一种输电线路分布式故障监测设备及其供电模块的制作方法

1.本发明涉及输变电设备技术领域，具体为一种输电线路分布式故障监测设备及其供电模块。


背景技术：

2.在输电线路运行故障的在线连续监控中，现有手段主要为在输电线路上安装行波定位设备，以对其运行状态及故障点进行监测定位。在实际应用中，该设备与输电线路间往往通过传统的螺栓、绑丝等装置进行连接固定，并且需要在输电塔上安装电源系统和数据通讯装置，以分别满足设备运行时的电能需要和远距离数据传输作业。虽然这种方式可一定程度上满足监测和定位需要，但系统整体的稳定性和集成性相对较差，同时对大风、冰冻、雷击的冲击损害以及降水、粉尘的污染和侵蚀的抵御能力较差。恶劣天气下极易造成设备运行故障，影响监测作业可靠性的同时，也增加了设备维护的难度和成本。
3.此外，现有输电线路定位监测设备在运行时，由于需要通过电源设备从输电线路中获取维持设备运行的电能，监测设备和输电塔上的电源之间需要较长的导线连接，且高低电位差较大，因此可能对设备工作的连续性、稳定性及安全性带来了一定隐患。针对以上两个问题，迫切需要开发出一种全新的输电线路故障监测装置，用以实现安全、稳定、可靠的输电线路在线监测任务。
4.具体现有技术的定位监测设备与输电线路之间通过螺栓或绑丝等装置进行连接固定，同时在邻近的输电塔上安装独立电源系统和数据通讯装置，监测设备与电源系统之间由导线连接以实现供电。存在的缺点或不足：固定方式对灾害天气以及侵蚀和污染的抵御能力较差；且独立的电源系统和通讯装置造成安装和运维成本的上升；定位装置和电源间的连接导线存在一定安全隐患。同时传统的监测装置主体为聚四氟乙烯的管状空心壳体，内部设置卡接式电感耦合器、行波信号采集电路、工频信号采集电路、gps卫星定位装置、无线数据通讯装置、无线通讯天线及主控电路等测控和通讯元件，壳体上沿设有小块光伏发电板。整个装置固定于输电线路上，无需在输电塔上安装独立的电源系统和通讯装置。存在的缺点或不足：整个监测装置由卡接式电感耦合器和置于壳体上沿的小块光伏发电板共同供电，在遭遇电路故障和阴雨天气时易发生供电不足的情况；壳体半径固定，对于不同粗细的输电线路适应性较弱，需设计、制造不同规格的壳体，增加生产成本。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种输电线路分布式故障监测设备及其供电模块，目的在于采用柔性光伏发电模组弯卷成壳体，不仅在输电线路进行在线监测任务时对主控电路进行供电和储能工作，并且可根据需求配备不同尺寸的光伏模组，适用性强，节约了成本。
6.为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：一种输电线路分布式故障监测设备，包括壳体，所述壳体为弯卷成空心筒状，所述壳体的两端均安装有匹配的端盖，其中一个端盖上开设有过线孔，两个所述端盖与壳体之间贯穿式的安
装有等电位线；所述壳体内部填充有弹性绝缘层，所述弹性绝缘层设有中空区域，所述中空区域依次设有互通的过线槽、定位槽和承载槽，且所述中空区域中设有蓄电池、行波信号采集器、工频信号采集电路、gps卫星定位装置、无线数据通讯装置和主控电路。
7.优选地，上述一种输电线路分布式故障监测设备，所述过线槽中安装有蓄电池，所述承载槽中靠近所述过线槽的一侧安装有行波信号采集器，所述行波信号采集器远离过线槽的一侧设有工频信号采集电路，所述工频信号采集电路连接gps卫星定位装置，所述gps卫星定位装置远离过线槽的一侧设有无线数据通讯装置，所述无线数据通讯装置连接主控电路，所述承载槽的外部设有与所述无线数据通讯装置信号连接的无线通讯天线；其中，所述蓄电池与所述主控电路电性连接，所述主控电路的连接端口分别对应的电性连接所述行波信号采集器、工频信号采集电路、gps卫星定位装置和无线数据通讯装置。
8.基于上述，承载槽内设有与主控电路互联的行波信号采集器、工频信号采集电路、gps卫星定位装置和无线数据通讯装置，进行输电线路的分布式故障监测工作。
9.优选地，上述一种输电线路分布式故障监测设备，所述无线通讯天线安装在所述弹性绝缘层中。
10.基于上述，无线通讯天线通过安装在弹性绝缘层中，起到一定的保护功能，保障信号强度的情况下，可以避免损坏，提高了质量。
11.优选地，上述一种输电线路分布式故障监测设备，所述端盖采用了聚四氟乙烯材料，所述端盖与所述壳体的连接处安装有密封防护条。
12.基于上述，端盖通过密封防护条的安装，可以进一步的提高此装置的密封性，使其整体具有很好的防尘、防水和稳定性。
13.一种应用于输电线路分布式故障监测设备的柔性光伏发电模组，所述发电模组包括壳体和光伏电池，所述壳体为柔性材料，所述壳体的外壁上环形安装有若干个相同规格尺度的光伏电池，所述光伏电池整体的宽度沿空心筒状壳体的周长呈紧密等分排布设置，每个所述光伏电池之间并联，且所述光伏电池电性连接蓄电池和主控电路。
14.基于上述，此柔性光伏发电模组通过多组相同光伏电池的设置，可以组成供电模块，作为发电模组的总输出电压；每片电池的电流叠加，作为发电模组的总输出电流，光伏发电模组与主控电路电气连接，可为壳体内的蓄电池充电储能，并向主控电路供电。
15.优选地，上述一种柔性光伏发电模组中，每个所述光伏电池均呈长条状设置，所述光伏电池靠近所述壳体的弯卷面的一侧为贴合内凹型设置，呈嵌入式安装在所述壳体的外壁并保持平整，每片所述光伏电池的长度上贯穿壳体的全长。
16.基于上述，光伏电池整体结构在壳体上设置合理，不仅能够实现供电，并且对于不同规格的输电线缆，仅需配备不同尺寸的光伏模组即可，无需设计、制作不同规格的壳体，进而节约了分布式故障监测设备的生产成本，有利于进行推广分布式大规模的使用。
17.优选地，上述一种柔性光伏发电模组中，所述壳体弯卷成圆筒状的模组，在拼接处通过螺钉紧固连接。
18.基于上述，壳体采用柔性光伏发电模组，安装便捷，在提供耐候性保护的同时提供电源支持。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明在保持壳体形状大致一致的前提下，通过柔性光伏发电模组弯卷成壳体的设置，在提供耐候性保护的同时提供电源支持，避免了安装独立电源系统进行供电，降低了运维成本，可实现安全、稳定、可靠的清洁能源输电线路在线监测的工作；2、本发明光伏电池整体结构在壳体上设置合理，对于不同规格的输电线缆，仅需配备不同尺寸的光伏模组即可，无需设计、制作不同规格的壳体，进而节约了分布式故障监测设备的生产成本，有利于进行推广分布式大规模的使用；3、本发明采用蓄电池和柔性光伏发电模组，取代耦合电感器和小片光伏发电板，本发明具有很好的防尘、防水和稳定性，提高了整个定位监测系统在遭遇电路故障和阴雨天气时的供电稳定性。
附图说明
20.图1为本发明光伏发电模组的外部结构示意图；图2为本发明光伏发电模组的展开结构示意图；图3为本发明光伏发电模组的内部结构示意图。
21.图中标号：1、壳体；2、光伏电池；3、端盖；4、等电位线；5、密封防护条；10、过线孔；11、过线槽；111、蓄电池；12、定位槽；13、承载槽；131、行波信号采集器；132、工频信号采集电路；133、gps卫星定位装置；134、无线数据通讯装置；135、主控电路；136、无线通讯天线；14、弹性绝缘层。
具体实施方式
22.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。
23.请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种输电线路分布式故障监测设备，包括壳体1，该壳体1的两端均安装有匹配的端盖3，其中一个端盖3上开设有过线孔10，两个该端盖3与壳体1之间贯穿式的安装有等电位线4；该壳体1内部填充有弹性绝缘层14，该弹性绝缘层14设有中空区域，该中空区域依次设有互通的过线槽11、定位槽12和承载槽13，且该中空区域中设有蓄电池111、行波信号采集器131、工频信号采集电路132、gps卫星定位装置133、无线数据通讯装置134和主控电路135。
24.具体的，该过线槽11中安装有蓄电池111，该承载槽13中靠近该过线槽11的一侧安装有行波信号采集器131，该行波信号采集器131远离过线槽11的一侧设有工频信号采集电路132，该工频信号采集电路132连接gps卫星定位装置133，该gps卫星定位装置133远离过线槽11的一侧设有无线数据通讯装置134，该无线数据通讯装置134连接主控电路135，该承载槽13的外部设有与该无线数据通讯装置134信号连接的无线通讯天线136；其中，该蓄电池111与该主控电路135电性连接，该主控电路135的连接端口分别对应的电性连接该行波信号采集器131、工频信号采集电路132、gps卫星定位装置133和无线数据通讯装置134。承载槽13内设有与主控电路135互联的行波信号采集器131、工频信号采集电路132、gps卫星定位装置133和无线数据通讯装置134，进行输电线路的分布式故障监测工作。
25.较佳的，该无线通讯天线136安装在该弹性绝缘层14中，无线通讯天线136通过安装在弹性绝缘层14中，起到一定的保护功能，保障信号强度的情况下，可以避免损坏，提高了质量。
26.进一步的，该端盖3采用了聚四氟乙烯材料，该端盖3与该壳体1的连接处安装有密封防护条5，端盖3通过密封防护条5的安装，可以进一步的提高此装置的密封性，使其整体具有很好的防尘、防水和稳定性。
27.请参阅图1和图3，一种应用于输电线路分布式故障监测设备的柔性光伏发电模组，该发电模组包括壳体1和光伏电池2，该壳体1为柔性材料，该壳体1的外壁上环形安装有若干个相同规格尺度的光伏电池2，该光伏电池2整体的宽度沿空心筒状壳体1的周长呈紧密等分排布设置，每个该光伏电池2之间并联，且该光伏电池2电性连接蓄电池111和主控电路135，此柔性光伏发电模组通过多组相同光伏电池2的设置，可以组成供电模块，作为发电模组的总输出电压；每片电池的电流叠加，作为发电模组的总输出电流，光伏发电模组与主控电路电气连接，可为壳体1内的蓄电池111充电储能，并向主控电路135供电。
28.具体的，每个该光伏电池2均呈长条状设置，该光伏电池2靠近该壳体1的弯卷面的一侧为贴合内凹型设置，呈嵌入式安装在该壳体1的外壁并保持平整，每片该光伏电池2的长度上贯穿壳体1的全长，光伏电池2整体结构，在壳体1上设置合理，不仅能够实现供电，并且对于不同规格的输电线缆，仅需配备不同尺寸的光伏模组即可，无需设计、制作不同规格的壳体1，进而节约了分布式故障监测设备的生产成本，有利于进行推广分布式大规模的使用。
29.需要注意的是：本实施例的柔性光伏发电模组参考图1，该壳体1弯卷成圆筒状的模组，还可于根据故障监测设备对于外壳的要求，可环形折叠成长条方管状或其他常见的外壳，本发明在此不对壳体1的外形进行限定，在拼接处通过螺钉紧固连接，壳体1采用柔性光伏发电模组，安装便捷，在提供耐候性保护的同时提供电源支持。
30.工作原理：本发明在使用时由图3所示的柔性光伏发电模组弯卷成空心筒状壳体，壳体半径大小由输电线缆尺寸决定。如图1所示，在弯卷后的光伏发电模组上，每片光伏电池在长度上贯穿壳体全长，宽度沿空心筒状壳体的周长紧密排布，且每片电池之间为并联连接。弯卷后的模组在拼接处由螺钉简单固定。尽管每片光伏电池的朝向不同，但根据不同光强下光伏电池的iv特性，其电压基本一致，作为发电模组的总输出电压；每片电池的电流叠加，作为发电模组的总输出电流。光伏发电模组与主控电路电气连接，可为蓄电池充电。如图2所示，壳体内部中空区域按照功能分为过线槽、定位槽和承载槽。除固定作用外，定位槽内还设有蓄电池，其与承载槽内的主控电路电气连接。此外，承载槽内还设有与主控电路互联的行波信号采集电路、工频信号采集电路、gps卫星定位装置和无线数据通讯装置等测控和通讯元件，壳体内部多余空间由弹性绝缘衬层填充，两端配有与壳体尺寸吻合的聚四氟乙烯密封端盖；可实现安全、稳定、可靠的清洁能源输电线路在线监测的工作。
31.综上所述，本发明在保持壳体形状大致一致的前提下，通过柔性光伏发电模组弯卷成壳体的设置，此在提供耐候性保护的同时提供电源支持，避免了安装独立电源系统进行供电，降低了运维成本，可实现安全、稳定、可靠的清洁能源输电线路在线监测的工作；本发明光伏电池整体结构在壳体上设置合理，对于不同规格的输电线缆，仅需配备不同尺寸的光伏模组即可，无需设计、制作不同规格的壳体，进而节约了分布式故障监测设备的生产
成本，有利于进行推广分布式大规模的使用；本发明采用蓄电池和柔性光伏发电模组，取代耦合电感器和小片光伏发电板，本发明具有很好的防尘、防水和稳定性，提高了整个定位监测系统在遭遇电路故障和阴雨天气时的供电稳定性。
32.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。