一种输电线路杆塔倾斜检测装置、方法及角度预测方法与流程

1.本发明涉及供电或配电的电路装置技术领域，具体涉及一种输电线路杆塔倾斜检测装置、方法及角度预测方法。


背景技术：

2.输电线路杆塔倾斜是影响电网安全稳定运行的重要因素之一。在地质条件较差的地区，输电线路杆塔出现倾斜的风险较大；冬季降水在输电线路上形成覆冰，产生舞动现象，也是导致杆塔倾斜甚至倒塌的主要原因之一；此外，如地震、泥石流等自然灾害，以及人为破坏、塔体本身缺陷等因素，也会导致杆塔倾斜甚至倒塌。
3.在输电线路杆塔发生倾斜的初期，由于倾斜幅度较小，很难被巡线人员发现。随着倾斜不断严重，则可能因电气安全距离不足引起绝缘击穿事故，或发生断线倒塔事故，导致大面积停电、局部电网瘫痪问题，带来巨额的经济损失。
4.现有的输电线路杆塔倾斜检测或监测方法包括人工巡检、安装在线监测设备等。然而人工巡检难以及时发现倾斜程度较轻的杆塔，且费时费力。相比人工巡检，基于倾角数据采集器、压力传感器等装置的在线监测方法对于杆塔倾斜的识别精度较高，且速度较快。然而该类方法所使用的设备需要一直处于运行状态，因此对电能的消耗较大，且对设备的使用寿命要求较高。其中部分方法的装置需要安装在地面，在恶劣的自然环境条件下易受到腐蚀等形式的损坏，导致其无法对杆塔倾斜情况进行有效监测。此外，其中部分方法还存在装置成本较高，安装复杂等局限性问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种输电线路杆塔倾斜检测装置、方法及角度预测方法，能够解决现有技术中对杆塔测试不精确、以及测试设备成本高和安装复杂的问题。
6.为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一方面，本发明提供一种输电线路杆塔倾斜检测装置，包括：u型连通器，用于盛放液体折射介质，所述u型连通器包括水平管和与其两端连通的竖直管；激光发射器，其设于所述水平管上，并位于设置所述竖直管的一侧，用于向所述竖直管内液体折射介质发射设定方向的光束，并穿过所述液体折射介质的液面；位置检测机构，其设于所述竖直管的外侧，用于接收并检测折射后的光束出射位置。
7.在一些可选的方案中，所述位置检测机构包括多个沿所述竖直管长度方向连续设置的位置检测单元，用于接收折射后的光束，以反应所述折射后的光束出射位置。
8.在一些可选的方案中，所述位置检测单元包括：光伏发电器，其用于接收折射后的光束，并输出电压信号；
电平信号发生器，其用于接收所述光伏发电器输出电压信号，并输出设定脉宽的电平信号。
9.在一些可选的方案中，还包括信号发射器，其与所述位置检测机构信号连接，用于接收位置检测单元输出的电平信号，并判断位置检测单元位置输出判断信号。
10.在一些可选的方案中，所述竖直管的开口端上方罩设有伞状结构的挡雨板。
11.在一些可选的方案中，所述竖直管的开口端设有盖板，并在所述盖板上设有通孔。
12.在一些可选的方案中，还包括控制器，其设于所述u型连通器上，与所述激光发射器信号连接，用于接收激光发射指令，并传递至所述激光发射器。
13.另一方面，本发明还提供一种输电线路杆塔倾斜检测方法，利用上述的输电线路杆塔倾斜检测装置实施，包括以下步骤：利用激光发射器向所述竖直管内液体折射介质发射设定方向的光束，并穿过所述液体折射介质的液面；利用位置检测机构接收并检测折射后光束的出射位置；根据光束出射位置，确定杆塔的倾斜角度。
14.在一些可选的方案中，所述的根据出射位置，确定杆塔的倾斜角度，包括：基于地面上标定的温度、出射位置与倾斜角度的标定表，确定杆塔的倾斜角度。
15.还有一方面，本发明还提供一种输电线路杆塔倾斜角度预测方法，包括以下步骤：设定间隔时间通过如权利要求所述的输电线路杆塔倾斜检测方法获取杆塔倾斜角度；根据设定间隔时间获取的杆塔倾斜角度，拟合出杆塔倾斜的趋势模型；根据趋势模型预测出杆塔到达危险倾斜角度的时间。
16.与现有技术相比，本发明的优点在于：利用激光发射器向竖直管内液体折射介质发射设定方向的光束，并穿过液体折射介质的液面；利用设于竖直管外侧的位置检测机构接收并检测折射后的光束出射位置，根据光束出射位置，确定杆塔的倾斜角度。这样的检测的方式效率高，配合远程的指令发送装置和信号接收装置可以实现远程定期对杆塔倾斜的检测，并且检测精度高。直接将u型连通器安装至杆塔即可，因此安装简单。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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技术的一些实施例，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为本发明实施例中输电线路杆塔倾斜检测装置的结构示意图；图2为本发明实施例中输电线路杆塔倾斜检测装置倾斜后的示意图；图3为本发明实施例中光路的放大示意图；图4为本发明实施例中位置检测单元的示意图。
19.图中：1、u型连通器；11、水平管；12、竖直管；13、盖板；2、液体折射介质；3、激光发射器；4、位置检测机构；41、光伏发电器；42、电平信号发生器；5、挡雨板；6、控制器；7、信号发射器；8、连接金具。
具体实施方式
20.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
21.以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
22.如图1至图3所示，一方面，本发明提供一种输电线路杆塔倾斜检测装置，包括：u型连通器1、激光发射器3和位置检测机构4。
23.其中，u型连通器1，盛放液体折射介质2，u型连通器1包括水平管11和与其两端连通的竖直管12；激光发射器3设于水平管11上，并位于设置竖直管12的一侧，用于向竖直管12内液体折射介质2发射设定方向的光束，并穿过液体折射介质2的液面；位置检测机构4设于竖直管12的外侧，用于接收并检测折射后光束的出射位置。
24.在使用该输电线路杆塔倾斜检测装置时，利用激光发射器3向竖直管12内液体折射介质2发射设定方向的光束，并穿过液体折射介质2的液面；利用设于竖直管12外侧的位置检测机构4接收并检测折射后的光束出射位置，根据光束出射位置，确定杆塔的倾斜角度。这样的检测的方式效率高，配合远程的指令发送装置和信号接收装置可以实现远程定期对杆塔倾斜的检测，并且检测精度高。
25.另外，通过可记录间隔设定时间的倾斜角度，拟合出杆塔倾斜的趋势模型，根据模型预测出杆塔到达危险倾斜角度的时间，提前对杆塔进行养护和维修，确保杆塔的安全。
26.在本实施例中，液体折射介质2采用难挥发、价格便宜的液体介质，例如乙二醇。
27.在一些可选的实施例中，位置检测机构4包括多个沿竖直管12长度方向连续设置的位置检测单元，用于接收折射后的光束，以反应折射后的光束出射位置。
28.在本实施例中，通过在竖直管12的长度方向设置多个连续的位置检测单元，来接收穿过液体折射介质2液面的光束，由于位置检测单元的位置不同，不同的位置检测单元接收到折射后的光束，就可以反应折射后的光束出射位置。根据不同的光束出射位置，就可以反应出杆塔的倾斜角度。
29.本例中，设置31个位置检测单元，分别对应接收0
°
至30
°
倾斜情况下折射后的光束。
30.本例中，可在地面上实现标定的出射位置与倾斜角度的关系，考虑温度的影响，温度可能会影响液体折射介质2的体积和折射率，所以在标定时，可标定温度、出射位置与倾斜角度的关系，以得到更加准确的倾斜角度。另外，还考虑挥发的影响，标定出对应的关系。
31.如图4所示，在一些可选的实施例中，位置检测单元包括：光伏发电器41和电平信号发生器42。光伏发电器41用于接收折射后光束，并输出电压信号；电平信号发生器42用于接收光伏发电器41输出电压信号，并输出设定脉宽的电平信号。
32.在本实施例中，光伏发电器41接收折射后光束后，可以激发输出设定电压的电压信号，电平信号发生器42接收光伏发电器41输出电压信号，并输出位置检测单元对应的设定脉宽的电平信号。即不同的位置检测单元的光伏发电器41在接收到折射后光束后，可以激发输出的电压信号，可使电平信号发生器42发出与位置相对应脉宽的电平信号。
33.本例中，位置检测机构4设置31个位置检测单元，并将其编号，脉宽由公式为：bw=5·
(n 1) ·
10-6
，式中，bw为脉宽，单位为s；n为接收到折射后光束的位置检测单元的编号。
34.再次参见图1至图3所示，在一些可选的实施例中，输电线路杆塔倾斜检测装置还包括信号发射器7，其与位置检测机构4信号连接，用于接收位置检测单元输出的电平信号，并判断位置检测单元位置输出判断信号。
35.在本实施例中，信号发射器7与位置检测机构4信号连接，可将位置检测机构4的检测结果基于gprs网络传输至网络终端。即在远程即可查看杆塔的倾斜情况。
36.下面给出一种具体的实施例方式，激光发射器3接收到激发指令后，将波长为630nm的激光光束以20
°
的水平倾角射向连通器侧壁，光束在连通器内部发生折射，射向位置检测机构4中的0号位置检测单元，光伏发电器41将接收到的光信号转换为电信号，输入电平信号发生器42，电平信号发生器42产生12v，根据公式bw=5
·
(n 1) ·
10-6
，计算得到设定脉宽的电平信号，输入至信号发射器7。信号发射器7通过gprs网络将检测结果传输至运维人员的网络终端设备，反馈杆塔倾斜角度为0
°
。
37.在一些可选的实施例中，竖直管12的开口端上方罩设有伞状结构的挡雨板5。
38.在本实施中，将伞状结构的挡雨板5罩设在竖直管12的开口端上方，可以避免雨水的进入，而导致液体折射介质2的液面发生改变，从而导致检测误差。
39.在一些可选的实施例中，竖直管12的开口端设有盖板13，并在盖板13上设有通孔。
40.在本实施例中，竖直管12的开口端设置盖板13，可避免异物的进入；在盖板13上设置通孔，可使液体折射介质2在u型连通器1内自由的流动。
41.在一些可选的实施例中，还包括控制器6，其设于u型连通器1上，与激光发射器3信号连接，用于接收激光发射指令，并传递至激光发射器3。
42.在本实施例中，运维人员可通过网络终端设备向控制器6发送检测指令，控制器6将指令传送至激光发射器3，激光发射器3即会发出激光进行检测，这样的方式可以维运人员进行远程的检测，提高作业效率。在其他实施例中，也可以将激光发射器3的控制器，以及位置检测机构4的数据采集装置设置在杆塔底部，通过有线的方式连接，维运人员去往杆塔底部也可以进行检测。
43.具体的，控制器6包括内部控制信号接收单元和控制信号发送单元，收到控制信号后控制信号接收单元触发信号发送单元将控制信号发送至激光发射器3。
44.在一些可选的实施例中，水平管11上设有连接金具8，用于连接杆塔。
45.在本实施例中，在水平管11上设置连接金具8，可方便将整个装置安装在杆塔的顶部。
46.另外，在一些可选的实施例中，两根竖直管12的外侧均设有位置检测机构4，可通过一个激光发射器3向两侧的竖直管12内液体折射介质2均发射设定方向的光束，也可通过两个激光发射器3分别向两侧的竖直管12内液体折射介质2发射设定方向的光束，并穿过液体折射介质2的液面，在检测时，可取两个位置检测机构4的平均值，提高检测精度，当一侧位置检测机构4损坏时，另外检测机构可正常使用。
47.此外，u型连通器1还设有太阳能电板，用于给激光发射器3、控制器6和信号发射器7供电，当然在位置检测机构4采用其他形式的装置时，也为位置检测机构4供电。
48.在一些其他的实施例中，可在u型连通器1的水平管11中部设置通断阀，在加入液体折射介质2时，将通断阀打开，使竖直管12的液体折射介质2界面处于同一水平面上，方便
灌注液体折射介质2。并且将竖直管12的端部封闭，连接呼气阀，并在呼气阀上连通呼吸气囊，避免液体折射介质2的蒸发影响检测结果。同样地，在两根竖直管12的外侧均设有位置检测机构4，激光发射器3向两侧的竖直管12内液体折射介质2均发射设定方向的光束，并穿过液体折射介质2的液面，在检测时，可取两个位置检测机构4的平均值，提高检测精度，当一侧位置检测机构4损坏时，另外检测机构可正常使用。
49.另一方面，本发明还提供一种输电线路杆塔倾斜检测方法，利用上述的输电线路杆塔倾斜检测装置实施，包括以下步骤：s1：利用激光发射器3向竖直管12内液体折射介质2发射设定方向的光束，并穿过液体折射介质2的液面。
50.s2：利用位置检测机构4接收并检测折射后的光束出射位置。
51.s3：根据光束出射位置，确定杆塔的倾斜角度。
52.这样的检测的方式效率高，配合远程的指令发送装置和信号接收装置可以实现远程定期对杆塔倾斜的检测，并且检测精度高。
53.在本实施例中，根据出射位置，确定杆塔的倾斜角度，包括：基于地面上标定的温度、出射位置与倾斜角度的标定表，确定杆塔的倾斜角度。
54.可在地面上实现标定的出射位置与倾斜角度的关系，考虑温度的影响，温度可能会影响液体折射介质2的体积和折射率，所以在标定时，可标定温度、出射位置与倾斜角度的关系，以得到更加准确的倾斜角度。另外，还考虑挥发的影响，标定出对应的关系。
55.另一方面，本发明还提供一种输电线路杆塔倾斜角度预测方法，包括以下步骤：设定间隔时间通过上述的输电线路杆塔倾斜检测方法获取杆塔倾斜角度。
56.根据设定间隔时间获取的杆塔倾斜角度，拟合出杆塔倾斜的趋势模型。
57.根据趋势模型预测出杆塔到达危险倾斜角度的时间。
58.本方案通过对历史检测的杆塔倾斜角度进行拟合，得到杆塔倾斜的趋势模型，根据趋势模型预测出杆塔到达危险倾斜角度的时间，这样可以提前对杆塔进行养护和维修，确保杆塔的安全。结合远程控制获取杆塔倾斜角度的方式，本方案不仅可以远程获取倾斜角度，还可以对杆塔角度进行提前预测，避免杆塔倾倒。
59.在配合使用在u型连通器1的水平管11中部设置通断阀，将竖直管12的端部封闭，连接呼气阀，并在呼气阀上连通呼吸气囊，避免液体折射介质2的蒸发影响检测结果。在两根竖直管12的外侧均设有位置检测机构4，激光发射器3向两侧的竖直管12内液体折射介质2均发射设定方向的光束，并穿过液体折射介质2的液面，在检测时，可取两个位置检测机构4的平均值，提高检测精度，当一侧位置检测机构4损坏时，另外检测机构可正常使用。
60.在标定时，考虑温度的影响，标定温度、出射位置与倾斜角度的关系。
61.以上通过标定温度、出射位置与倾斜角度的关系，在u型连通器1的水平管11中部设置通断阀，将竖直管12的端部封闭，连接呼气阀，并在呼气阀上连通呼吸气囊，可避免温度和蒸发带来的影响，获得更加准确的检测数据。
62.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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技术和简化描述，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技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例
如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
63.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
64.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。