输电线路杆塔倾斜在线监测研究及应用
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。
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。
输电线路杆塔倾斜在线监测系统
输电线路杆塔倾斜在线监测系统深圳市特力康科技有限公司是专业研发、生产、销售输电线路杆塔倾斜在线监测系统的大型公司。
我司输电线路杆塔倾斜在线监测系统主要用于对输电线路特殊地段的杆塔倾斜状况及外部环境参数的在线监测。
输电线路杆塔倾斜在线监测系统的运行原理：通过对杆塔横向倾斜、纵向倾斜等数据的在线监测，结合线路设计参数给出杆塔倾斜的预警信息，为线路运行和设计部门提供实际依据，通过预警，使运行部门及时掌握杆塔安全运行情况，减少因杆塔倾斜而引发的事故;协助运行部门查找杆塔故障点，并对故障类型进行判断。
杆塔倾斜传感器将采集到的杆塔横向倾斜、纵向倾斜、复合倾斜等数据通过3G/GPRS/EDGE/CDMA1X发送到监测中心，监测中心对横向倾斜、纵向倾斜等状态参数进行数据存储、显示、统计报表并结合杆塔自身设计参数进行分析，完成杆塔倾斜的多参数预警功能。
输电线路杆塔倾斜在线监测系统的主要功能：1、具有对杆塔倾斜状态的实时监测。
2、利用运营商已有的3G/GPRS/EDGE/CDMA1X网络构建远程数据传输通道，实现输电线路在线监测系统监控中心可以实时监测远端现场的数据。
3、前置机子系统模块可以有效的连接现场系统，获得数据并实现数据存储/转发到输电线路在线监测系统。
4、数据采集前端为扩展工业级产品，适用于各种恶劣的气候环境。
5、系统采用了多层屏蔽技术建造，机壳及传感器外壳采用防磁金属材料，有效屏蔽电磁干扰。
数据传输线缆采用3层屏蔽室外线缆，各种接头采用金属航空头，屏蔽、防水、防尘、连接可靠。
极强的抗干扰、抗雷击、确保系统运行稳定可靠。
6、防雷及防线路闪络设计，机壳经过杆塔与大地连接，各种传感器全部采用防雷器件。
7、系统采用低功耗设计，动态调整设备功耗达到节电要求。
8、采用系统接地抗干扰设计，数据采集信号双端差分输入，模拟信号及数字信号全部采用严格的工业过程优化控制技术，可确保数据采集的准确和可靠。
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。
输电线路杆塔倾斜度在线监测系统
输电线路杆塔倾斜度在线监测系统发布时间：2023-02-15T07:37:24.367Z 来源：《当代电力文化》2022年19期作者：谭麒、何勇、原瀚杰、陈亮、姚健安、谭海傲、张雨、董丽梦[导读] 为了防止杆塔倾斜谭麒、何勇、原瀚杰、陈亮、姚健安、谭海傲、张雨、董丽梦广东电网有限责任公司肇庆供电局广东肇庆 526040摘要:为了防止杆塔倾斜、倒折等事故发生,应当科学监测输电线路杆塔形变位移数据、预警以及信号传输。
采用数字科技手段提高输电线路安全运行水平成为现代化输电线路发展的必然趋势。
因此,构建输电线路在线监测系统势在必行。
针对极端灾害天气逐年多发频发的严峻形势、输电线路设备数量急剧增加、输电线路抢修工作任务逐年繁重和智能监测及预警服务体系不成熟等现实因素,建立输电线路智能监测及预警服务网络系统,提高输电线路自然灾害应急和处置能力,将线路气象灾害事故消除于萌芽状态。
关键词:杆塔倾斜度;在线监测;信号传输；输电线路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。
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。
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)等。
现阶段，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。
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,必将对灾后快速复电工作大有帮助。
一、基于输电杆塔倾斜在线监测系统总体设计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三部分。
首先是系统内核,数字输出型双轴倾角无线传感器。
另外是转换器,高精度16bit A/D转换器。
最后是其他传感器,高精度数字传感器。
高压输电塔杆倾斜在线监测讲解
式中：Offset 为倾斜度为0 度时设备的输出值，Sensititivity是 设备的输出灵敏度，对于SCA100T- D01为70mV/c，SCA100T- D02为 35mV/c，VDout是SCA100T的测量输出。
3.系统硬件电路设计
3.1.3 塔杆倾角值的计算
数字输出至角度转换： 加速度测量数据用11 位数字字节格式保存在RDAX和RDAY寄 存器中，数据范围为0~2047在0°（水平放置） 时其额定的输出为 （100000000） 二进制，即1024。不同测量数字转换为角度可用如下 公式表示：
图3.2 MEMS加速度测量原理示意图
3.系统硬件电路设计
3.1.2 塔杆倾角值的测定
SCAl00T的倾角测量方向分别为X轴方向和Y轴方向。安装时X轴 方向与导线径向方向重合，Y轴方向与导线轴向方向重合。
图3.3 SCAl00T角度测量示意图
3.系统硬件电路设计
3.1.3 塔杆倾角值的计算
模拟电压输出可以通过下面公式被转换成角度：
2.2.4 倾角传感器模块研究
图2.9 SCAl00T-D02倾角传感芯片
3.系统硬件电路设计
倾角采集系统直接安装在输电塔杆上，对输电塔杆发生倾斜时 倾角数据进行定时采集。整个倾角采集系统由数据采集部分、数据 处理部分和传输部分构成。采集部分通过倾角传感器采集塔杆倾斜 的具体值，通过MCU进行数据分析、处理后，最后通过ZigBee短程 通信模块向所在的基站传输实时数据。
图4.1高压塔杆在线监测系统主程序图
4.系统软件设计
4.1倾角采集控制程序设计
当基站向传感器发出采集数据的 指令时，开始倾角采集工作，选择对 应的传感器通道，并让传感器上电初 始化，准备进入工作方式。对应的传 感器通道打开，倾角传感器完成数据 采集后通过ZigBee向基站传送所采集 的数据，完成数据的采集工作。传感 器断电，进入等待模式。
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输电线路杆塔倾斜在线监测研究及应用
【摘要】本文探讨了输电线路杆塔倾斜监测问题，从监测系统的组成，硬件系统的构造设计等角度，探讨了监测系统的组成，以及相关的硬件选型等。
重点针对输电线路杆塔在线监测系统的总体构架、前端数据处理部分硬件设计选型，数据传输部分的硬件设计选型进行了研究。
【关键词】输电线路;杆塔;倾斜在线监测
1.概述
电网安全运行是社会正常运转的重要保障，一旦出现电网事故，将对工农业生产、居民生活造成极大的影响。
在各类电网安全事故中，多数都和输电线路的倒塔、断线等有关。
输电杆塔倾斜的成因很多，除了大风、洪水、地质灾害外，还和施工质量不过关、地基不均匀沉降、甚至是意外冲撞等，都可能导致杆塔的倾斜。
由于输电网络覆盖范围极广，而且数量众多的输电线路杆塔位于城市周边周边、山地、河流等自然环境更为复杂的区域，靠人力来完成对数量庞大的输电线路杆塔、线路的巡检工作效率低下，因此有必要建立起成套输电设备的在线监测，重点针对输电线路杆塔的工况进行监测，对杆塔正常工作关系密切的倾斜、震动、覆冰等工况进行在线监测，为输电线路的安全运行提供帮助。
本文将针对输电杆塔运行工况中的倾斜在线监测为对象来展开研究。
2.输电线路杆塔监测概况
输电线路杆塔监测，从原理上是通过在输电杆塔以及其他附属电力设备上安装传感器来获取杆塔运行工况状态，通过对这些监测量的整合分析，来对输电杆塔的运行工况、潜在故障、安全等级等进行评估。
发达国家对输电设备工况的在线监测开展得比较早，建成的监测系统也较为完善。
国内在这方面的工作一般都是在事故发生后才进行检修，定期检修和在线状态监测还处于探索阶段。
尤其是针对输电线路杆塔的状态在线监测，是在2008年南方冰冻灾害后才引起了足够的重视，并通过国内一些电力研究机构努力，已经取得了初步成果，在部分电网建立了泄露电流监测系统、输电容量监测系统、视频远程监控系统等在线监测系统。
3.输电杆塔状态监测系统组成
从监测数据的完整性角度看，对输电杆塔的状态监测需要对杆塔受迫振动、倾斜状况、杆塔周围气象数据、电缆温度、塔基应力应变等数据进行全方位的监测。
而这些监测数据的获取，都需要在杆塔或其附属设备上加装传感器，并在输电杆塔监测区域安装现场中心基站，各类监测数据通过通信模块将数据汇总并传输至电网监控中心，通过在各类专业分析软件来评估监测数据，寻找可能存在的安全隐患，并进行预警，从而保障电力系统的安全运行。
从系统组成的角度看，监测系统由如下部分几个层次构成：
①传感器层含塔身倾斜传感器、塔基电阻应变片、塔身震动传感器、塔身气象传感器等;
②数据采集层数据采集卡板;
③无线传输层;
④现场区域中心基站;
⑤电网监控中心客户端。
鉴于本文的研究对象为输电杆塔的倾斜监测，因此这里只对杆塔倾斜传感器的安装布置参数做必要说明：传感器型号为高精度双轴倾角传感器SCA100T，将倾斜传感器安装在杆塔顶部，当塔身发生倾斜时将导致传感器输出信号的改变，从而获取杆塔的倾斜角度，测量参数范围为：-30度～+30度，分辨率0.002度，单极5伏供电，功耗约为6毫安。
其他关于倾斜监测的系统设计下文将予以详述。
4.杆塔倾斜监测系统硬件总体构架
这里所述的硬件是指前端数据采集部分、前端数据处理部分和数据传输部分。
由于杆塔倾斜传感器的安装位置都是位于杆塔顶部，因此需要使用无线通信手段，选用GSM通信方式，减少空间距离带来的干扰。
但由于输电线路上的杆塔数量庞大，为每个杆塔都配置相应的GSM模块将极大的增加成本。
为降低成本但又不影响实际功能的前提下，采用Zigbee短距离无线数据传输技术。
Zigbee 是基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的通信技术，具有模块功耗低、简单易用、成本低、通信可靠稳定等特点，可满足杆塔间的通信需要。
杆塔之间采用Zigbee通信，而杆塔和控制室之间采用GSM通信，以达到降低成本的目的。
系统硬件总体构架如图1所示：
图1 硬件系统总体构架示意图
5.前端数据处理部分硬件系统设计
前端数据处理部分是通过对集到得数据通过模拟电路进行处理，这里需要分为主站和从站两类。
主站的硬件组成分为采集部分、转接部分、数据处理和传输部分。
其中采集部分包含：温度传感器、倾角传感器、拉力传感器和风速传感器，转接部分包括传感器转换和数据转换两类，数据处理包括RTC、看门狗、模拟基准等，传输部分则包括了Zigbee模块和GSM模块。
从站的硬件构成包括采集部分、数据处理部分和传输部分。
其中采集部分包括倾角传感器和数据转换模块，数据处理部分和主站类似，传输部分则只包含了Zigbee模块，无GSM模块。
在硬件型号选择方面，系统核心处理器选用8位单片机Atmega64，看门狗选用MAX706芯片，RTC芯片选用飞利浦PCF8583。
6.数据传输部分的硬件设计
数据传输部分的工作是将前端采集到的监测信息通过Zigbee输出给主站，再由主站通过单片机发送给GSM，GSM再将信息发送给中控室GSM接收模块。
因此这部分主要是Zigbee和GSM的选型及组网配置。
Zigbee技术本质上是自组网模块技术，通过重新寻找通信对象来对原有网络进行刷新。
在本部分的硬件选型时，选用JN5139模块（Jennic公司生产），在主站和从站上都选用该型号的模块，只需在配置时区分主站和从站即可。
JN5139模块具有标准的TTL接口，满足即插即用的便利性，对不同拓扑形状的网络适应性好，且具有数据传输速率快，灵敏度高等优点。
GSM模块采用嵌入式短信收发模块F2202，无需编码转换，即插即用型号，波特率设置方便。
7.监测系统的试运行
在硬件设计的基础上，通过编制相应的数据处理软件，以可视化方式实现对各类监测数据的展示，展示界面如图2所示。
图2 监测系统运行界面
在系统投入试运行之前，经过了实验室模拟运行阶段，调试存在的问题并进行修正。
在投入室外试运行时，应用了GSM卡接受和和传输数据，并将数据在电脑上展示，结果表明该设计方式能够及时的获取输电线路杆塔实时运行状态数据，满足监测需要。
8.小结
输电线路杆塔状态在线监测对于保障输电线路的安全运行关系重大，在本文所述监测系统设计的基础上，还应当进行如下方面的深化：首先是研究数据处理过程中的预警功能，因为现有的监测系统只能被动的给出各杆塔的实时运行数据，还不具备异常数据自动识别和预警功能，因此应当在系统中进一步加入预警功能，以便在监测到杆塔倾斜数据发射管异常后进行报警;其次是研究提高监测系统的抗干扰能力，因杆塔所数量众多，监测传感器运行环境复杂，为了提高监测的实时性和准确性，还应研究更为耐久可靠的硬件设备，以便减少在恶劣条件下监测数据异常的发生几率。
参考文献
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