输电线路在线监测力学传感器的设计及应用

黄新波，刘磊，宋栓军

(西安工程大学，西安市710048)

0 引言

传感器作为监测系统的感知部分，处于十分重要的地位，多年来一直是各国竞相开发、应用的热点。例如，架空输电线路覆冰造成导线断线、杆塔倒塌、绝缘子闪络等事故［1］，给社会造成了巨大的经济损失。对架空输电线路进行覆冰在线监测可减少因覆冰引起的线路故障，具有重要的意义。现有覆冰在线监测方法主要有气象法、图像监控器法、导线温度倾角法和称重法［2-3］。其中应用最广泛的是称重法:通过力传感器替代绝缘子的球头挂环，利用拉力传感器测量覆冰导线载荷。针对现有输电线路覆冰在线监测系统［4-5］存在的各种问题，基于应变片形变的原理，设计了拉力传感器，该传感器是一种用于测量装置在基体上应变片变化的仪器，具有安装方便，使用灵活，容易确立基准，能适合恶劣环境下长期自动工作等优点。

本文设计了一种高强度、体积小、使用寿命长的拉力传感器，通过模拟数字转换器(analog to digital converter，ADC)对模拟信号进行数字化，并把数字信号送到数字器件，以便用于系统的数据处理，这对覆冰在线监测具有十分重要的意义［6］。

1 覆冰在线监测系统

1.1 监测系统的总体架构

基于力传感器的覆冰雪在线监测装置在设定的采样时间内(采样时间可修改)定时/实时完成绝缘子串拉力信息的采集，通过GSM/GPRS/CDMA/3G/WiFi/光纤等方式［7-9］传输到状态监测代理(condition monitoring agent，CMA)，通过CMA将信息发送至监控中心(condition information acquisition gateway，CAG)，CAG将输出的模拟信号经ADC处理得到数字信号，如图1所示。……