一種基于差分定位技術的輸電線路監測系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于差分定位技術的輸電線路監測系統，所述系統包括氣象信息監測裝置，差分GPS基準站，至少3個差分GPS移動站以及數據處理裝置；所述氣象信息監測裝置用于采集和提供氣象數據；所述差分GPS基準站與差分GPS移動站提供定位信息；所述數據處理裝置結合氣象信息監測裝置提供的氣象數據以及差分GPS基準站和差分GPS移動站提供的定位信息能夠輸出需要監測的輸電線的舞動幅值、頻率。本實用新型能夠對需要監測的輸電線環境的氣象數據進行采集，能夠給出更準確的輸電線的振幅和頻率，定位精度高，通過采用MB100的板卡，很好的解決了在實際應用中惡劣自然環境下現有系統工作不穩定的問題。
【專利說明】
一種基于差分定位技術的輸電線路監測系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及電力系統中架空送電線路的在線監測技術領域，特別是一種基于差分定位技術的輸電線路監測系統。
【背景技術】
[0002]輸電線路舞動是由于空氣動力不穩、在惡劣自然條件下受到外界諸多因素影響導致的線路三維運動。線路舞動影響因素復雜，目前還沒有確定的發生機理被接受，輸電導線采用分裂式后導線間也會相互影響，增加了問題的復雜性。目前如美國、加拿大、英國、日本等都在開展輸電線路舞動的研究，從舞動機理、防舞動措施以及相關的理論、模型和現場實驗、計算機仿真等放面做了大量的研究。
[0003]輸電線路風洞實驗通過實驗針對線路舞動進行基礎的理論研究，完善線路舞動的機理、舞動模型等有關的理論，同時可以進行防舞裝置效果、空氣動力參數等的測試;輸電線路舞動計算機仿真技術研究根據實驗數據和現場監測的相關參量，結合計算機強大的數據處理能力進行線路舞動仿真，實現輸電線路舞動低成本、高效率的理論研究。以上兩種方法偏重于理論技術的研究，在實際的工程應用中實踐困難。
[0004]采用攝像技術實現輸電線路舞動監測得到了一些應用，該技術是通過攝像技術給出輸電導線舞動的現場定性的結果，工作人員根據現場圖片做出判斷，才去相應的措施防止輸電導線的舞動發生，但是該方法未能實現線路舞動的定量分析，不能給出輸電導線舞動的精確信息，在實際的需求應用中推廣受到制約。
[0005]我國的輸電線路舞動范圍大、頻率高、涉及各個電壓等級，許多線路地形條件和氣象條件復雜多變，加之我國目前輸電線路舞動、風偏研究基礎較薄弱，監測工作還跟不上，為了獲得全面的監測數據資料，加強輸電線路舞動、風偏的技術研究十分必要。
【實用新型內容】
[0006]針對上述部分問題，本實用新型提供了一種基于差分定位技術的輸電線路監測系統，所述系統包括氣象信息監測裝置，差分GPS基準站，差分GPS移動站以及數據處理裝置；
[0007]所述氣象信息監測裝置用于采集和提供氣象數據；
[0008]所述差分GPS基準站與差分GPS移動站提供定位信息；
[0009]所述數據處理裝置結合氣象信息監測裝置提供的氣象數據以及差分GPS基準站和差分GPS移動站提供的定位信息能夠輸出需要監測的輸電線的舞動幅值、頻率。
[0010]本實用新型對輸電線的定位精度高，并且能夠對需要監測的輸電線環境的氣象數據進行采集，能夠給出更準確的輸電線的振幅和頻率，并且采用MB100的板卡，所述板卡在低溫環境下工作性能良好，很好的解決了在實際應用中惡劣自然環境下現有系統工作不穩定的問題。
【附圖說明】
[0011]圖1GPS差分定位監測輸電線路舞動與風偏總體結構示意圖；
[0012]圖2本發明提供的差分GPS基準站設備構成示意圖；
[0013]圖3本發明提供的差分GPS移動站設備構成示意圖；
[0014]圖4本發明提供的差分GPS基準站、差分GPS移動站安裝位置示意圖；
[0015]圖5GPS衛星接收天線球形固定裝置的正面視圖示意圖；
[0016]圖6GPS衛星接收天線球形固定裝置側面視圖示意圖；
[0017]圖7-1，圖7-2，圖7-3依次為金屬卡箍的俯視圖，左視圖以及主視圖示意圖；
[0018]圖8GPS衛星接收天線球形固定裝置頂部視圖和底部視圖示意圖；
[0019I圖9 GPS衛星接收天線球形固定裝置內部視圖示意圖；
[0020]圖10本發明提供的氣象信息監測裝置構成示意圖。
【具體實施方式】
[0021]在一個【具體實施方式】中，參見附圖1?10所示，提供了一種基于差分定位技術的輸電線路監測系統，所述系統包括氣象信息監測裝置、差分GPS基準站、差分GPS移動站和數據處理服務器，其中，所述氣象信息監測裝置用于采集和提供氣象數據；
[0022]所述差分GPS基準站與差分GPS移動站提供定位信息；
[0023]所述數據處理裝置結合氣象信息監測裝置提供的氣象數據以及差分GPS基準站和差分GPS移動站提供的定位信息能夠輸出需要監測的輸電線的舞動幅值、頻率。
[0024]在實際應用中，通常差分GPS移動站至少為3個。
[0025]進一步的，差分GPS基準站包括無線數據傳輸電臺、GPS接收機、數據存儲記錄儀、3G無線通信模塊、GPS衛星接收天線，參見附圖2。差分GPS基準站通常被安裝在輸電線路地面空曠位置。其中，所述數據存儲記錄儀通過RS232接口和GPS接收機連接，對GPS接收機輸出的定位等數據信息做存儲備份。所述3G通信模塊向數據處理裝置傳輸定位數據信息，數據處理裝置通過3G和GPS接收機端進行通信，實現對接收機的數據輸出頻率、輸出數據格式的設置和對設備的配置等。所述GPS衛星接收天線通過帶屏蔽的同軸線纜連接到GPS接收機，GPS衛星接收天線通過線纜將接收到的衛星信號傳給接收機進行解算，GPS衛星接收天線接收到的衛星信號反應的是GPS天線的詳細位置信息包括經度、瑋度、海拔高度等以及時間，解算的GPS衛星接收天線位置信息和精確測量的GPS衛星接收天線位置信息進行解算，得到一個差分信號，該差分信號通過差分GPS基準站數據傳輸電臺傳輸給差分GPS移動站的數據傳輸電臺，實現差分信號由基準站到移動站的傳輸。
[0026]優選的，GPS接收機核心板卡采用Ashtech公司最新推出的雙頻、雙系統MB100型號的OEM板卡，內置最新的精確計算算法，采用BLADE技術，動態定向更加穩定可靠。
[0027]進一步的，差分GPS移動站包括無線數據傳輸電臺、GPS接收機、數據存儲記錄儀、3G無線通信模塊、GPS衛星接收天線，參見附圖3。其中，差分GPS移動站中所述GPS衛星接收天線通過帶屏蔽的同軸線纜連接到差分GPS移動站中的GPS接收機，差分GPS移動站中的衛星天線接收到的衛星信號反應的是GPS衛星接收天線的詳細位置信息，所述詳細位置信息包括經度、瑋度、海拔高度等以及時間。差分GPS移動站的數據傳輸電臺接收到來自差分GPS基準站的差分信號，并將差分信號傳輸給差分GPS移動站中的GPS接收機，差分GPS移動站中的GPS接收機將衛星天線傳輸來的衛星信號與基準站傳輸來的差分信號進行校準，得到差分GPS移動站中的衛星天線更精確的位置信息。差分GPS移動站中的數據存儲記錄儀將定位信息數據存儲備份。差分GPS移動站中的GPS接收機將天線的精確定位信息通過3G模塊傳輸到數據處理裝置。
[0028]由于差分GPS移動站需要固定在被監測的輸電導線上，故差分GPS移動站還包括GPS衛星接收天線球形固定裝置，所述GPS衛星接收天線球形固定裝置將差分GPS移動站的GPS衛星接收天線固定在需要監測的輸電線上，參考圖4對差分GPS基準站和差分GPS移動站的安裝示意圖。
[0029 ]下面結合附圖詳細介紹所述GPS衛星接收天線球形固定裝置。
[0030]圖5為所述GPS衛星接收天線球形固定裝置的正面視圖，所述GPS衛星接收天線球形固定裝置采用兩個半球中空設計，兩個半球通過連接件連接，優選使用螺母緊固。
[0031]圖6為所述GPS衛星接收天線球形固定裝置的側面視圖，在所述GPS衛星接收天線球形固定裝置的一側安裝有GPS天線;在所述衛星接收天線球形固定裝置的兩側還有金屬卡箍和絕緣橡膠套。使用時將需要監測的輸電線穿過球心，兩端采用松緊可調金屬卡箍和絕緣橡膠固定。金屬卡箍示意圖如圖7-1，圖7-2和圖7-3所示，所述金屬卡箍是為緊固球型固定裝置，緊密的卡住絕緣橡膠套，使絕緣橡膠套與導線緊密接觸穩固球型固定裝置。從而將所述GPS衛星接收天線球形固定裝置將移動站穩定的固定在監測導線上，消除因天線不穩導致的測量誤差。
[0032]圖8為所述GPS衛星接收天線球形固定裝置的頂部視圖和底部視圖，從頂部視圖可以看到一部分凸起，所述凸起是為方便內部安裝GPS衛星接收天線;從底部可以看到一個圓孔，所述圓孔作為預留的外部裝置固定孔，如果有其他外部裝置需要和GPS衛星接收天線球形固定裝置固定就使用該孔，如果沒有需要固定的外部裝置，該孔是朝向下的，并且用防水膠封住，使內部的部件不會受到雨水的侵蝕。
[0033]圖9為GPS衛星接收天線球形固定裝置的內部視圖，I為打開后的GPS衛星接收天線球形固定裝置整體內部視圖；2為GPS衛星接收天線球形固定裝置上半球視圖；3為GPS衛星接收天線球形固定裝置下半球視圖;4所示為緊固螺母，確保固定不松動采用3顆螺母固定，最外一顆螺母采用的是防電暈螺母，適合在高壓環境中使用防止產生電暈現場，這里也可以用其它連接件進行緊固；5所示為GPS衛星接收天線球形固定裝置絕緣橡膠套，總共有4個半圓柱狀絕緣橡膠套，在GPS衛星接收天線球形固定裝置和導線的固定中起到保護導線不受損傷，裝置固定到導線上后，橡膠套外會使用金屬卡箍使絕緣橡膠套和導線接觸緊密，確保裝置的安裝穩定并且不會損傷導線;6所示為塑料隔板，隔板下方的半球內安裝GPS接收機電路板等模塊，隔板將上下半球隔開，確保GPS接收機不受其它影響正常工作;7所示為上半球互感器卡槽，半球合上以后互感器卡在卡槽中，確保了互感器的穩定;8所示為銅質卡箍，導線穿過GPS衛星接收天線球形固定裝置中心，銅質卡箍固定在導線上;9所示為互感器，本發明互感器為兩個半方形的鐵芯組成，在塑料隔板下方固定著一個半方形的鐵芯，上方固定著一個半方形的鐵芯，GPS衛星接收天線球形固定裝置合上后，兩個半方形的鐵芯結合，形成封閉環形，帶電的導線從封閉的環形穿過，此時感應取電裝置就會獲得電能；10所示為上半球的金屬隔板，隔板上方是固定GPS衛星接收天線的螺母等固定配件，互感器的上半方形固定卡槽固定在金屬隔板上。
[0034]整個GPS衛星接收天線球形固定裝置外殼采用金屬材質，能夠很好的屏蔽高壓線路上的電磁干擾，確保了內部GPS接收機電路不受外界電磁干擾的影響，使GPS接收設備能正常穩定的工作。導線穿過GPS衛星接收天線球形固定裝置的中心，通過緊固螺母和金屬卡箍緊固將GPS衛星接收天線球形固定裝置穩定的固定在被測導線上，固定完成的GPS衛星接收天線球形固定裝置內部互感器緊密結合，帶電導線從互感器中心穿過，感應取電裝置取得電能，提供GPS接收機設備電能。
[0035]優選的，差分GPS移動站中的GPS接收機核心板卡采用Ashtech公司最新推出的雙頻、雙系統MB100型號的OEM板卡，內置最新的精確計算算法，采用BLADE技術，動態定向更加穩定可靠。所述雙頻、雙系統MB100型號的OEM板卡低溫環境下工作性能良好，最低工作溫度為_40°C，抗沖擊、振動性能良好，更加適合用來監測輸電線路的舞動與風偏應用，確保可靠性。
[0036]更優的，所述數據處理裝置通過差分GPS基準站和差分GPS移動站中的3G無線通信模塊和GPS接收機進行通信，實現對GPS接收機的數據輸出頻率、數據數據格式的設置和對設備的配置，并接收差分GPS基準站和差分GPS移動站的定位數據。
[0037]進一步的，所述氣象信息監測裝置包括太陽能電池、多功能氣象儀、多功能氣象儀控制模塊、GPRS無線通信模塊、蓄電池，參考圖10的氣象信息監測裝置構成示意圖。所述太陽能電池用于給氣象信息監測裝置提供電能，并且給蓄電池充電；在沒有陽光的時候通過蓄電池給系統供電；所述多功能氣象儀通過RS232接口使用RS232接口與多功能氣象儀控制模塊連接，所述多功能氣象儀控制模塊通過GPRS無線通信模塊將多功能氣象儀采集的數據傳輸給數據處理裝置。
[0038]其中，所述多功能氣象儀能夠采集的氣象數據包括環境溫度、濕度、風速和風向信息。
[0039]優選的，所述多功能氣象儀能夠通過數據處理裝置進行操作和設置。
[0040]在另一個實施例中，所述差分GPS基準站還包括太陽能電池和蓄電池，所述太陽能電池用于給GPS基準站提供電能，并給蓄電池充電，在沒有陽光時，使用蓄電池為GPS基準站提供電能。
[0041]在另一個實施例中，所述差分GPS移動站還包括感應取電裝置和蓄電池，所述感應取電裝置通過互感器從監測的導線上取電，給差分GPS移動站提供電能，同時給蓄電池充電。
[0042]本說明書中每個實施例采用采用遞進的方式描述，重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。
[0043]以上對本實用新型所提供的一種基于差分定位技術的輸電線路監測系統進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領域技術人員，依據本實用新型的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。
【主權項】
1.一種基于差分定位技術的輸電線路監測系統，其特征在于，所述系統包括氣象信息監測裝置，差分GPS基準站，至少3個差分GPS移動站以及數據處理裝置； 所述氣象信息監測裝置用于采集和提供氣象數據； 所述差分GPS基準站與差分GPS移動站提供定位信息； 所述數據處理裝置結合氣象信息監測裝置提供的氣象數據以及差分GPS基準站和差分GPS移動站提供的定位信息能夠輸出需要監測的輸電線的舞動幅值、頻率。2.根據權利要求1所述的輸電線路監測系統，其特征在于，所述GPS基準站裝置包括GPS接收機、GPS衛星接收天線、數據傳輸電臺、數據存儲記錄儀、3G無線通信模塊;所述差分GPS移動站包括GPS接收機、GPS衛星接收天線、數據傳輸電臺、數據存儲記錄儀、3G無線通信模塊、GPS衛星接收天線球形固定裝置； 其中，GPS衛星接收天線通過同軸電纜與GPS接收機連接，數據傳輸電臺通過BNC接口連接于GPS接收機，數據存儲記錄儀通過RS232接口與GPS接收機連接，對GPS接收機輸出的定位信息作存儲備份;GPS接收機通過通訊接口和3G無線通信模塊連接； 所述3G無線通信模塊向數據處理裝置傳輸定位信息； 所述GPS衛星接收天線球形固定裝置將差分GPS移動站的GPS衛星接收天線固定在需要監測的輸電線上。3.根據權利要求2所述的輸電線路監測系統，其特征在于，所述GPS衛星接收天線球形固定裝置使用金屬材質，采用兩個半球中空設計，使需要監測的輸電線穿過球心，兩端采用松緊可調的金屬卡箍和4個半圓柱狀絕緣橡膠套固定;所述金屬卡箍用于卡住絕緣橡膠套；所述兩個半球通過若干螺母緊固，并在最外一顆使用防電暈螺母。4.根據權利要求3所述的輸電線路監測系統，其特征在于，所述GPS衛星接收天線球形固定裝置底部有一預留的用于與外部裝置相連的圓孔;所述圓孔在沒有需要固定的外部裝置的情況下使用時向下放置，使用防水膠封住。5.根據權利要求3所述的輸電線路監測系統，其特征在于，所述GPS衛星接收天線球形固定裝置內部還包括塑料隔板，用于將將上下半球隔開;所述塑料隔板上有金屬卡箍，通過所述金屬卡箍和緊固螺母能夠將GPS衛星接收天線球形固定裝置穩定的固定在需要監測的輸電線上； 所述GPS衛星接收天線球形固定裝置內部還包括互感器和互感器卡槽，在所述GPS衛星接收天線球形固定裝置合上后，將互感器卡在互感器卡槽中；所述互感器為兩個半方形的鐵芯組成，在所述塑料隔板下方固定著一個半方形的鐵芯，上方固定著一個半方形的鐵芯，所述GPS衛星接收天線球形固定裝置合上后，兩個半方形的鐵芯結合，形成封閉的環形，帶電的導線從所述封閉的環形中穿過;所述互感器卡槽固定在金屬隔板上。6.根據權利要求1所述的輸電線路監測系統，其特征在于，所述氣象信息監測裝置包括太陽能電池、多功能氣象儀、多功能氣象儀控制模塊、GPRS無線通信模塊、蓄電池，所述太陽能電池用于給氣象信息監測裝置提供電能，并且給蓄電池充電；在沒有陽光的時候通過蓄電池給系統供電;所述多功能氣象儀通過RS232接口與多功能氣象儀控制模塊連接，所述多功能氣象儀控制模塊通過GPRS無線通信模塊將多功能氣象儀采集的數據傳輸給數據處理目.ο7.根據權利要求6所述的輸電線路監測系統，其特征在于，所述數據處理裝置通過差分GPS基準站和差分GPS移動站中的3G無線通信模塊和GPS接收機進行通信，實現對GPS接收機的設置，所述設置操作包括對數據輸出頻率、數據輸出格式以及其它參數的配置;所述數據處理裝置通過所述GPRS無線通信模塊和多功能氣象儀進行通信，實現對多功能氣象儀的設置。8.根據權利要求1所述的輸電線路監測系統，其特征在于，所述差分GPS移動站還包括感應取電裝置和蓄電池，所述感應取電裝置通過互感器從監測的導線上取電，給差分GPS移動站提供電能，同時給蓄電池充電。9.根據權利要求1所述的輸電線路監測系統，其特征在于，所述差分GPS基準站還包括太陽能電池和蓄電池，所述太陽能電池用于給差分GPS基準站提供電能，并給蓄電池充電，在沒有陽光時，使用蓄電池為差分GPS基準站提供電能。10.根據權利要求2所述的輸電線路監測系統，其特征在于，所述差分GPS基準站和所述差分GPS移動站中的GPS接收機的核心板卡采用雙頻雙系統MB100型號的OEM板卡。
【文檔編號】G01S19/41GK205450282SQ201521135468
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月31日
【發明人】韓冬, 粟俊, 董明, 任明, 黃國飛, 黨朋
【申請人】上海艾飛能源科技有限公司, 西安交通大學, 上海電纜研究所