专利名称：一种拉线塔拉线张力监测装置及系统的制作方法
技术领域：
本实用新型关于电力系统的拉线塔拉线监测技术，特别是关于拉线塔拉 线监测数据的传输和处理，具体的讲是一种拉线塔拉线张力监测装置及系统。
背景技术：
拉线塔是高压送电线路上常用塔型，具有较好的整体稳定性，能承受较 大的轴向压力。拉线塔的拉线一般用钢绞线做成，承受着很大的拉力，从而 使拉线塔能充分利用材料的强度特性而减少材料的消耗用量，而拉线张力的 变化时刻影响着铁塔的安全，因此拉线的可靠性显得尤为重要。
不同型式的杆塔对地基不均匀沉降和变形的适应能力不同，如图1所示，
V型拉线塔101可通过调整拉线102来适应基础发生的各种位移，可调能力 强，非常适合煤矿采空区，同时铁塔基础及拉线盘基础均较小，具有明显的 经济优势。
在V型拉线塔运行过程中，拉线盘基础及铁塔基础会发生较大位移和变 形，这会大幅改变拉线张力，拉线张力的改变可能导致铁塔失稳甚至损坏， 影响输电线路安全运行。而对拉线张力的实时监控是解决上述问题的关键。
现有技术中往往采用张力传感器来测量拉线张力，这种测量拉线张力的 方式无法对测量的张力数据进行自动处理，因此不能满足对拉线张力进行实 时监控的要求。
中国实用新型专利93211342. 7，公开了一种张力传感器，该实用新型专 利的张力传感器适用于电力传输铁塔拉线张力的测量。该实用新型专利所公 开的技术方案被合并于此，以作为本实用新型的现有技术。
实用新型内容
本实用新型提供一种拉线塔拉线张力监测装置及系统，以对拉线张力进行实时监控。
本实用新型的目的之一是提供一种拉线塔拉线张力监测装置，所述的 拉线塔拉线张力监测装置包括张力传感单元、信号调理单元、无线收发单 元以及电源；所述的张力传感单元与所述的信号调理单元相耦合，所述的信 号调理单元与所述的无线收发单元相耦合；其中，所述的张力传感单元对拉 线塔拉线的张力信号进行监测，并将监测的张力信号传送给所述的信号调理 单元；所述的信号调理单元对所述的张力信号进行信号调理，并将生成的张 力标准信号传送给所述的无线收发单元；所述的无线收发单元将接收的张力 标准信号进行无线发射，并对无线传输的控制指令进行接收；所述的电源用 于提供工作电能。
本实用新型的目的之二是提供一种拉线塔拉线张力监测系统，所述的 拉线塔拉线张力监测系统包括拉线张力监测装置、基站和远端服务器；其 中，所述的拉线张力监测装置包括张力传感单元，用于对拉线塔拉线的张 力信号进行监测；信号调理单元，用于对所述的张力信号进行信号调理，生 成张力标准信号；无线收发单元，用于将所述的张力标准信号进行无线发射， 并对无线传输的控制指令进行接收；电源，用于提供工作电能；所述的基站 用于接收所述的张力标准信号，并将接收的张力标准信号进行转发；所述的 远端服务器包括无线接收单元，用于接收基站转发的张力标准信号；张力 监控单元，用于根据接收的张力标准信号对拉线塔拉线张力进行实时监控。
本实用新型的有益效果在于本实用新型的拉线塔拉线张力在线监测装 置结构简单、安装方便、能够对各种类型的拉线塔拉线张力进行远程实时在 线监测。在每一现场，只需安装一台设备，就可以实现多个张力传感器参数 的信息监测，扩展性强、智能化程度高。装置与后端监测中心站之间利用移 动通信网络用数据报进行上下报文传递，信息上传约在3秒钟左右即可完成。 因此， 一旦拉线张力发生异常情况，本实用新型监测支持系统的中心站在不 到5秒钟的时间内，就可将拉线塔张力变化情况及时、准确地告诉运行及有关人员。通过及时对拉线进行调整，就可保证拉线塔安全运行；同时，拉线 张力的实时监控还可对拉线和V型塔的防盗进行实时监控。因此，本实用新 型拉线塔拉线张力在线监测装置及方法不仅对电力系统的安全可靠供电具有 十分重要的作用，而且还会给电力系统带来巨大的经济和社会效益。
图1为现有技术中V型拉线塔的示意图； 图2为本实用新型装置在V型拉线塔上的安装示意图 图3为本实用新型装置的结构框图； 图4、 5为本实用新型装置实施例1的结构框图； 图6为本实用新型装置工作流程图； 图7为本实用新型装置的电路图； 图8为本实用新型装置传感器的结构图； 图9为本实用新型装置的外壳示意图； 图IO为本实用新型系统的示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明实用新型的具体实施方式
。如图2所示，本实用新型具体实施方式
的拉线张力监测装置包括监测器201、张力传感器202和屏蔽 线203。监测器201被安装在拉线塔顶部横担的中部，张力传感器202固定 设置于拉线塔塔头端附近的拉线上，每根拉线设置一个张力传感器，张力传 感器202通过屏蔽线203与监测器201内的张力传感器接口电连接。
如图3所示，拉线塔拉线张力监测装置的监测器201包括张力传感器 接口单元、信号调理单元、无线收发单元以及电源；所述的张力传感器接口 单元与所述的信号调理单元相耦合，所述的信号调理单元与所述的无线收发 单元相耦合；其中，所述的张力传感器接口单元接收张力传感器监测的拉线
塔拉线的张力信号，并将监测的张力信号传送给所述的信号调理单元；所述
的信号调理单元对所述的张力信号进行信号调理，并将生成的张力标准信号传送给所述的无线收发单元；所述的无线收发单元将接收的张力标准信号进 行无线发射，并对无线传输的控制指令进行接收；所述的电源用于提供工作 电能。
实施例1
如图4所示，本实施例装置包括安装在拉线401上的张力传感器402 和安装在拉线401'上的张力传感器402'，张力传感器接口 403通过屏蔽线409 和屏蔽线409'分别与张力传感器402和张力传感器402'相连接，太阳能装置 404、电源调理单元405、信号调理单元406、信号控制与无线收发单元407、 以及射频天线408组成。太阳能装置404将太阳辐射能转为电能，通过太阳 能电池板上的电源线引入电源调理单元405的输入接口；电源调理单元将波 动电压转为稳定的直流电供给信号调理单元406和信号控制与无线收发单元 407;信号调理单元406对张力传感器402和402'输入的张力信号进行滤波、 放大处理，并将处理后的标准张力电压信号送入信号控制与无线收发单元 407的输入接口 ；信号控制与无线收发单元407对输入信号进行AD转换处理 后将数据直接发送到远端的无线收发装置(例如其它监测装置或在线监测基 站)。
如图5所示，所述的张力传感单元包括多个张力传感器(张力传感器1 至张力传感器n)，每个所述的张力传感器安装在拉线塔的一根拉线上，并分 别通过屏蔽线与所述的张力传感器接口 403相连接。
如图7所示，张力传感器芯片实现对张力的测量工作；Ul和U5为电路 板的供电单元，给张力传感器提供电源；U5前端的电路为整流率波电路，为 整个电路提供一个稳定的电流；U3和U4构成了信号放大电路，把张力传感 器测得的数据进行放大输出；由J5、 J6组成的电路是整个电路与无限模块的 接口。
如图6所示，张力监测装置内部应用程序起动后进入运行周期， 一个运 行周期运行完成后进入下一个周期以至无穷。在一个运行周期内，应用程序先打开张力传感器的控制电源，延时一定间隔等稳定后开始采集各拉线的张
力信号并存储到内存中(Flash/RAM)，数据采集完毕后关闭各信号源开关， 并发送数据，数据发送完毕后本装置进入休眠状态。休眠时间间隔到时，进 入下一个运行周期，重复上述过程。应用程序可以在数据发送后休眠前的一 段时间内响应外部命令改变自身运行参数。经信号收发模块处理后的信号通 过天线无线传送给远端的无线信号接收装置，即上位机，在上位机中对张力 信号进行分析，得出张力数据。
如图8所示，张力传感器的接线端801与屏蔽线的一端连接，屏蔽线的 另一端与张力传感器接口 403连接。
如图9戶^，监领驟201具有外壳机箱及相应安装卡具构成。机箱内部承载 有实施例装置的电路板，安装卡具将监测器安装在拉线塔顶部的横担中部。
实施例2
如图IO所示，本实施例的系统包括拉线张力监测装置、基站204和 远端服务器205和操作终端206;其中，所述的拉线张力监测装置包括张 力传感单元，用于对拉线塔拉线的张力信号进行监测；信号调理单元，用于 对所述的张力信号进行信号调理，生成张力标准信号；无线收发单元，用于 将所述的张力标准信号进行无线发射，并对无线传输的控制指令进行接收； 电源，用于提供工作电能；所述的基站用于接收所述的张力标准信号，并将 接收的张力标准信号进行转发；所述的远端服务器包括无线接收单元，用 于接收基站转发的张力标准信号；张力监控单元，用于根据接收的张力标准 信号对拉线塔拉线张力进行实时监控。所用的无线通信网络包括GSM和CDMA。
拉线塔拉线张力在线监测装置主要包括一个以上的张力传感器单元、信 号处理单元、信号控制与无线数据发送单元、供电单元。所述的监测装置固 定设置于拉线塔顶部横担的中部，以尽量减少与张力传感器之间的距离对信 号产生的影响。所述的传感器单元固定设置于拉线塔塔头端附近的拉线上， 每根拉线设置一个张力传感器，传感器通过屏蔽线与监测装置内的信号处理单元电连接，实时采集拉线张力的变化；所述的信号处瑝单元与所述的多个 传感器单元相耦合，用于从所述的张力传感器单元上接收张力信号，并对接 收到的张力信号进行过滤、放大和调理，生成标准信号并进行A/D转换；所 述的信号控制与无线发送单元，与所述的信号调理单元相耦合，用于从所述 的信号调理单元上接收所述的标准信号，并对接收到的标准信号进行存储和 无线发射；所述的信号控制与无线发送单元，与所述的信号调理单元相耦合， 用于从所述的信号调理单元上接收所述的标准信号，并对接收到的标准信号 进行存储和无线发射；所述的供电单元由太阳能电池板及蓄电池组成，通过 太阳能电池板为蓄电池充电，用于为张力在线监测装置提供电能。
图8为张力传感器结构示意图，该传感器不用修改原有拉线安装结构， 通过U形螺栓将传感器设置固定在拉线侧面，当钢丝绳受拉力时，力通过导 向轮作用于传感器上。该传感器安装方便、操作简单、维修容易。传感器与 监测装置之间采用双层屏蔽信号线进行连接，可有效的避免高压线路产生的 电磁场对信号的干扰。
拉线塔拉线张力在线监测装置结构简单、安装方便、能够对各种类型的 拉线塔拉线张力进行远程实时在线监测。在每一现场，只需安装一台设备， 就可以实现多个张力传感器参数的信息监测，扩展性强、智能化程度高。装 置与后端监测中心站之间利用移动通信网络用数据报进行上下报文传递，信 息上传约在3秒钟左右即可完成。因此， 一旦拉线张力发生异常情况，本实 用新型监测支持系统的中心站在不到5秒钟的时间内，就可将拉线塔张力变 化情况及时、准确地告诉运行及有关人员。通过及时对拉线进行调整，就可 保证拉线塔安全运行；同时，拉线张力的实时监控还可对拉线和V型塔的防 盗进行实时监控。因此，本实用新型拉线塔拉线张力在线监测装置及方法不 仅对电力系统的安全可靠供电具有十分重要的作用，而且还会给电力系统带 来巨大的经济和社会效益。
以上具体实施方式
仅用于说明实用新型，而非用于限定实用新型。
权利要求1.一种拉线塔拉线张力监测装置，其特征是，所述的拉线塔拉线张力监测装置包括张力传感单元、信号调理单元、无线收发单元以及电源；所述的张力传感单元与所述的信号调理单元相耦合，所述的信号调理单元与所述的无线收发单元相耦合；其中，所述的张力传感单元对拉线塔拉线的张力信号进行监测，并将监测的张力信号传送给所述的信号调理单元；所述的信号调理单元对所述的张力信号进行信号调理，并将生成的张力标准信号传送给所述的无线收发单元；所述的无线收发单元将接收的张力标准信号进行无线发射，并对无线传输的控制指令进行接收；所述的电源用于提供工作电能。
2. 根据权利要求1所述的拉线塔拉线张力监测装置，其特征是，所述的 拉线塔拉线张力监测装置还包括存储单元，与所述的无线收发单元相连接， 用于对所述的张力标准信号进行存储。
3. 根据权利要求1所述的拉线塔拉线张力监测装置，其特征是，所述的 电源包括太阳能单元和电源调理单元；所述的太阳能单元用于将太阳能转换为电能，所述的电源调理单元用于对 太阳能单元提供的电能进行调理，生成所述的工作电能。
4. 根据权利要求1所述的拉线塔拉线张力监测装置，其特征是，所述的 张力传感单元包括多个张力传感器，每个所述的张力传感器安装在拉线塔的一 根拉线上，并分别通过屏蔽线与所述的信号调理单元相连接。
5. —种拉线塔拉线张力监测系统，其特征是，所述的拉线塔拉线张力监 测系统包括拉线张力监测装置、基站和远端服务器；其中，所述的拉线张力监测装置包括张力传感单元，用于对拉线塔拉线的张力 信号进行监测；信号调理单元，用于对所述的张力信号进行信号调理，生成张 力标准信号；无线收发单元，用于将所述的张力标准信号进行无线发射，并对无线传输的控制指令进行接收；电源，用于提供工作电能；所述的基站用于接收所述的张力标准信号，并将接收的张力标准信号进行 转发；所述的远端服务器包括无线接收单元，用于接收基站转发的张力标准信 号；张力监控单元，用于根据接收的张力标准信号对拉线塔拉线张力进行实时 监控。
6. 根据权利要求5所述的拉线塔拉线张力监测系统，其特征是，所述的 张力传感单元包括多个张力传感器，每个所述的张力传感器安装在拉线塔的一 根拉线上，并分别通过屏蔽线与所述的信号调理单元相连接。
7. 根据权利要求5所述的拉线塔拉线张力监测系统，其特征是，所述的 拉线塔拉线张力监测装置还包括存储单元，与所述的无线收发单元相连接， 用于对所述的张力标准信号进行存储。
8. 根据权利要求5所述的拉线塔拉线张力监测系统，其特征是，所述的 电源包括太阳能单元和电源调理单元；所述太阳能单元用于将太阳能转换为电能，所述的电源调理单元用于对 太阳能单元提供的电能进行调理，生成所述的工作电能。
9. 根据权利要求5所述的系统，其特征是，所述的远端服务器向所述的 拉线张力监测装置发送数据釆集控制指令，所述的拉线张力监测装置接收所述 的数据采集控制指令，并根据所述的数据釆集控制指令改变自身运行状态和运 行参数。
10. 根据权利要求5所述的系统，其特征是，所述的拉线张力监测装置、 基站和远端服务器之间的无线通信包括GSM和CDMA。
专利摘要本实用新型提供一种拉线塔拉线张力监测装置及系统，所述的拉线塔拉线张力监测装置包括张力传感单元、信号调理单元、无线收发单元以及电源；所述的张力传感单元与所述的信号调理单元相耦合，所述的信号调理单元与所述的无线收发单元相耦合；其中，所述的张力传感单元对拉线塔拉线的张力信号进行监测，并将监测的张力信号传送给所述的信号调理单元；所述的信号调理单元对所述的张力信号进行信号调理，并将生成的张力标准信号传送给所述的无线收发单元；所述的无线收发单元将接收的张力标准信号进行无线发射，并对无线传输的控制指令进行接收；所述的电源用于提供工作电能。以对拉线张力进行实时监控。
文档编号G01L5/04GK201145621SQ20072019107
公开日2008年11月5日 申请日期2007年12月29日 优先权日2007年12月29日
发明者于钦刚, 刘华清, 翔 李, 李红旗, 程永锋, 郭志广 申请人:国网北京电力建设研究院