一种输电线路覆冰监测和防倒塔装置

1.本发明涉及输电线路监测技术及荷载释放领域，特别是涉及一种输电线路覆冰监测和防倒塔装置。


背景技术：

2.我国地域广大，气象情况复杂多变，输变电系统的覆冰现象在很多地区存在，冻结在输电线路上的冻雨或冰雪，会在导线上逐渐形成一种横截面近似椭圆形或蛋形的冰壳，覆冰会后使杆塔受到过大的荷载，造成倒杆或倒塔事故，当导线和避雷线上的覆冰有局部脱落时，因各导线的荷重不均匀，会使导线发生跳跃、碰撞现象。还有覆冰会使导线严重下垂，使导线对地面或者跨越物的距离减小，易发生短路、接地等事故。同时由于输电线路承受过大荷载，输电塔的部分构件会承受较大的力并产生形变，进而威胁到输电塔整体的安全。对电力系统安全、可靠运行，造成巨大的影响和经济损失。
3.传统的输电线路覆冰监测主要依靠巡视人员定期巡检，方法不仅费时费力、效率低、成本高，监测十分不便，采集的数据也不完整。现有监测技术也普遍存在对于覆冰厚度判断不准等问题，经常导致判断出现失误。出现倒塔、断线等问题后，抢修过程也较为复杂。并且现有的输电塔缺少相关荷载释放装置的研发，输电线路处于高载荷状态时，输电塔易受损、甚至倒塌。
4.因此，亟需一种输电线路覆冰监测和防倒塔装置来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种输电线路覆冰监测和防倒塔装置，以解决现有技术存在的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种输电线路覆冰监测和防倒塔装置，包括输电塔和绝缘子串以及设置在所述输电塔和所述绝缘子串之间的连接机构，所述连接机构包括两个联板，两所述联板之间串联设置有监测-控制连接件，两所述联板侧面分别开设有与所述监测-控制连接件两端相适配的连接槽，所述监测-控制连接件的两端分别与两所述连接槽插接，所述监测-控制连接件设置有监测组件，所述监测组件与系统主站信号连接，所述监测-控制连接件的两端分别设置有荷载释放组件，且所述监测-控制连接件的两端分别通过所述荷载释放组件与两所述联板固接，两所述联板上远离所述监测-控制连接件的侧面分别与所述输电塔和所述绝缘子串的一端固接，所述绝缘子串的另一端悬挂有导线，两所述联板之间设置有减震组件。
7.优选的，所述监测组件包括设置在所述监测-控制连接件内的若干第一拉力传感器，若干所述第一拉力传感器嵌设在所述监测-控制连接件内部，所述监测-控制连接件内部还嵌设有蓄电池和数据采集、在线监测主机，所述第一拉力传感器和所述蓄电池分别与所述数据采集、在线监测主机电性连接，所述数据采集、在线监测主机与所述系统主机信号连接。
8.优选的，所述荷载释放组件包括两个螺栓，所述监测-控制连接件分别位于所述连接槽内的两端顶面均开设有连接孔，两所述联板顶面开设有定位孔，所述定位孔贯穿所述连接槽且与所述连接孔位置对应，两组分别对应设置的所述连接孔和所述定位孔内均设置有所述螺栓，所述螺栓与所述连接孔和所述定位孔内壁通过螺纹连接。
9.优选的，所述监测-控制连接件顶面两端分别开设有释放孔，两所述释放孔分别位于所述连接孔与距所述连接孔最近端面之间，所述释放孔轴线方向与所述连接孔轴线方向平行设置，所述释放孔设置为条形孔，所述释放孔最长直径方向与监测-控制连接件长度方向平行设置。
10.优选的，所述螺栓端部与所述释放孔之间的所述监测-控制连接件长度为l1，且l1
·
t
·
τ＝80％f。
11.优选的，所述释放孔的最长直径l2为80-120mm。
12.优选的，所述释放孔端部与所述监测-控制连接件端面的最短距离l3设置为1.2倍的所述螺栓直径距离。
13.优选的，τ为剪切破坏应力，f为输电杆塔极限承载力。
14.优选的，发生冲切破坏的预定荷载为所述输电塔极限承载力的80％。
15.优选的，所述减震组件包括两个大刚度弹簧，两所述大刚度弹簧分别设置在所述监测-控制连接件的两侧，两所述大刚度弹簧的两端分别与两所述联板侧面固接。
16.本发明公开了以下技术效果：本发明通过监测组件处理后远距离无线传输给系统主站，能够实现对覆冰荷载的实时监控和数据传输，便于及时采取有效的应对措施进行预防和阻止，有效预测冰灾事故，有效降低灾害损失。本发明当覆冰荷载达到预定荷载时，通过释放导线张力从而释放荷载。当荷载释放时，由于减震组件的作用，不会产生较大的导线振动或跳跃。能有效避免输电塔受损，提高输电塔的安全性能。除冰后能够快速抢修恢复，只需要更换监测-控制连接件即可，方法和更换绝缘子片相同，方便快捷。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例1的结构示意图；
19.图2为本发明实施例1的俯视图；
20.图3为本发明实施例1的侧视图；
21.图4为本发明实施例1中监测-控制连接件的结构示意图；
22.图5为本发明实施例1中监测组件的结构示意图；
23.图6为本发明实施例2的结构示意图；
24.其中，1、输电塔；2、绝缘子串；3、联板；4、监测-控制连接件；5、第一拉力传感器；6、螺栓；7、连接孔；8、释放孔；9、大刚度弹簧；10、固定块；11、内腔；12、释放杆；13、限位板；14、减震弹簧；15、固定柱；16、固定杆；17、卡位板；18、复位弹簧；19、电磁片；20、第二拉力传感器。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
27.实施例1
28.参照图1-5，本发明提供一种输电线路覆冰监测和防倒塔装置，包括输电塔1和绝缘子串2以及设置在输电塔1和绝缘子串2之间的连接机构，连接机构包括两个联板3，两联板3之间串联设置有监测-控制连接件4，两联板3侧面分别开设有与监测-控制连接件4两端相适配的连接槽，监测-控制连接件4的两端分别与两连接槽插接，监测-控制连接件4设置有监测组件，监测组件与系统主站信号连接，监测-控制连接件4的两端分别设置有荷载释放组件，且监测-控制连接件4的两端分别通过荷载释放组件与两联板3固接，两联板3上远离监测-控制连接件4的侧面分别与输电塔1和绝缘子串2的一端固接，绝缘子串2的另一端悬挂有导线，两联板3之间设置有减震组件。
29.本发明通过监测组件处理后远距离无线传输给系统主站，能够实现对覆冰荷载的实时监控和数据传输，便于及时采取有效的应对措施进行预防和阻止，有效预测冰灾事故，有效降低灾害损失。本发明当覆冰荷载达到预定荷载时，通过释放导线张力从而释放荷载。当荷载释放时，由于减震组件的作用，不会产生较大的导线振动或跳跃。能有效避免输电塔1受损，提高输电塔1的安全性能。除冰后能够快速抢修恢复，只需要更换监测-控制连接件4即可，方法和更换绝缘子片相同，方便快捷。
30.进一步优化方案，监测组件包括设置在监测-控制连接件4内的若干第一拉力传感器5，若干第一拉力传感器5嵌设在监测-控制连接件4内部，监测-控制连接件4内部还嵌设有蓄电池和数据采集、在线监测主机，第一拉力传感器5和蓄电池分别与数据采集、在线监测主机电性连接，数据采集、在线监测主机与系统主机信号连接。
31.第一拉力传感器5设置有3个，当电线上有覆冰后,对监测-控制连接件4的拉力就会产生变化,其变化数值即为覆冰对监测-控制连接件4的拉力,可精准监测冰重，持久性好，并通过监测-控制连接件4内部的蓄电池和数据采集、在线监测主机可以实现远距离信号无线传输。
32.当系统主机无法监测到第一拉力传感器5的信号时,需要对蓄电池进行更换。
33.进一步优化方案，荷载释放组件包括两个螺栓6，监测-控制连接件4分别位于连接槽内的两端顶面均开设有连接孔7，两联板3顶面开设有定位孔，定位孔贯穿连接槽且与连接孔7位置对应，两组分别对应设置的连接孔7和定位孔内均设置有螺栓6，螺栓6与连接孔7和定位孔内壁通过螺纹连接。
34.设置的联板3厚度远大于监测-控制连接件4厚度，可以保证发生断裂的部位在监测-控制连接件4上而不是在联板3上，设置的螺栓6可以对联板3和监测-控制连接件4起到定位的作用，监测-控制连接件4板厚δ可通过计算得出，同时在两联板3侧面根据监测-控制连接件4厚及深入长度开槽，将监测-控制连接件4插入两联板3并用螺栓6固定。
35.进一步优化方案，监测-控制连接件4顶面两端分别开设有释放孔8，两释放孔8分别位于连接孔7与距连接孔7最近端面之间，释放孔8轴线方向与连接孔7轴线方向平行设置，释放孔8设置为条形孔，释放孔8最长直径方向与监测-控制连接件4长度方向平行设置。
36.当覆冰荷载达到预定荷载时，联板3与监测-控制连接件4连接的螺栓6位置发生冲切破坏，螺栓6沿释放孔8滑移，释放导线张力从而释放荷载。
37.进一步优化方案，螺栓6端部与释放孔8之间的监测-控制连接件4长度为l1，且l1
·
t
·
τ＝80％f。
38.进一步优化方案，释放孔8的最长直径l2为80-120mm。
39.释放孔8的最长直径l2长度可根据应力-弧垂关系计算确定更精确的范围。
40.进一步优化方案，释放孔8端部与监测-控制连接件4端面的最短距离l3设置为1.2倍的螺栓6直径距离。
41.进一步优化方案，τ为剪切破坏应力，f为输电杆塔极限承载力。
42.进一步优化方案，发生冲切破坏的预定荷载为输电塔1极限承载力的80％。
43.进一步优化方案，减震组件包括两个大刚度弹簧9，两大刚度弹簧9分别设置在监测-控制连接件4的两侧，两大刚度弹簧9的两端分别与两联板3侧面固接。
44.连接的大刚度弹簧9使得荷载释放时，不会产生较大的导线振动或跳跃。
45.实施例2
46.参照图6，为进一步提高本发明的荷载释放能力，输电塔1上固接有固定块10，固定块10内开设有内腔11，内腔11的一侧开设有连通孔，连通孔内滑动接触有释放杆12，释放杆12的一端靠近输电塔1的联板3固接，释放杆12的另一端固接有限位板13，限位板13周壁与内腔11内壁滑动接触，限位板13侧面与内腔11内壁之间设置有若干减震弹簧14，释放杆12端面开设有固定槽，固定槽内设置有固定柱15，固定柱15上周向等间距开设有若干限位腔，限位腔顶面开设有限位孔，限位孔内滑动接触有固定杆16，固定槽内壁上开设有与固定杆16相适配的卡接槽，固定杆16底部固接有卡位板17，卡位板17顶面与限位腔顶面抵接，卡位板17底面固接有复位弹簧18的一端，复位弹簧18的另一端固接有电磁片19，电磁片19电性连接有外部电源，释放杆12内嵌设有第二拉力传感器20，当设置的螺栓6在释放孔8内滑动时，由于荷载的变化，第二拉力传感器20就会感应到拉力的快速变化，控制外部电源对电磁片19通电，将卡位板17向内腔11方向吸附，使固定杆16脱离卡接槽，使释放杆12释放，进一步提高荷载释放能力，同时设置减震弹簧14可以减缓释放杆12的移动速度，避免快速释放导致导线剧烈晃动。
47.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
48.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。