110kV以上输电线路干字型耐张塔智能视频监测装置

摘要

本发明公开了高压输电线路监测技术领域的一种110kV以上输电线路干字型耐张塔智能视频监测装置。其技术方案是，所述监测装置包括Wi-Fi通信模块、温度监测模块、智能视频处理模块、无线传感器网关模块、ONU光电通信模块、光纤高压中间接头绝缘子、架空地线复合光缆OPGW接头盒、感应取电电源模块、备用蓄电池模块、第一全介质自承式ADSS光缆、第二全介质自承式ADSS光缆和架空地线复合光缆OPGW。本发明基于高压感应取电技术、高压绝缘技术、光纤复合架空地线OPGW技术、以太网无源光网络EPON技术、视频监测技术、智能视频分析技术、温度监测技术和无线通信技术,满足了高压输电线路远程智能化监测需求。

说明书

技术领域

本发明属于高压输电线路监测技术领域，尤其涉及一种110kV以上输电线路干字型耐张塔智能视频监测装置。 

背景技术

建设统一坚强的智能电网，智能化的高压输电网络监测是特别重要的环节。现阶段我国的输电线路监测管理智能化程度低，08年的冰雪灾害充分体现了我国现有输电线路本身的脆弱性和管理的不到位。 

近年来，我国电力建设不断增速，直流特高压和交流特高压线路也己投入运行，110kV以上高压输电线路已有几百万千米，10kV线路更是星罗密布。迅速增长的输电线路使得巡视维护工作量和巡视难度急剧增加，亟需采用新技术替代人工巡视维护以及实现对交叉跨越、人员活动密集区、树木快速生长区等线路危险点的远程实时监测。 

发明内容

针对背景技术中提到的目前高压传输线路上，在危险点的远程实时监测方面存在的不足，本发明提供了一种110kV以上输电线路干字型耐张塔智能视频监测装置。 

一种110kV以上输电线路干字型耐张塔智能视频监测装置，其特征在于，所述监测装置包括Wi-Fi通信模块、温度监测模块、智能视频处理模块、无线传感器网关模块、ONU光电通信模块、光纤高压中 间接头绝缘子、架空地线复合光缆OPGW接头盒、感应取电电源模块、备用蓄电池模块、第一全介质自承式ADSS光缆、第二全介质自承式ADSS光缆和架空地线复合光缆OPGW； 

其中，所述Wi-Fi通信模块、温度监测模块、智能视频处理模块和无线传感器网关模块分别与所述ONU光电通信模块连接；所述Wi-Fi通信模块用于对监测装置的参数配置和管理及监测设备之间的组网运行；所述温度监测模块用于对线路导线温度进行实时监测；所述智能视频处理模块对采集到的图像进行分析和检测；所述无线传感器网关模块用于实现高压输电线路上无线传感器节点信息的汇总和管理；所述ONU光电通信模块用于提供高速率的宽带接入； 

所述ONU光电通信模块与光纤高压中间接头绝缘子通过第一全介质自承式ADSS光缆连接； 

所述光纤高压中间接头绝缘子与所述架空地线复合光缆OPGW接头盒通过第二全介质自承式ADSS光缆连接； 

所述感应取电电源模块与所述备用蓄电池模块连接；所述感应取电电源模块利用高压输电线路周围感应的电磁能量获取交流电能；所述备用蓄电池用于储存电能； 

所述架空地线复合光缆OPGW接头盒与所述架空地线复合光缆OPGW连接；所述架空地线复合光缆OPGW接头盒用于光缆线路的中间连接和分支保护；所述架空地线复合光缆OPGW用以构成输电线路上的光纤通信网，兼具地线与通信功能。 

所述感应取电电源模块包括第一感应取电CT模块、第二感应取电CT模块、第一整流器、第二整流器、双路电源控制器和充放电控制器；其中，所述第一感应取电CT模块与所述第一整流器连接；所述第一感应取电CT模块用于获取交流电能；所述第一整流器用于实 现交流电源转换为12V直流电源；所述第二感应取电CT模块与所述第二整流器连接；所述第二感应取电CT模块用于获取交流电能；所述第二整流器用于实现交流电源转换为12V直流电源；所述双路电源控制器分别与所述第一整流器、第二整流器和充放电控制器连接；所述充放电源控制器与备用蓄电池模块连接；所述双路电源控制器用于实现两路电源的合并；所述充放电源控制器用于控制备用蓄电池模块的充放电状态。 

所述监测装置还包括绝缘子下拉固定金具和光纤高压绝缘中间接头绝缘子安装固定金具；所述光纤高压绝缘中间接头绝缘子安装固定金具用于在耐张塔横担上固定光纤高压绝缘中间接头绝缘子；所述监测装置还包括绝缘子下拉固定金具用于固定整套设备；所述绝缘子下拉固定金具包括下拉承重绝缘子、固定支架金具、感应取电装置固定金属环套、设备箱体、球型温度监测模块固定金属环套和高清摄像头固定孔。 

所述监测装置还包括光纤高压绝缘中间接头绝缘子终端接头盒；所述光纤高压绝缘中间接头绝缘子终端接头盒包括上盒盖、上盒体、中间绝缘子、存纤盘、下盒盖、下盒体、高压光纤接线端子和低压光纤出线端子；用于实现光电分离和光纤高低压绝缘隔离。 

所述设备箱体采用防锈的铝合金材料制作，外部涂层为绝缘材料；所述设备箱体包括箱体内部、箱体外上层和箱体外下层。 

所述第一感应取电CT模块、第二感应取电CT模块和温度监测模块置于箱体外上层，并通过感应取电装置固定金属环套和球型温度监测模块固定金属环套连接箱体下部；所述第一整流器、第二整流器、双路电源控制器、充放电控制器、备用蓄电池模块、ONU光通信模块、无线传感器网关模块、Wi-Fi通信模块、智能视频处理模块安装在箱 体内部；第一全介质自承式ADSS光缆、第二全介质自承式ADSS光缆、光纤高压绝缘中间接头绝缘子终端接头盒、架空地线复合光缆OPGW接头盒和架空地线复合光缆OPGW安装于设备箱体外下层。 

所述设备箱体还包括全介质自承式ADSS光缆固定孔、球型摄像头固定孔、扬声器固定孔、两个警示灯固定孔、无线传感器网关天线固定孔、Wi-Fi通信模块天线固定孔和三个导线连接孔。 

所述智能视频处理模块包括带万向变速云台控制装置的高清球型摄像头、智能视频分析模块和声光报警装置；所述带万向变速云台控制装置的高清球型摄像头用于获取现场视频图像，并将视频图像传输给智能视频分析模块；所述智能视频分析模块用于对接收到的视频图像进行分析、对比检测和识别，并从视频图像中提取目标信息，并产生现场声光报警信号和远程报警信号；所述声光报警装置包括大功率扬声器、功放驱动电路、语音模块、红色高亮警示灯、绿色高亮警示灯和驱动控制电路。 

所述第一全介质自承式ADSS光缆和第二全介质自承式ADSS光缆采用束管式铠装光纤，其中，第一全介质自承式ADSS光缆挂于耐张塔上的ONU光通信模块和光纤高压绝缘中间接头绝缘子上盒体，第二全介质自承式ADSS光缆连接光纤高压绝缘中间接头绝缘子下盒体和三孔式架空地线复合光缆OPGW接头盒。 

本发明的有益效果是，提供了一种110kV以上输电线路干字型耐张塔智能视频监测装置，基于高压感应取电技术、高压绝缘技术、光纤复合架空地线OPGW技术、以太网无源光网络EPON技术、视频监测技术、智能视频分析技术、温度监测技术和无线通信技术,满足了高压输电线路远程智能化监测需求。 

说明书附图 

图1是本发明提供的一种110kV以上输电线路干字型耐张塔智能视频监测装置的结构示意图； 

图2是本发明提供的一种110kV以上输电线路干字型耐张塔智能视频监测装置的电源模块结构示意图； 

图3是本发明提供的一种110kV以上输电线路干字型耐张塔智能视频监测装置的光纤高压绝缘中间接头绝缘子终端接头盒示意图； 

图4是本发明提供的一种110kV以上输电线路干字型耐张塔智能视频监测装置的绝缘子下拉固定金具示意图； 

图5是本发明提供的一种110kV以上输电线路干字型耐张塔智能视频监测装置的干字型耐张塔智能视频监测装置分层安装结构示意图； 

图6是本发明提供的采用的三孔式架空地线复合光缆OPGW接头盒示意图； 

图7是本发明实施例的高压输电线路监测系统光通信网络拓扑结构图； 

图8是本发明提供的全介质自承式ADSS光缆图。 

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。 

图1是本发明提供的一种110kV以上输电线路干字型耐张塔智能视频监测装置的结构示意图。图1中，监测装置包括Wi-Fi通信模块、温度监测模块、智能视频处理模块、无线传感器网关模块、ONU光电通信模块、光纤高压中间接头绝缘子、架空地线复合光缆OPGW接头 盒、感应取电电源模块、备用蓄电池模块、第一全介质自承式ADSS光缆、第二全介质自承式ADSS光缆和架空地线复合光缆OPGW； 

其中，所述Wi-Fi通信模块、温度监测模块、智能视频处理模块和无线传感器网关模块分别与所述ONU光电通信模块连接；所述Wi-Fi通信模块用于对监测装置的参数配置和管理及监测设备之间的组网运行；所述温度监测模块用于对线路导线温度进行实时监测；所述智能视频处理模块对采集到的图像进行分析和检测；所述无线传感器网关模块用于实现高压输电线路上无线传感器节点信息的汇总和管理；所述ONU光电通信模块用于提供高速率的宽带接入； 

所述ONU光电通信模块与光纤高压中间接头绝缘子通过第一全介质自承式ADSS光缆连接； 

所述光纤高压中间接头绝缘子与所述架空地线复合光缆OPGW接头盒通过第二全介质自承式ADSS光缆连接； 

所述感应取电电源模块与所述备用蓄电池模块连接；所述感应取电电源模块利用高压输电线路周围感应的电磁能量获取交流电能；所述备用蓄电池用于储存电能； 

所述架空地线复合光缆OPGW接头盒与所述架空地线复合光缆OPGW连接；所述架空地线复合光缆OPGW接头盒用于光缆线路的中间连接和分支保护；所述架空地线复合光缆OPGW用以构成输电线路上的光纤通信网，兼具地线与通信功能。 

图2是本发明提供的一种110kV以上输电线路干字型耐张塔智能视频监测装置的电源模块结构示意图。图2中，感应取电电源模块包括第一感应取电CT模块、第二感应取电CT模块、第一整流器、第二整流器、双路电源控制器和充放电控制器；其中，所述第一感应取电CT模块与所述第一整流器连接；所述第一感应取电CT模块用于获取 交流电能；所述第一整流器用于实现交流电源转换为12V直流电源；所述第二感应取电CT模块与所述第二整流器连接；所述第二感应取电CT模块用于获取交流电能；所述第二整流器用于实现交流电源转换为12V直流电源；所述双路电源控制器分别与所述第一整流器、第二整流器和充放电控制器连接；所述充放电源控制器与备用蓄电池模块连接；所述双路电源控制器用于实现两路电源的合并；所述充放电源控制器用于控制备用蓄电池模块的充放电状态。 

在此，采取两个高压感应取电CT的冗余设计，在确保电源功率满足设备需求的同时，减轻单个高压感应取电CT的供电负荷，并当其中一个发生故障时，可保证设备电源供给。 

整流器采用开关型稳压电源设计标准，模块化设计，实现交流电源转换为12V直流电源，具有输出电压稳定，纹波小，具备输出过流、短路保护功能；并采取两个交流转直流电源模块的冗余设计，在确保电源功率满足设备需求的同时，减轻单路电源的供电负荷，并当其中一个发生故障时，可保证设备电源供给。 

图3是本发明提供的一种110kV以上输电线路干字型耐张塔智能视频监测装置的光纤高压绝缘中间接头绝缘子终端接头盒示意图。图3中，光纤高压绝缘中间接头绝缘子终端接头盒包括上盒盖、上盒体、中间绝缘子、存纤盘、下盒盖、下盒体、高压光纤接线端子低压光纤出线端子。 

光纤高压绝缘中间接头绝缘子终端接头盒，用于实现光电分离和光纤高低压绝缘隔离，以保证电力线路和设备的安全运行。该终端接头盒在上盒体和下盒体内分别配置了光纤接续结构、存纤盘和余纤架，中间以绝缘子支撑，在绝缘子中心预埋光纤。在安装终端接头盒时，打开上盒盖，将光纤通过高压接线端子进入上体盒，进行熔接光 纤，接续完毕后，盖好上盒盖，打开下盒盖，将内部光缆从低压出线端子中引出。 

图4是本发明提供的一种110kV以上输电线路干字型耐张塔智能视频监测装置的绝缘子下拉固定金具示意图。图4中，所述绝缘子下拉固定金具包括下拉承重绝缘子、固定支架金具、感应取电装置固定金属环套、设备外壳箱体、球型温度监测模块固定金属环套和高清摄像头固定孔。 

下拉承重绝缘子安装于铁塔塔架的上层横担上，其下通过线夹连接固定支架金具。为保持装置安装时的平衡性，固定支架金具为两边对称下拉线夹设计。 

固定支架金具通过线夹连接感应取电装置固定金属环套，感应取电装置外壳里装有感应取电CT，感应取电装置外壳和感应取电CT都是可以打开的环状，可将高压电线很方便的卡在其中，然后固定住。 

感应取电装置固定金属环套采用采用中心为过孔的两个带沿的半圆形的开口式合并设计，中心过孔半径略大于感应取电CT的半径，安装时松紧程度可有垫片、螺丝和卡环调节；采用两个带沿的半圆形的开口式合并设计，在将感应取电CT安装于导线上时，打开固定金属环套将圆球分作两半，将感应取电CT也打开将高压导线夹在中间，再将感应取电CT和两个半圆合上、拧紧。固定金属环套采用中心为过孔的两个带沿的半圆形的开口式合并设计，便于通过半圆形边沿的螺孔固定金具。 

球型温度监测模块固定金属环套，内部安装固定温度监测模块，采用中心为过孔的两个半圆形的开口式合并设计，中心过孔半径略大于温度监测模块的半径，安装时松紧程度可有垫片、螺丝和卡环调节；两个半圆形的开口式合并设计，在将温度监测模块安装于导线上时， 打开固定卡环将固定环套和球星温度监测模块分作两半，将高压导线夹在中间，再将球星温度监测模块和两个半圆固定环套合上、拧紧。 

设备箱体，采用防锈的铝合金材料制作，外部涂层为绝缘材料，箱体包括箱体内部、箱体外上层和箱体外下层。第一感应取电CT、第二感应取电CT和温度监测模块置于箱体外上层，并通过感应取电装置固定金属环套和球型温度监测模块固定金属环套连接箱体外下层；第一感应取电CT、第二感应取电CT、第一整流器、第二整流器、ONU光通信模块、无线传感器网关、Wi-Fi通信模块、温度监测模块、带万向变速云台控制装置的高清球型摄像头、智能视频分析模块和声光报警装置箱体内部。另外，设备外壳箱体预留全介质自承式ADSS光缆固定孔、球型摄像头固定孔、扬声器固定孔、发光器固定孔、无线传感器网关天线固定孔、Wi-Fi通信模块天线固定孔、上下箱体导线连接孔。 

其中第一感应取电CT、第二感应取电CT和温度监测模块置于箱体上部，并通过感应取电装置固定金属环套和球型温度监测模块固定金属环套连接箱体下部，是考虑到耐张塔处过引线从第一感应取电CT和第二感应取电CT中心穿过和从温度监测模块的温度感应器中间穿过，从而实现感应取电和温度检测。这样作的优点在于：①绝缘子下拉固定金具的配合，使得过引线不承受设备重量，避免高压感应取电CT部件直接接触过引线，致使导线长期受力弯曲、磨损和发热形成故障隐患；②由于箱体内部温度往往高于外部导线温度，温度监测模块不与其他设备模块一起置于设备箱体内，可避免导线温度测量的误差。 

高清摄像头固定孔,用于在设备箱底部安装固定高清摄像头，保证其视频监测范围和角度。 

图5是本发明提供的一种110kV以上输电线路干字型耐张塔智能视频监测装置的干字型耐张塔智能视频监测装置分层安装结构示意图。图5中，设备安装具体分为4层，分别是：第一层，绝缘子下拉固定金具；第二层，设备箱体外上层；第三层，设备箱体内部；第四层，设备箱体外下层。 

第一层，绝缘子下拉固定金具，绝缘子下拉固定金具用于固定整套设备箱体。 

第二层，设备箱体外上层包括第一感应取电CT、第二感应取电CT和温度监测模块。 

第三层，设备箱体内部包括无线传感器网关模块、Wi-Fi通信模块、智能视频处理模块、ONU光电通信模、第一整流器、第二整流器、双路电源控制器和备用蓄电池。 

第四层，设备箱体外下层，包括第一全介质自承式ADSS光缆、第二全介质自承式ADSS光缆、光纤高压绝缘中间接头绝缘子终端接头盒、架空地线复合光缆OPGW接头盒和架空地线复合光缆OPGW；其中，第一全介质自承式ADSS光缆连接挂于耐张塔上的光通信模块和光纤高压绝缘中间接头绝缘子上盒体的ADSS光缆、第二全介质自承式ADSS光缆连接光纤高压绝缘中间接头绝缘子下盒体和三孔式OPGW光缆接头盒。 

图6是本发明提供的采用的三孔式架空地线复合光缆OPGW接头盒示意图。图6中，架空地线复合光缆OPGW光缆是把光纤放置在架空高压输电线的地线中，用以构成输电线路上的光纤通信网，兼具地线与通信双重功能，架空地线复合光缆OPGW接头盒用于光缆线路的中间连接和分支保护，可起到密封、保护安放光纤接头和储存预留光纤等的作用，使其免受外部环境因素的影响。正常线路的耐张塔处采 用的是两孔式架空地线复合光缆OPGW接头盒（即一进一出方式），在安装本监测设备不能满足需求，设计更换为三孔式架空地线复合光缆OPGW接头盒（即一进两出方式），可适用于骨架式、层绞式、束管式铠装和非铠装光缆。 

图7是本发明实施例的高压输电线路监测系统光通信网络拓扑结构图。图7中，高压输电线路监测系统的光网络系统主要包括视频监测控制中心、电力光纤骨干网、光线路终端OLT、分光器、光网络单元ONU和视频监测终端。 

视频监测控制中心管理和控制视频监测信息，电力光纤骨干网传输视频监测的业务以及其相关的管理信息。 

光线路终端OLT放在变电站内，它既是一个交换机或路由器，又是一个多业务提供平台，还可以进行带宽分配、网络安全和管理配置。光网络单元ONU为用户端设备。分光器是一个简单设备，用来连接光线路终端OLT和光网络单元ONU，它的功能是分发下行数据并集中上行数据，分光器不需要电源，可以置于全天候的环境中。 

视频监测终端通过摄像头可以实现杆塔环境视频监测、架空线路通道视频监测、覆冰厚度图像检测等功能。可以通过远程监控中心发来的控制指令旋转通道摄像头，根据振动监测结果实时记录图像。 

图8是本发明提供的全介质自承式ADSS光缆图。图8中，自承式是指光缆自身加强构件能承受自重及外界负荷。使用全介质材料是因为光缆处于高压强电环境中，必须能耐受强电的影响；通过配套光缆挂件将光缆固定在杆塔上架空使用。 

整套设备包括第一全介质自承式ADSS光缆和第二全介质自承式ADSS光缆，都是采用的是束管式铠装光纤，其中第一全介质自承式ADSS光缆连接挂于耐张塔上的光通信模块和光纤高压绝缘中间接头 绝缘子上盒体，第二全介质自承式ADSS光缆连接光纤高压绝缘中间接头绝缘子下盒体和三孔式架空地线复合光缆OPGW光缆接头盒。 

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。