其微小变化。
当其发生沉降时,输电线路已处于危险状态。
特别是在台风等自然灾害发生时,需要快速统计杆塔倒杆、倾斜数量,用于应急救灾的计划安排。
鉴于此,本文研发了一种杆塔倾斜监测及统计装置可以发现杆塔变形和倾斜,并找出其发生、发展的特点,及时掌握倾斜杆塔的变化,预见其发展程度,及时采取相应措施,确保线路的安全运行。
标签:无线传感器;输电杆塔;在线监测;系统设计0引言输电杆塔发生倾斜的原因,通常有恶劣气候(如台风、龙卷风等)、矿石开采、工程施工以及其他外力破坏等。
对于我国珠江三角洲地区来说,这里地势平坦,每年都有数个台风登陆,是龙卷风易发区。
而广东龙卷风最为多发的佛山地区,因为台风、龙卷风等导致的线路断线倒杆塔、故障跳闸等事件时有发生。
2015年10月受台风“彩虹”影响,禅城、顺德等多处发生停电。
佛山市电网受影响停电客户共94253户,负荷损失146.7MW。
风灾共造成佛山电网5个110kV 变电站失压,全市共45.1KM 10kV及以上供电线路受损,133回10kV及以上线路跳闸:1基220kV铁塔倒塌,188支10kV电杆(塔)断杆,倒杆,倾斜,4台配变受损。
本次杆塔倾斜状态监测装置的成功研发,从技术层面上可以在灾害发生时或灾害发生后迅速定位倒杆塔,为灾后快速复电提供最时效的倒塔定位信息。
大范围推广后,必将对我们今后的灾后快速复电工作大有帮助。
1基于无线传感器的输电杆塔倾斜在线监测系统总体设计本研究中开发的监测装置采用电容微型摆锤原理,在地球重力的作用下,通过对装置中的电容量向量进行分析和转换最终得到输电杆塔的倾斜角度。
装置总体组成部分有:①系统内核,数字输出型双轴倾角无线传感器×1;②转换器,高精度16bit A/D转换器×1;③其他传感器,高精度数字传感器。
传感器在电力杆塔倾斜监测的研究

传感器在电力杆塔倾斜监测的研究摘要:结合当前电力设施监控的实际背景,从实用性出发,以高性能、低功耗为目标,设计出基于GPRS网络的输电线路杆塔倾斜监控系统。
该系统能够实时、准确地监测到杆塔的倾斜程度,可以及时发现杆塔可能存在的安全隐患并快速予以排除,从而可以节约大量的人力、财力和物力,实现对杆塔安全监控的无人值守,提高电网输电线路的安全,保证电力系统的稳定运行。
关键词:监控终端;实时监测;倾斜传感器;倾斜原理;数据采集在电网设备由定期检修向状态检修模式的转变过程中,在线监测作为输变电设备状态检修管理、提升输变电专业生产运行管理精益化水平的重要技术手段,其建设和推广工作取得了快速的发展;但在全面推进在线监测的过程中,也凸显出了一些问题,影响和制约了状态检修的全面深化发展。
1.倾斜监测原理分析1.1测斜重要性在一些地区,由于土质松软、塔基被挖、塔材被盗、地表沉降或自然灾害(如雨水冲刷)等因素,会导致输电线路铁塔的塔基滑移、塔体不均匀沉降、向某一方向倾斜等。
在铁塔倾斜、不均匀沉降或位移现象发生的初期,巡塔人员很难通过目测观察到,铁塔倾斜会造成倒塔、断线、跳闸等电力事故。
输电线路铁塔数量大、铁塔倾斜因素多、分布范围广,仅靠输电线路巡塔人员的日常检查很难实现及时和准确地发现铁塔发生倾斜故障。
如果能实时监测并及早发现铁塔倾斜角度超出标准,结合导线覆冰、微气象环境等参数,综合分析倾斜角度对电力铁塔的危害程度,对其进行计算、分析和预警,及时对铁塔进行维护,可以防止倒塔事故的发生。
1.2测斜原理倾斜探测器可以用来测量物体相对于某一方向的倾角偏移量。
其理论原理是牛顿第二定律,根据基本的物理原理,在一个系统的内部,无法测量其速度,但是可以测量出其加速度。
如果再已知初速度,就可以通过积分计算出速度,再次积分进而可以计算出位移。
所以倾斜探测器其实是运用牛顿第二定律的一种加速度传感器。
倾斜探测器一般由测斜探头、电缆、数据采集器组成。
输电线路铁塔倾斜在线监测

输电铁塔倾斜在线监测【五年专业输电线路倾斜监测系统研发生产经验】【通过第三方型式检测报告、2011年浙江电网电力研究院测试报告】【2011年配合合作伙伴支撑30余次国网、南网输电线路杆塔倾斜监测招投标、项目合作】【输电线路杆塔倾斜监测系统遵循国网《Q/GDW559-2010输电线路杆塔倾斜监测装置技术规范》】业务联络:何小姐①⑤⑧⑧⑨③⑦〇③⑦④ 期待您的来电合作。
一、系统概述对于输电铁塔采空区,沉降区和不良地质区,通过对输电铁塔进行角度实时倾斜的监测,计算分析输电铁塔倾斜状况并上报监控中心,为电力安全运行部门提供决策依据。
在输电铁杆塔倾斜在线监测系统中,我们采用高精度工业级杆塔倾斜探测器对铁塔倾斜进行监,通过GPRS无线网络将输电铁塔的倾斜数据实时上传至监控中心,同时监控中心可远程对监测前端进行各种参数的设置。
二、系统组成输电线路铁塔倾斜在线监测系统是由前端的监控设备和监控中心监控软件组成。
前端硬件设备主要由无线倾斜监测主机、倾角探测器、太阳能电池板及蓄电池组成。
监控中心监控软件为客户服务端软件。
三、系统各组成部分及功能、参数3.1、无线倾斜监测主机系统无线监测主机安装在输电铁塔上,是系统运行的核心。
主要完成对输电线路铁塔倾斜数据的处理、传输及储存功能,同时接收监控中心远程参数设置的各种命令。
3.1.1、数据处理模块内置的数据处理模块是系统的工作核心。
主要完成对倾角探测器所探测到的数据进行处理(储存或传输);同时接收监控中心的命令进行前端各种参数的设置。
并完成系统自身整体工作状态的检测并将数据上传至监控中心。
3.1.2、无线传输模块铁塔上的监测分机通过GPRS/无线传输模块与监控中心进行远距离无线通信。
通过优化天线设计,保证数据采集和通信正常运行。
对于没有移动信号的地区可采用无线接力方式将信号传输到有移动信号的杆塔,然后再通过GPRS手机网络进行远距离传输。
3.1.3、电源管理模块安装在输电铁塔上的倾斜监测分机通过太阳能电池进行供电;并采用太阳能对蓄电池进行浮充供电。
高压电塔倾角传感器的应用

输电线铁塔的倒塌事件时有发生,一旦发生倒塌,将会造成巨大的损失,尤其是近年来气候变化比较异常,南方出现冻雨天气,冻雨天气对输电线铁塔损坏极大。现使用北京天海科生产的QXJH型倾角传感器应用于输电线铁塔倾斜角度的监测,型倾角传感器可以实现二维测量,精度高达0.01°。可以实时监测输电线倾斜角度,一旦因为大风等自然灾害导致倾斜角度过大,实时发出预警信号,由工作人员进行检修。能第一时间发现发生事故的地点,维修人员可以在最短时间内赶到维修,减少故障发生时间。
电力线路测绘中的杆塔倾斜测量技巧与数据处理

电力线路测绘中的杆塔倾斜测量技巧与数据处理电力线路是人们生活中不可或缺的基础设施之一,在电力线路的建设过程中,杆塔的倾斜测量是非常重要的环节。
因为杆塔的倾斜会直接影响电网的稳定运行和安全性。
本文将介绍电力线路测绘中的杆塔倾斜测量技巧与数据处理方法。
首先,在进行杆塔倾斜测量之前,我们需要准备一些必要的设备。
一般来说,我们需要使用三脚架、测量仪器、测角仪等设备。
这些设备可以帮助我们准确地测量杆塔的倾斜角度。
在进行测量之前,我们需要先选择一个合适的测量点。
通常情况下,我们选择杆塔的顶部作为测量点,因为这样可以更准确地反映杆塔整体的倾斜情况。
测量时,我们需要将三脚架稳固地放置在地面上,并将测量仪器固定在三脚架上。
然后,我们可以通过测量仪器来测量杆塔的倾斜角度。
在测量过程中,我们需要注意保持仪器的水平和稳定,以免影响测量结果的准确性。
对于杆塔倾斜测量数据的处理,我们可以使用传统的数学方法进行计算。
首先,我们需要将测得的倾斜角度转化为弧度,然后可以利用三角函数来计算出杆塔倾斜角度的正切值。
通过计算正切值,我们可以得到杆塔的倾斜角度以及方位角。
此外,我们还可以利用一些数据处理软件来对测量数据进行处理。
这些软件可以帮助我们更直观地观察和分析数据,提高数据处理的效率和准确性。
在使用这些软件时,我们需要将测量数据导入软件,并选择适当的算法和方法进行数据处理和分析。
通过这些软件,我们可以得到更详细和全面的测量结果,并且可以进行更深入的数据分析和比较。
除了传统的数学方法和软件处理方法,我们还可以使用一些新兴的测量技术来进行杆塔倾斜测量。
例如,使用无人机进行测量可以大大提高测量的效率和准确性。
无人机可以搭载高精度测量仪器,通过悬停在杆塔附近进行测量,可以更全面地获取杆塔的倾斜数据。
此外,无人机还可以配备摄像头和图像处理软件,可以通过拍摄杆塔的照片进行三维重建和测量,进一步提高测量的精度和全面性。
综上所述,电力线路测绘中的杆塔倾斜测量是一项非常重要的工作。
输电杆塔倾斜监测方案

输电杆塔倾斜监测方案
方案背景
输电线路走廊地质、气象环境复杂,常伴随冰灾、雪灾、泥石流、山体滑坡、暴雨、强风等自然灾害的发生,容易引发杆塔倾斜或倒塔事故。
方案需求
1、雨季长,易发生滑坡、塌陷、泥石流区域。
2、温度低,易发生冰灾、雪灾区域。
3、强风多,杆塔易变形、倒塌区域。
方案介绍
四信输电杆塔倾斜监测方案由前端监控装置和远程平台两部分组成,前端装置包含倾角传感器、微气象传感器、控制主机、风能和太阳能设备,平台端包括服务器、屏幕墙、移动设备等。
风能和太阳能设备为控制主机和传感器提供电源,控制主机实时获取倾角传感器和微气象传感器采集的杆塔倾斜状态及环境气象数据并传送给服务器,服务器实时分析数据,最终在大屏幕或移动终端上查看数据。
方案价值
全方位采集数据
前端监控装置可全面采集杆塔横向、顺线倾斜数据;同时采集温度、湿度、风速、风向、雨量、气压等数据。
远程调控,现场还原更便捷
后台系统软件采用B/S和C/S混合模式设计,线路管理人员通过Internet网络可随时远程浏览现场视频,远程控制摄像机方位,大大提升了线路监测工作的便捷度。
应用案例。
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组 装试 件 ,内包 两段 主材角 钢在 中间 ,用 螺栓
连接 ( 两段 主材 间 隔 1 m,主材 两端 部焊 接相 同材 c
质钢 板 ,并焊 接 长 1 l、直 径 2 T连 接杆 ), 5CI T 5 l ml 传感 器 在外 ,依 次组 装 。紧 固螺栓 的扭 矩 10Nm。 5
n r l a g f h t r l te s a d e e e o i gmo e t e twe h u db h c e a e u l n u e i p r t n s f t . o ma n eo ema e i ’ sr s , n v n b c m n r , h r t a S o rs o l e c e k d c r f l t e s r s e a i a ey yo to o Ke r s se l o r s n o ; o ei c i e f r wa i g i t r a o c h n e y wo d : t e we ; e s r wh l l ; o e r n ; n e n l r ec a g t n n n f
的分析结果显示 : 传感 器输 出值和加栽值是正相 关的, 因此这些输 出值 是可靠的。 在输 电铁塔的主材处安装这种传感器 ,
旦 传感器的输 出值超过主材正常应 力范围,并有增 大的趋 势 ,则应 对该铁塔进行详 细检 查 ,以确保其安全运行 。 关键 词 :铁 塔 ;传 感 器 ;整 体 倾 斜 ;预 警 ; 内力 变化
t u h e s ro t u sr l b e On e t e o t u au f h e s r i sa ld a h o a i n o we ’ ma n ma e il i v rt e h s t e s n o u p ti e i t. c h u p t l e o e s n o , n tl tt e l c t f o rS a v t e o t i t r , so e a h
Ab t a t Ba n i n tssa dp e s r ssh v e n c ri do t n a s e il tan g u es n o , ih i ma e f r o i r g t e s r c : r e so t n r s u et t a eb e a e u p ca r i a g e s r wh c d o n t i t e e o s s m on h sr s t t ftwe ’ ma n ma e i 1 An l ss o e ts aa s o h tt e o t u — a e o r lto ft e s n o sp s i e a d te ssae o o rS i t r . ay i ft e t t h wst a u p tl d d c re ai n o e s ri o i v , n a h d h o h t
中图 分 类 号 :T 74 M 5
文献 标 志码 :A
定 制传 感器 监 测 输 电塔 整体 倾 斜 的试 验 分 析
甘凤林 ,王德 贺 ,付豪
(东北电力大学 建筑 工程 学院 ,吉林 吉林 1 2 1 30 2)
摘 要 :为 了验 证 一 种 定 制 的 应 变 式 传 感 器 能 用 来 监 测 铁 塔 主 材 的 受 力状 态 ,开 展 了杆 件 拉 力 试 验 和 压 力 试 验 。试 验 数 据
2 1 年 第 5卷 第 6期 01
2011. Vo . 1 5. N o. 6
南 方 电 网 技 术
So U TH ERN W ER Po SYSTEM TECH N o Lo G Y
研究与分析
Su t dy & A n l ss a y i
文 章 编 号 : 17 .69(0 0 —0 30 6 40 2 2 1) 60 9 —3 1
GAN F ng i W ANG De , e l n, he FU Ha o
(co l f iiE gn eigNotesDi lU iesy Ji,in1 2 1, hn ) Sh o o Cvl n ier , r at a i nv r t,in J i 3 0 2 C ia n h n i l l
在 我 国 中西部 地 区尤其 是湖 北 、山西地 区经常
调质 热 处理 ,表 面镀 铬处 理 。 4)扭 矩 扳手 一 只 。
12 试 验 设计 .
会 由于采空区的存在而致使输电铁塔基础的不均匀
沉 降或 是铁 塔 整体倾 斜 从 而导致 倒 塔事 故 的发 生 , 因此 ,有必 要 开展铁 塔早 期倾 斜 预警 的试 验研 究 。 本 文通 过定 制 的应 变式 传感 器来 测 定铁 塔 主材 内力 的变化 值 ,通 过传 输 出来 的数 据来 判 断铁塔 主 材 受力 是否 达 到倾 倒 的临界 状态 ,进 而采 取有效 的 预 防措 施 。对 于实 验数 据采 用最 小 二乘 法进 行 直线
13 试 验 过程 及数 据分 析 .
对 5 量程传感器试验情况如下 : t 加载初值为 0
一
ห้องสมุดไป่ตู้
Te t nay i ft ns rM a -o- d rf rM o io i heW ho eI lne s A l sso heSe o de- - t Or e o n t rngt l nci
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