专利名称：高压抽能供电的送电线路微风振动监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监测装置，尤其是指用于对高压送电线路上的微风振动参数进行监测的高压抽能供电的送电线路微风振动监测装置。
背景技术：
目前，电力系统的供电网中应用的超高压、远距离、大容量的送电线路，在运行过程中常常受气象条件和外界环境等的影响经常发生超过线路本身允许幅值的微风振动，这样往往导致某些送电线路部件的疲劳损坏，如导地线的疲劳断股，金具、间隔棒及杆塔构件的疲劳损坏或磨损等，这些故障通过传统的人工定期巡线手段很难进行有效的预防。
为了能够克服人工巡线不能有效预防线路损坏的问题，目前迫切需要使用智能装置对送电线路状态进行在线监测以提高线路运行的可靠性；另外对线路温度、线路周围气象环境的在线监测对提高导线的输送容量，减少线路投资，缓解我国供电形势紧张的局面也有着很大的参考意义。
由于高压线路在线监测装置一般都安装在高压导线上，要达到在线监测的目的，信号传输必须用无线的方式，并且装置工作在高压电场、强磁场和高低温甚至冰雪雷雹等恶劣环境中，特殊的工作环境决定了其面临着诸多的技术问题需要解决1、受安装环境的限制，高压线路在线监测装置首先要解决的是长期的电源问题，为此国内一些专利采用了在高压线上感应取能的方法，公开号为CN2704150Y的中国专利“高压线路感应取能装置”公布了一种电力线路高压带电作业设备的电能补给装置，该装置采用环状铁芯和绕在铁芯上的线圈做成类似于穿芯式电流互感器的结构，用感应取能的方法从高压线路上获取电能，解决了高压电路上带电作业设备的供电问题。该装置环状铁芯的开口必须大于电力线的直径才能将装置固定在电线上，针对不同粗细的电力线使用起来相当不方便，而且有的高压电力线直径达四十多毫米，大间距的开口大大减少了该装置通过铁芯和线圈所能获取的能量；而公开号为CN 2625909Y的中国专利“高压线路绝缘子污秽在线检测装置”用上下两部分铁芯、铁芯上的线包绕组及电源电路组成电源变换器，将高压电力线上的电磁场能转为电能给在线检测装置供电。该装置在安装时先将上下两部分铁芯分开并卡在电缆上，再由固定架将上下铁芯固定紧，两铁芯不能作为一个整体来安装固定，增加了在电线上高空作业的复杂程度。
2、因为在线监测装置处于高压环境中，容易产生电晕放电现象，解决该问题的一个有效方法一般是将整个装置做成球形的结构，但是这样势必将装置的大部分部件，包括电源装置，电路板安装装置等置于球形壳体内，造成装置体积大，增大了线上装置的重量，十分不利于对线路微风振动的测量。
3、此外在高压环境中的传感信号的输入干扰也是一个必须考虑的问题，如果输入信号线过长，势必加剧对输入信号的干扰，影响测量的准确性。
4、线上装置为了达到无线传输的目的，必须采用发射天线向外发射信号，现有的装置大多将天线做成杆状，暴露于空气中，这样导致在碰到雨雪冰雹大风等气候时，天线受损坏的可能性会大大的增强。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种高压抽能供电的送电线路微风振动监测装置，具有安装使用方便、体积小、重量轻、抗干扰能力强、能自供电的无线振动在线监测装置。
本实用新型的目的是这样实现的一种高压抽能供电的送电线路微风振动监测装置，包括本体、高压抽能结构、卡具以及振动测量结构；所述的本体具有圆柱体外壳，外壳内固定设置电路板以及与电路板电连接的充电电池，外壳内固定设有与电路板连接的天线；所述的高压抽能结构与外壳的柱体表面固定连接，高压抽能结构由两个绕有线圈的环形铁芯对接形成，其中该线圈连接于所述的电路板；所述的卡具为环形结构，通过固定块与本体外壳的柱体表面固定连接；所述的振动测量结构的根部与固定块一侧固定连接，且该振动测量结构垂直于卡具所在的平面。
所述振动测量装置包括一应变梁及置于其末端的可转动的小轮，所述应变梁的根部固定于固定块上，并且根部附近设有振动传感器，振动传感器与电路板电连接。
所述应变梁为一悬臂梁式弹性体，在弹性体与小轮之间采用绝缘材料连接。
所述的外壳为双层结构，所述的外壳为一体成型结构；或由两端盖以及设于两端盖之间的中间体构成，其中所述的两端盖与中间体卡合或螺纹连接；所述的天线为贴片式天线，由非屏蔽材料封装在外壳内部。
所述的高压抽能结构中的两个环形铁芯均设置在与其形状对应的非磁性金属外壳内，两金属外壳一侧铰链连接，另一侧通过螺栓连接。
所述的高压抽能结构以及固定块顶部均通过圆弧形接口与圆柱体表面采用螺栓或铆钉或焊接固定连接为一体。
所述的卡具由两半金属环构成，两半金属环一端通过铰链连接，另一端由螺栓连接，构成环形结构，卡具的上半金属环顶端与固定块底部采用螺栓或铆钉或焊接固定连接。
所述的卡具的上半金属环的顶部设有小孔，设置温度传感器；两金属环的侧面设置有多个小孔。
所述的固定决设有纵向通孔，所述的温度传感器通过穿过该通孔的导线与电路板连接。
所述的固定块为柱体，分为上下两部分，所述的振动测量结构的根部固定在两部分之间，两部分之间开有小槽，固定振动传感器，该固定传感器通过穿过固定块通孔的信号线连接于电路板。
本实用新型的效果是显著的1.本实用新型的在线监测装置的电源部分与安装部分及传感装置均位于本体外，相对于球形结构从整体上缩小了装置的体积和重量；2.本实用新型的外壳采用圆形或环形结构，能有效的防止高压线路上电晕放电现象的产生；3.本实用新型的采用贴片式天线，将其密封安装于天线盖内，不仅缩小了监测装置的体积，而且能有效的防止恶劣的气候对天线造成损坏，提高了系统信号发射的可靠性；4.本实用新型在卡具上开有安装温度传感器的小孔，温度传感信号直接通过固定于装置底部的固定块的小孔引入，该信号输入方式一方面便于温度传感器与高压电力线良好的接触，另一方面大大的缩短了信号引线的长度，减轻了高压线周围的电磁场对信号的影响，而且在很大程度上避免了风吹雨淋等外界环境对信号输入带来的影响。
5.本实用新型的卡具和连接卡具的固定块做成分体式的结构，便于根据不同的电力线直径选择不同规格的卡具。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的主视图；图3为本实用新型的侧视图；图4为本实用新型的高压抽能结构原理图；具体实施方式
本实用新型为一种高压抽能供电的送电线路微风振动监测装置，如图1所示为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的主视图；图3为本实用新型的侧视图；图4为本实用新型的高压抽能结构原理图。该装置包括本体、高压抽能结构、卡具以及振动测量结构，所述的本体具有圆柱体外壳，外壳内固定设置电路板以及与电路板电连接的充电电池，外壳内的一侧固定设有与电路板连接的天线，所述的天线为贴片式天线，由非屏蔽材料封装在外壳内部；所述的高压抽能结构与外壳的柱体表面固定连接，高压抽能结构由两个绕有线圈的环形铁芯对接形成，其中该线圈连接于所述的电路板；所述的卡具通过固定块与本体的外壳的柱体表面固定连接；所述的振动测量结构的根部与固定块一侧固定连接，且该振动测量结构垂直于卡具所在的平面，该振动测量结构为末端装有可转动小轮的悬臂梁弹性体，且小轮与弹性体之间采用绝缘材料连接，该悬臂梁弹性体与固定块的连接端附近设有振动传感器，振动传感器与电路板电连接。
为了能保证本实用新型的本体的外壳内的电路免于受到干扰，所述的外壳为双层结构，外壳可为一体成型结构；或由两端盖以及设于两端盖之间的中间体构成，其中所述的两端盖与中间体卡合或螺纹连接。所述的高压抽能结构14中的两个环形铁芯均设置在与其形状对应的非磁性金属外壳内，两金属外壳一侧铰链连接，另一侧通过螺栓连接。
本实用新型的高压抽能结构以及固定块顶部均通过圆弧形接口与圆柱体表面采用螺栓或铆钉或焊接固定连接为一体。
本实用新型的卡具由两半金属环构成，两半金属环一端通过铰链连接，另一端由螺栓连接，构成环形结构，卡具的上半金属环顶端与固定块底部采用螺栓或铆钉或焊接固定连接，卡具的上半金属环的顶部设有小孔，设置温度传感器，以对输电线路的温度进行监测，避免由温度异常造成线路的损害；两金属环的侧面设置有多个小孔，用于减轻本实用新型的重量和连接保护绳。
为了缩短信号引线的长度，减轻高压线周围的电磁场对信号的影响，并避免外界环境对信号输入带来的影响，在所述的固定块设有纵向通孔，温度传感器与通过穿过该通孔的导线与电路板连接。
在本实用新型的结构中，该固定块为柱体，可分为上下两部分，将所述的振动测量结构的根部固定在两部分之间，两部分之间开有小槽，用于固定振动传感器，该振动传感器通过穿过固定块通孔的信号线连接于电路板。
本实用新型微风振动监测的原理为将卡具以及高压抽能结构固定在高压电力线上以后，高压抽能结构感应电力线周围的磁场能，以交流电压的形式输入装置内的电源调理板，电源调理板给后续电路提供稳定的电能，并可同时对充电电池充电。当发生导线微风振动时，振动监测结构上的小轮受电力线的挤压引起振动测量结构上弹性体内部的形变，通过振动传感器感测出弹性体内形变的大小，并送入本装置本体的电路进行判断从而可监测出导线微风振动的水平，实现对高压线路微风振动参数的监测；另外本装置卡具金属环上小孔内安装的热电阻温度传感器将与电力线压接在一起感测电力线温度，温度的变化引起热电阻的阻值变化，位于装置本体内的电路通过检测热电阻的阻值来判断电力线温度的大小，实现对高压线路温度的监测。
以下对本实用新型的一个较佳实施例进行说明，如图1所示，本实用新型本体的外壳内的装设的电路板，用于对输入的交流电源信号，温度和振动信号进行处理，并将处理后的温度振动信号通过天线发射出去；高压抽能结构感应电力线周围交变的磁场能，将磁场能转为电能给本装置的电路供电；振动测量结构通过悬臂梁末端的小轮与高压电力线接触感测出振动信号送给本装置的电路板，卡具则用于将整个装置固定在电力线上，当卡具锁紧时，装在其内表面小孔上的温度传感器与电力线紧密接触，将电力线的温度信号传送给本装置的电路板进行处理。
在本实施例中，本实用新型的本体的外壳为圆筒状的双层结构，外层壳体2为电屏蔽材料，里层壳体3为磁屏蔽材料，通过采用双层外壳达到电磁屏蔽的效果，两端盖采用圆弧结构，与外层的外壳2用螺纹连接组成本体的圆筒状密封外表面，该外部形状有利于防止电晕放电现象的产生。在该外壳内装有支撑块4，支撑块4为绝缘材料，中间钻有方孔，在方孔的两侧开有小槽，起绝缘和固定电路板、电池的作用。在支撑块的方孔中从上到下依次排列有充电电池以及电路板，该电路板包括电源调理板、信号调理板和信号控制与收发电路板，该种将装置电路分开上下排列的方式有利于缩小装置内部空间的体积。在支撑块的方孔底部贴装有压板15，压板15上开有螺栓孔，在本实施例中，固定块可分为上下两块，高压抽能结构的外壳和固定块11，12分别通过螺栓接入压板15上的螺栓孔从而与外壳连接在一起。上下两个固定块之间开有小槽，将振动测量结构卡装在其中，两固定块的中心开有通孔用于将外部的温度信号线和振动信号线引入装置本体内，固定块和整个装置的卡具13之间可用螺栓连接，使卡具的上表面与下固定块12的下表面紧密贴在一起。
本实用新型将用于无线传输信号的天线采用贴片天线的形式安装于外壳内，并用螺栓固定于靠近一侧的端盖处，另一侧用非屏蔽材料7将天线密封起来，既不影响信号的有效传输，又能对天线起到防雨防风的作用。
本实施例中的振动传感结构10用于监测导线微风振动，为一条扁平的悬臂梁式弹性体，其末端装有可转动的小轮9，在小轮9与弹性体之间采用绝缘材料8连接。该弹性体的根部固定在固定块11，12的上下两部分之间，在根部附近粘贴有振动传感器。
本实施例中的高压抽能结构是由两块对接的环形铁芯，绕制于两块环形铁芯上的感应线圈构成，其结构和原理类似于电流互感器。两块环形铁芯均置于与各自形状对应的非磁性金属外壳内，两金属外壳一侧通过铰链连接可相互拼接成环形结构，另一侧可通过螺栓连接，两壳体可以绕铰链柱相对自由转动从而实现金属外壳所拼接成的环形结构的打开与闭合。当打开环形结构时，通过铰链可以自由的调节开口的大小，从而可以使不同线径的高压电力线穿过其中，在高压电力线穿过环形结构以后，将环形结构闭合，则两金属外壳内的环形铁芯将对接在一起组成首尾相接的环形铁芯，该首尾相接的环形铁芯和绕于其上的感应线圈一起组成电磁感应装置感应高压电力线周围交变的磁场能量，从感应线圈的首尾两端以交变电压的形式输出到电源调理板。
本实施例中的卡具由两半金属环通过铰链连接相互拼接成环形结构，两半金属环的一端可以绕铰链柱相对自由转动，另一端可用螺栓将金属环锁紧。在上半金属环的顶部留有小孔，用于安装温度传感器。在两金属环的侧面各留有若干小孔，用于减轻金属环的重量，同时便于在高空安装作业时用小孔来连接保护绳。
将本实用新型固定在高空电力线上时，首先根据电力线的直径选择大小合适的卡具，将高压抽能装置和卡具绕各自的铰链打开，使电力线同时穿过高压抽能装置和环形的金属卡具，然后依次闭合和用螺栓锁紧高压抽能的环形结构，卡具的两半金属环，这时卡具的环形内表面将紧紧的圈住电力线外表面从而可将本装置固定在电力线上。
综上所述，本实用新型具有安装使用方便、体积小、重量轻、抗干扰能力强、能自供电的特点，可以实现对高压线路中如导地线的疲劳断股，金具、间隔棒及杆塔构件的疲劳损坏或磨损等这些故障的在线监测，而达到有效的预防，保证了线路的安全运行。
权利要求1.一种高压抽能供电的送电线路微风振动监测装置，其特征在于，包括本体、高压抽能结构、卡具以及振动测量结构；所述的本体具有圆柱体外壳，外壳内固定设置电路板以及与电路板电连接的充电电池，外壳内固定设有与电路板连接的天线；所述的高压抽能结构与外壳的柱体表面固定连接，高压抽能结构由两个绕有线圈的环形铁芯对接形成，其中该线圈连接于所述的电路板；所述的卡具为环形结构，通过固定块与本体外壳的柱体表面固定连接；所述的振动测量结构的根部与固定块一侧固定连接，且该振动测量结构垂直于卡具所在的平面。
2.如权利要求1所述的高压抽能供电的送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述振动测量装置包括一应变梁及置于其末端的可转动的小轮，所述应变梁的根部固定于固定块上，并且根部附近设有振动传感器，振动传感器与电路板电连接。
3.如权利要求2所述的高压抽能供电的送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述应变梁为一悬臂梁式弹性体，在弹性体与小轮之间采用绝缘材料连接。
4.如权利要求1所述的高压抽能供电的送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述的外壳为双层结构，所述的外壳为一体成型结构；或由两端盖以及设于两端盖之间的中间体构成，其中所述的两端盖与中间体卡合或螺纹连接；所述的天线为贴片式天线，由非屏蔽材料封装在外壳内部。
5.如权利要求1所述的高压抽能供电的送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述的高压抽能结构中的两个环形铁芯均设置在与其形状对应的非磁性金属外壳内，两金属外壳一侧铰链连接，另一侧通过螺栓连接。
6.如权利要求1或5所述的高压抽能供电的送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述的高压抽能结构以及固定块顶部均通过圆弧形接口与圆柱体表面采用螺栓或铆钉或焊接固定连接为一体。
7.如权利要求1所述的高压抽能供电的送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述的卡具由两半金属环构成，两半金属环一端通过铰链连接，另一端由螺栓连接，构成环形结构，卡具的上半金属环顶端与固定块底部采用螺栓或铆钉或焊接固定连接。
8.如权利要求7所述的高压抽能供电的送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述的卡具的上半金属环的顶部设有小孔，设置温度传感器；两金属环的侧面设置有多个小孔。
9.如权利要求8所述的高压抽能供电的送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述的固定块设有纵向通孔，所述的温度传感器通过穿过该通孔的导线与电路板连接。
10.如权利要求9所述的高压抽能供电的送电线路微风振动监测装置，其特征在于，所述的固定块为柱体，分为上下两部分，所述的振动测量结构的根部固定在两部分之间，两部分之间开有小槽，固定振动传感器，该振动传感器通过穿过固定块通孔的信号线连接于电路板。
专利摘要一种高压抽能供电的送电线路微风振动监测装置，其特征在于，包括本体、高压抽能结构、卡具以及振动测量结构；所述的本体具有圆柱体外壳，外壳内固定设置电路板以及与电路板电连接的充电电池，外壳内固定设行与电路板连接的天线；所述的高压抽能结构与外壳的柱体表面固定连接，高压抽能结构由两个绕有线圈的环形铁芯对接形成，其中该线圈连接于所述的电路板；所述的卡具为环形结构，通过固定块与本体外壳的柱体表面固定连接；所述的振动测量结构的根部与固定块一侧固定连接，且该振动测量结构垂直于卡具所在的平面。本实用新型缩小了装置的体积和重量，能有效的防止高压线路上电晕放电现象的产生；提高了系统信号发射的可靠性。
文档编号G01R31/02GK2849737SQ20052013057
公开日2006年12月20日 申请日期2005年11月7日 优先权日2005年11月7日
发明者于钦刚, 于长海, 郭志广, 何红太, 李红云, 裴志伟, 桂亚骁 申请人:国网北京电力建设研究院