本发明涉及输电线领域，更具体地，涉及一种输电线路动态增容参数采集装置。
背景技术：
实际调研表明，我国经济发达地区在用电高峰期及部分输电线路出现故障的情况下，大部分输电线路都存在输送能力受限的问题。但是架设一条新的输电线路受到经济条件和空间等方面的限制，特别是近几年来人们环保意识的增强使得架设一条新的输电线路更加困难。且输电线路在运行中受电力负荷、风吹日晒、停电检修等多方面因素影响，接续金具也会逐步老化或出现异常，若无法对设备上导线、线夹温度进行有效监控，将会严重影响电网安全及稳定运行。
研究表明，线路输电能力受到导线和金具在高温下的疲劳及变形的限制，在电网的实际运行中，为了防止输电线路负荷增加时产生过热故障，各国电力部门制订了输电线路静态热容量极限值，并在线路设计时以此校核导线最大输电容量。但运行经验表明，这种静态线路容量极限值是保守的基于最恶劣气象条件，为维持线路对地的安全距离而得出的，例如我国《110～550kv架空送电线路设计技术规范》中规定：验算导线允许载流量时，钢芯铝绞线和钢芯铝合金绞线的允许温度采用 70℃(大跨越可采用 90℃)；环境气温应采用最高气温月的最高平均气温；风速应采用0.5m/s(大跨越可采用0.6m/s)；太阳辐射功率密度应采用0.1w/cm2。但从电网实际运行的情况看，在大多数时间里电网外部的气象条件要远远好于假定的最恶劣气象条件，这就为我们在短期内适当提高线路输送能力提供了可能性。
基于此，极有必要对输电线路导线、线夹温度的变化情况和气象变化情况做更深层次的研究，提取可量化的导线和线夹的温度特征量、杆塔所在微气象区的日照、风速、风向、环境温度和湿度、雨量、大气压力的特征量，形成可利用线路客观存在的隐性容量量化指引，并以此开发出一种内置智能分析算法的输电线路动态增容指引装置，真正做到有效指引，及时预警。
现有的技术中，中国发明专利cn111366812a公开了一种“高压输电线路动态增容方法及检测装置”，公开日为2020年07月03日，其方法包括首先将高压输电线路分为若干高压输电线段，每一所述高压输电线段附近对应安装一参考载流体；然后向每一所述参考载流体中输入参考电流，并动态调整所述参考电流的大小，使得所述参考载流体的温度稳定在某一标准温度，并记录在该标准温度下所述参考载流体上的电流值i0，从而得到该参考载流体的散热指数，取高压输电线路与参考载流体的散热指数近似相等，根据公式算出高压输电线路的最大载流值；该发明中，设定了载流体的参考电流、标准温度、散热指数等参数，但是这些参数会随着环境温度、日照、风速、湿度等较多参数的影响而变化，检测高压输电线的动态增容会有很大误差，所以检测时需要将环境温度、日照、风速、湿度等较多参数同时考虑进行检测。
技术实现要素：
本发明为解决现在检测输电线路动态增容无法考虑客观的环境因素的技术缺陷，提供了一种输电线路动态增容参数采集装置。
为实现以上发明目的，采用的技术方案是：
一种输电线路动态增容参数采集装置，包括采集机构、处理机构和固定机构，所述采集机构固定设置在所述固定机构上，所述采集机构通过所述固定机构固定设置在输电线路上，并与所述采集机构无线通信连接；所述采集机构用于采集输电线路动态增容参数，所述处理机构用于对采集机构的数据进行处理。
上述方案中，采集机构用于采集输电线路动态增容参数，所述处理机构用于对采集机构的数据进行处理，所述固定机构用于固定采集机构，实时对设备上导线、线夹温度进行有效监控，保证电网安全及稳定运行。
所述采集机构包括电池、线夹测温外壳、天线板、线夹测温环盖、天线弹簧顶针、传感器主板、测温铜柱；所述天线板固定设置在线夹测温外壳上端，所述线夹测温环盖设置在所述线夹测温外壳的上部外侧，所述传感器主板设置在所述线夹测温外壳内部，所述天线板与所述传感器主板通过所述天线弹簧顶针电性连接，所述电池固定设置在线夹测温外壳内部并为所述传感器主板提供电能，所述测温铜柱设置在所述线夹测温外壳的内部底面，且上端与所述传感器主板电性连接，所述天线板与所述处理机构无线通信连接。
所述传感器主板设置有功耗系统定时器、泄露负载开关和无线微控制器；所述电池与所述功耗系统定时器电性连接，并为其提供电能，所述功耗系统定时器通过所述泄露负载开关与所述无线微控制器和测温铜柱均电性连接。
所述测温铜柱包括温度传感器和测温探头；所述测温探头与所述固定机构连接，且所述测温探头输出端与所述温度传感器输入端电性连接，所述温度传感器输出端与所述功耗系统定时器输入端电性连接。
所述功耗系统定时器为纳米级功耗系统定时器。
所述泄露负载开关为超低功率泄露负载开关。
所述处理机构包括太阳能板、天线、壳体、电池、主控板、处理单元控制器、加密芯片和存储器；所述的太阳能板和天线均设置在所述壳体上，所述的电池、处理单元控制器、加密芯片和存储器均设置在所述壳体内部的主控板上，所述太阳能板与所述电池电性连接，为其充电，所述电池的输出端与所述的处理单元控制器、加密芯片和存储器提供电能，所述天线与所述天线板无线通信连接，所述天线的输出端与所述加密芯片的输入端电性连接，所述加密芯片的输出端与所述处理单元控制器的输入端电性连接，所述处理单元控制器的输入端与所述存储器的输入端电性连接。
所述天线包括4g天线和射频天线，所述射频天线与所述天线板无线通信连接，所述4g天线接收网络信号。
所述加密芯片为上下行加密芯片。
所述固定机构包括固定片、引流板和螺栓；所述固定片通过螺栓固定设置在所述引流板上，所述采集机构通过固定片规定设置在所述引流板上。
上述方案中，高度为30mm，内部直径为50mm的圆柱型的线夹测温外壳，线夹测温外壳选用304不锈钢材料，表面做烤漆处理。材料具有良好的耐腐蚀抗氧化耐高温等特性，可以防止耐张线夹引流板上的外部静电感应或电磁感应对传感器产生干扰影响。线夹测温外壳底部装有测温铜柱，测温点材料选用国标铜其导热效率为389w/m.k,导热效率仅次于纯银(411w/m.k)，可以更快的采集到引流板上温度发生的变化。测温探头选用b值3950k1％的高精度ntc热敏电阻，采集温度更为准确，采集温度范围更广。测温铜柱上方连接着传感器主板，传感器主板包括纳米级的功耗系统定时器、泄露负载开关和无线微控制器，传感器主板顶端为电池与天线弹簧顶针，电池选用以色列tadiran公司生产的tl-5186电池，具有特别低的自身放电的特性，室温下使用寿命可达到10年，线夹测温外壳顶端的线夹测温环盖厚度为10mm，内部直径为55mm内嵌天线板上，最小化降低材料对于传感器信号传递的影响。线夹测温环盖选用的是abs 阻燃适用于户外条件，其拉伸强度40mpa，弯曲强度65mpa，热变形温度89℃，阻燃性ul-94，v-o级离火即熄，具有良好的抗冲击性和耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良等优点。
电池产生3.6v的电压给功耗系统定时器供电，来控制何时为无线微控制器和若干传感器供电。无线微控制器读取传感器的数据，以搜集环境、线夹温度等数据，将收集的数据通过天线板中的射频天线发送数据至处理机构。一旦数据被发送，无线微控制器通知功耗系统定时器来断开无线微控制器和若干传感器的电源。本系统开关将关闭状态平均电流减少到数十微安培，低于大多数常见控制器关断模式下的电流值。此设计中使用的无线微控制器和传感器功耗极低，从而将接通状态下的平均电流减少到5ma以下，因此大大提高无线传感器的使用寿命。
处理机构的电源部分主要由太阳能板、电池组成。系统通过收集太阳能的能量，经过太阳能板内置的充电管理电路一方面能量提供给后级的设备，另一方面多余的能量存到电池收集起来，等到无光的情况，电池作为后备电源系统给系统提供稳定的电源。
处理机构的功能模块主要有4g天线、射频天线和主控板，主控板内含处理单元控制器、加密芯片和存储器。其中射频天线主要用来收集采集机构传来的温度和气象数据；存储器主要用来记录历史的温度和气象数据；当选择采用内网传输方式时，加密芯片采用工业级硬件设计与国密局审核的硬加密芯片，采用代码可控的安全操作统，支持pki体系的电力数字调度证书，加密芯片包括上行加密模块和下行加密模块，其中内部的上行加密模块主要用来对4g天线收发数据的加解密，下行加密模块主要用来对射频模块收发数据的加解密，当选择外网传输方式时，上行加密模块和下行加密模块处于不工作状态；4g天线主要用来和上位机完成数据的交互功能；处理单元控制器主要协调管理除自身之外其他功能模块，实现对传感器数据以及上位机数据的处理功能。每基杆塔将由一个处理机构和一组传感器网络构成，其中处理机构和传感器网络的有效通讯距离在100m左右。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供一种输电线路动态增容参数采集装置，采集机构用于采集输电线路动态增容参数，所述处理机构用于对采集机构的数据进行处理，所述固定机构用于固定采集机构，实时对设备上导线、线夹温度进行有效监控，保证电网安全及稳定运行。
附图说明
图1为本发明的采集机构安装图；
图2为本发明的采集机构结构图；
图3为本发明的处理机构结构图；
附图标记说明：1、采集机构；2、处理机构；3、固定机构；11、电池；12、线夹测温外壳；13、天线板；14、线夹测温环盖；15、天线弹簧顶针；16、传感器主板；17、测温铜柱；161、功耗系统定时器；162、泄露负载开关；163、无线微控制器；171、温度传感器；172、测温探头；21、太阳能板；22、天线；23、壳体；24、电池；25、主控板；26、处理单元控制器；27、加密芯片；28、存储器；221、4g天线；222、射频天线；31、固定片；32、引流板；33、螺柱。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例1
如图1、图2和图3所示，一种输电线路动态增容参数采集装置，包括采集机构1、处理机构2和固定机构3，所述采集机构1固定设置在所述固定机构3上，所述采集机构1通过所述固定机构3固定设置在输电线路上，并与所述采集机构1无线通信连接；所述采集机构1用于采集输电线路动态增容参数，所述处理机构2用于对采集机构1的数据进行处理。
所述采集机构1包括电池11、线夹测温外壳12、天线板13、线夹测温环盖14、天线弹簧顶针15、传感器主板16、测温铜柱17；所述天线板13固定设置在线夹测温外壳12上端，所述线夹测温环盖14设置在所述线夹测温外壳12的上部外侧，所述传感器主板16设置在所述线夹测温外壳12内部，所述天线板13与所述传感器主板16通过所述天线弹簧顶针15电性连接，所述电池11固定设置在线夹测温外壳12内部并为所述传感器主板16提供电能，所述测温铜柱17设置在所述线夹测温外壳12的内部底面，且上端与所述传感器主板16电性连接，所述天线板13与所述处理机构2无线通信连接。
所述传感器主板16设置有功耗系统定时器161、泄露负载开关162和无线微控制器163；所述电池11与所述功耗系统定时器161电性连接，并为其提供电能，所述功耗系统定时器161通过所述泄露负载开关162与所述无线微控制器163和测温铜柱17均电性连接。
所述测温铜柱17包括温度传感器171和测温探头172；所述测温探头172与所述固定机构3连接，且所述测温探头172输出端与所述温度传感器171输入端电性连接，所述温度传感器171输出端与所述功耗系统定时器161输入端电性连接。
所述功耗系统定时器161为纳米级功耗系统定时器。
所述泄露负载开关162为超低功率泄露负载开关。
所述处理机构2包括太阳能板21、天线22、壳体23、电池24、主控板25、处理单元控制器26、加密芯片27和存储器28；所述的太阳能板21和天线22均设置在所述壳体23上，所述的电池24、处理单元控制器26、加密芯片27和存储器28均设置在所述壳体23内部的主控板25上，所述太阳能板21与所述电池24电性连接，为其充电，所述电池24的输出端与所述的处理单元控制器26、加密芯片27和存储器28提供电能，所述天线22与所述天线板13无线通信连接，所述天线22的输出端与所述加密芯片27的输入端电性连接，所述加密芯片27的输出端与所述处理单元控制器26的输入端电性连接，所述处理单元控制器26的输入端与所述存储器28的输入端电性连接。
所述天线22包括4g天线221和射频天线222，所述射频天线222与所述天线板13无线通信连接，所述4g天线221接收网络信号。
所述加密芯片27为上下行加密芯片。
所述固定机构3包括固定片31、引流板32和螺栓33；所述固定片31通过螺栓33固定设置在所述引流板32上，所述采集机构1通过固定片31规定设置在所述引流板32上。
实施例2
采集机构1中的高度为30mm，内部直径为50mm的圆柱型的线夹测温外壳12，线夹测温外壳12选用304不锈钢材料，表面做烤漆处理。材料具有良好的耐腐蚀抗氧化耐高温等特性，可以防止耐张线夹引流板上的外部静电感应或电磁感应对传感器产生干扰影响。线夹测温外壳12底部装有测温铜柱17，测温点材料选用国标铜其导热效率为389w/m.k,导热效率仅次于纯银(411w/m.k)，可以更快的采集到引流板上温度发生的变化。测温探头172选用b值3950k1％的高精度ntc热敏电阻，采集温度更为准确，采集温度范围更广。测温铜柱17上方连接着传感器主板16，传感器主板16包括纳米级的功耗系统定时器161、泄露负载开关162和无线微控制器163，传感器主板16顶端为电池与天线弹簧顶针，电池选用以色列tadiran公司生产的tl-5186电池，具有特别低的自身放电的特性，室温下使用寿命可达到10年，线夹测温外壳12顶端的线夹测温环盖厚度为10mm，内部直径为55mm内嵌天线板13上，最小化降低材料对于传感器信号传递的影响。线夹测温环盖选用的是abs 阻燃适用于户外条件，其拉伸强度40mpa，弯曲强度65mpa，热变形温度89℃，阻燃性ul-94，v-o级离火即熄，具有良好的抗冲击性和耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良等优点。
电池24产生3.6v的电压给功耗系统定时器161供电，来控制何时为无线微控制器163和若干传感器供电。无线微控制器163读取传感器的数据，以搜集环境、线夹温度等数据，将收集的数据通过天线板13中的射频天线222发送数据至处理机构2。一旦数据被发送，无线微控制器163通知功耗系统定时器161来断开无线微控制器163和若干传感器的电源。本系统开关将关闭状态平均电流减少到数十微安培，低于大多数常见控制器关断模式下的电流值。此设计中使用的无线微控制器163和传感器功耗极低，从而将接通状态下的平均电流减少到5ma以下，因此大大提高无线传感器的使用寿命。
处理机构2的电源部分主要由太阳能板21、电池24组成。系统通过收集太阳能的能量，经过太阳能板21内置的充电管理电路一方面能量提供给后级的设备，另一方面多余的能量存到电池收集起来，等到无光的情况，电池作为后备电源系统给系统提供稳定的电源。
处理机构2的功能模块主要有4g天线221、射频天线222和主控板25，主控板25内含处理单元控制器26、加密芯片27和存储器28。其中射频天线222主要用来收集采集机构1传来的温度和气象数据；存储器28主要用来记录历史的温度和气象数据；当选择采用内网传输方式时，加密芯片27采用工业级硬件设计与国密局审核的硬加密芯片，采用代码可控的安全操作统，支持pki体系的电力数字调度证书，加密芯片27包括上行加密模块和下行加密模块，其中内部的上行加密模块主要用来对4g天线221收发数据的加解密，下行加密模块主要用来对射频模块收发数据的加解密，当选择外网传输方式时，上行加密模块和下行加密模块处于不工作状态；4g天线221主要用来和上位机完成数据的交互功能；处理单元控制器26主要协调管理除自身之外其他功能模块，实现对传感器数据以及上位机数据的处理功能。每基杆塔将由一个处理机构2和一组传感器网络构成，其中处理机构2和传感器网络的有效通讯距离在100m左右。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
1.一种输电线路动态增容参数采集装置，其特征在于，包括采集机构(1)、处理机构(2)和固定机构(3)，所述采集机构(1)固定设置在所述固定机构(3)上，所述采集机构(1)通过所述固定机构(3)固定设置在输电线路上，并与所述采集机构(1)无线通信连接；所述采集机构(1)用于采集输电线路动态增容参数，所述处理机构(2)用于对采集机构(1)的数据进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路动态增容参数采集装置，其特征在于，所述采集机构(1)包括电池(11)、线夹测温外壳(12)、天线板(13)、线夹测温环盖(14)、天线弹簧顶针(15)、传感器主板(16)和测温铜柱(17)；所述天线板(13)固定设置在线夹测温外壳(12)上端，所述线夹测温环盖(14)设置在所述线夹测温外壳(12)的上部外侧，所述传感器主板(16)设置在所述线夹测温外壳(12)内部，所述天线板(13)与所述传感器主板(16)通过所述天线弹簧顶针(15)电性连接，所述电池(11)固定设置在线夹测温外壳(12)内部并为所述传感器主板(16)提供电能，所述测温铜柱(17)设置在所述线夹测温外壳(12)的内部底面，且上端与所述传感器主板(16)电性连接，所述天线板(13)与所述处理机构(2)无线通信连接。
3.根据权利要求2所述的一种输电线路动态增容参数采集装置，其特征在于，所述传感器主板(16)设置有功耗系统定时器(161)、泄露负载开关(162)和无线微控制器(163)；所述电池(11)与所述功耗系统定时器(161)电性连接，并为其提供电能，所述功耗系统定时器(161)通过所述泄露负载开关(162)与所述无线微控制器(163)和测温铜柱(17)均电性连接。
4.根据权利要求3所述的一种输电线路动态增容参数采集装置，其特征在于，所述测温铜柱(17)包括温度传感器(171)和测温探头(172)；所述测温探头(172)与所述固定机构(3)连接，且所述测温探头(172)输出端与所述温度传感器(171)输入端电性连接，所述温度传感器(171)输出端与所述功耗系统定时器(161)输入端电性连接。
5.根据权利要求3所述的一种输电线路动态增容参数采集装置，其特征在于，所述功耗系统定时器(161)为纳米级功耗系统定时器。
6.根据权利要求3所述的一种输电线路动态增容参数采集装置，其特征在于，所述泄露负载开关(162)为超低功率泄露负载开关。
7.根据权利要求6所述的一种输电线路动态增容参数采集装置，其特征在于，所述处理机构(2)包括太阳能板(21)、天线(22)、壳体(23)、电池(24)、主控板(25)、处理单元控制器(26)、加密芯片(27)和存储器(28)；所述的太阳能板(21)和天线(22)均设置在所述壳体(23)上，所述的电池(24)、处理单元控制器(26)、加密芯片(27)和存储器(28)均设置在所述壳体(23)内部的主控板(25)上，所述太阳能板(21)与所述电池(24)电性连接，为其充电，所述电池(24)的输出端与所述的处理单元控制器(26)、加密芯片(27)和存储器(28)提供电能，所述天线(22)与所述天线板(13)无线通信连接，所述天线(22)的输出端与所述加密芯片(27)的输入端电性连接，所述加密芯片(27)的输出端与所述处理单元控制器(26)的输入端电性连接，所述处理单元控制器(26)的输入端与所述存储器(28)的输入端电性连接。
8.根据权利要求7所述的一种输电线路动态增容参数采集装置，其特征在于，所述天线(22)包括4g天线(221)和射频天线(222)，所述射频天线(222)与所述天线板(13)无线通信连接，所述4g天线(221)接收网络信号。
9.根据权利要求7所述的一种输电线路动态增容参数采集装置，其特征在于，所述加密芯片(27)为上下行加密芯片。
10.根据权利要求1所述的一种输电线路动态增容参数采集装置，其特征在于，所述固定机构(3)包括固定片(31)、引流板(32)和螺栓(33)；所述固定片(31)通过螺栓(33)固定设置在所述引流板(32)上，所述采集机构(1)通过固定片(31)规定设置在所述引流板(32)上。
技术总结