(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211058579.8 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 国网河南省电力公司开封供电公司 地址 475000 河南省开封市金明大道电力 大厦 (72)发明人 陈炳华　南钰　郑罡　郝婧　 秦泽华　宋瑞卿　于永哲　 (74)专利代理 机构 郑州图钉专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 41164 专利代理师 石路 (51)Int.Cl. G01R 31/08(2006.01) G01D 21/02(2006.01) G01S 19/14(2010.01) (54)发明名称 一种高压 输电线路异常报警系统 (57)摘要 本发明涉及一种高压输电线路异常报警系 统， 它包括监测终端、 传输网络、 监控系统， 监控 系统包括云服务器和故障定位系统， 监测终端包 括在线监测主机， 在线监测主机包括故障录波 器、 信号采集传感器、 中高频电流互感器、 通信模 块、 主控制器、 验电预 警装置、 GPS定位模块、 护层 电流采集装置、 报警模块、 电源管理模块、 CT电流 互感器、 蓄电池和太阳能电池板； 本发明具有结 构简单、 线路异常实时监测、 线路带电状态实时 监测、 实现线路异常 分析及定位的优点。 权利要求书3页 说明书10页 附图14页 CN 115542073 A 2022.12.30 CN 115542073 A 1.一种高压输电线路异常报警系统， 它包括监测终端、 传输网络、 监控系统， 其特征在 于： 所述的监控系统包括云服务器和故障定位系统， 所述的监测终端包括在线监测主机， 所 述的在线监测主机包括故障录波器、 信号采集传感器、 中高频电流互感器、 通信模块、 主控 制器、 验电预警装置、 GPS 定位模块、 护层电流采集装置、 报警模块、 电源 管理模块、 CT电流互 感器、 蓄电池和太阳能电池板 。 2.如权利要求1所述的一种高压输电线路异常报 警系统， 其特征在于： 所述的电源管理 模块分别与CT电流互感器、 蓄电池和太阳能电池板电连接 。 3.如权利要求1所述的一种高压输电线路异常报 警系统， 其特征在于： 所述的护层电流 采集装置包括支架， 所述的支架内测上方设置有套管， 所述的套管内部两端均设置有连接 板， 所述的连接板内部均设置有中高频电流互感器， 所述的中高频电流互感器内部设置有 导线， 所述的支架内测下方设置有螺纹座， 所述的螺纹座内部 设置有螺杆， 所述的螺杆上下 两侧端部分别 设置有卡线夹座和旋钮， 所述的支架下方左右两侧均设置有连杆， 所述的连 杆外侧均设置有验电预警装置 。 4.如权利要求3所述的一种高压输电线路异常报警系统， 其特征在于： 所述的支架为 “U”形结构， 所述的套 管为下开口的半圆形结构， 所述的中高频电流互感器为下开口的环形 结构， 所述的连接 板为弧形 结构且内外弧度分别与所述的中 高频电流互感器、 套管相同。 5.如权利要求3所述的一种高压输电线路异常报 警系统， 其特征在于： 所述的验电预警 装置包括外壳， 所述的外壳上下两侧分别设置有绝缘杆、 验电探针， 所述的外壳内部 设置有 内壳， 所述的内壳内部 设置有处理电路板， 所述的处理电路板上方设置有动极板， 所述的动 极板上方设置有定极板 。 6.如权利要求3所述的一种高压输电线路异常报 警系统， 其特征在于： 所述的护层电流 采集装置还包括前端信号调理模块、 嵌入式处理单元、 电源模块、 AD转换模块和数据传输模 块； 所述的信号采集传感器包括倾角传感器、 控制单元、 天线MODEM、 风速传感器、 风 向传感 器、 温湿度传感器、 电源 模块和覆冰传感器。 7.如权利要求6所述的一种高压输电线路异常报 警系统， 其特征在于： 所述的护层电流 采集装置的数据传输模块与通信模块建立通讯连接， 所述的通信模块与信号采集传感器的 天线MODE M建立通讯连接 。 8.如权利要求1 ‑7任一项权利要求所述的一种高压输电线路异常报警系统， 其特征在 于： 所述的故障录波器采用RCS ‑904A型录波器， 所述的中高频电流互感器采用SLF7032T型 互感器， 所述的通信模块采用MC55型模块， 所述的主控制器采用STM32型处理器， 所述的处 理电路板采用STM32F103VE型电路板， 所述的GPS定位模块采用GS ‑89M‑J型模块， 所述的报 警模块采用HEF4011BT型模块， 所述的电源管理模块采用TPS79533型模块， 所述的CT电流互 感器采用GN ‑CT‑108型互感器， 所述的杆塔倾角传感器采用SCA100T ‑D01型传感器， 所述的 温湿度传感器采用SHT71型传感器， 所述的风速传感器和风向传感器采用E C21A型传感器。 9.如权利要求5所述的一种高压输电线路异常报 警系统， 其特征在于： 所述的验电预警 装置采用振动电容原理对静电场进行测量， 实现高压输电线路的验电检测， 具体为： 振动电 容原理是利用极板振动改变感应电极与被测表面间的电容大小， 形成感应电流， 通过对感 应电流的计算得到被测物体表面的静电电位， 可以不用与被测带电体接触， 测量过程中受 环境中干扰因素影响很小， 当振动的感应极板前方靠近带电体时， 电场中的感应极板会感权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115542073 A 2应出相应的感应电荷， 验电预警装置由定极板和感应动极板构成， 工作状态下动极板在位 置A与位置B做往复振动， 振幅为ΔX， X0为定极板与动极板间距离， 当空间存在一定面积的 带电体， 定 极板感应电荷Q和 动极板之间存在电势差V， 不考虑电场均匀度影响， 带电体和 动 极板之间电场E和电势差V成线性关系， 由于存在空间电场E， 动极板上形成感应电荷q， 当极 板位置不变时感应电荷q为电容C,与极板电势差V的乘积： q＝CV， 两个极板的距离 改变， 极 板间的电容和感应极板上 的感应电荷也会产生变化， 因此极板发生充放电， 即在后端电路 中输出一个变化的感应电流， 设静止位置下两极板的间距距离为X0， 此时构成的电容大小 为C0， 感应动极板作正弦振动， 振幅为ΔX， 角频率为w， 因此有两极板间距表达式为： X＝X0+ ΔXsin(wt)， 感应动极板随传感器振动驱动信号振动后， 振动过程中极板间构成的振动电 容值为： 式中， ε0为空气介电 常数； S为传感器电极的面积， 假设感应极板往复振动一个周期内， 电场E近似等于不变、 极 板之间电势差不变， 有感应极板感应电流i(t)为： 由于感应动极板的振幅ΔX极 小， 而X0远大于ΔX， 假 设ΔX＝nX0， n＜＜1， 则有： 因为n＜＜ 1 ，有 n2s i n2( w t ) ＜ ＜ 1 , 2 n c o s ( w t ) ＜ 1 ，故 上 式 可 近 似 等 于 ： 当输入回路接采样电阻， 有感应电压V0： V0＝‑AC0Vncos(wt),式中， A为系数； C0为两个极板距离为X0时的电容； C为动 极板与定极板 间的振动电容； C0nw是设定已知量， 感应电流i(t)与cos(wt)和空间电势有关， 通过后接信 号采集与处 理单元， 可以计算出输出电压， 该电压信号与被测带电体电压呈线性关系。 10.如权利要求6所述的一种高压输电线路异常报警系统， 其特征在于： 所述的覆冰传 感器采用基于称重法的架空输电线路导线标准覆冰模型， 具体为： 通过监测 绝缘子串倾角 及其拉力， 结合导线 悬挂点间的距离和角度， 可以推导出输电线路的覆冰厚度， 该模型无需 依赖大量经验数据， 也无需对多变的气象因素作复杂的监测， 仅根据架空线路绝缘子串处 张力与倾角便可对覆冰导线实时覆冰荷载进 行估算， 覆冰模型以绝缘子串不等高直线塔为 研究对象， 导线的三个悬挂点标记为A、 B、 C， 其中AB间距离为l1， 高差角为β1， 高度差为h1； AC 间距离为l2， 高差角为β2， 高度差为h2； G为绝缘子串A的垂向总荷载； Tv为A处导线的垂向总 荷载， 其等于张力T的竖直分量， 则需测量 的绝缘子A的张力T及其倾角 的推导如下： 根据 导线实际线 长悬链式方程， 可得到导线实际长度如下： 式中， γ0为导 线比载； σ0为导线最低点水平应力； 由上式可以计算处AB、 AC各 自的γ0/σ0值， A处距AB挡内 导线最低点O1的导线长度为： A处距AC挡内导线最低点O2的导线长 度为： 由A处竖直方向力平衡可知： 在无风未覆冰权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115542073 A 3