导线覆冰在线监测系统的工作原理以及组成结构

1、系统功能

弧垂是指在平坦地面上，相邻两基电杆上导线悬挂高度相同时，导线最低点与两悬挂点间连线的垂直距离。一般地，当输电距离较远时，由于导线自重，会形成轻微的弧垂，使导线呈悬链线的形状

输电线路运行负荷和气象条件的变化会造成线路弧垂产生变化，过大的弧垂既可以造成相间短路等事故隐患，也限制了线路的输送能力，特别是在大跨越、交叉跨越和人烟密集地段。近年来由于用电负荷增长的需要，许多已有的输电线路为了提高输送能力，将导线最高运行允许温度从70℃提高到80℃，这时线路弧垂就成为主要的制约因素，需要对弧垂进行校验或实时监测，确保线路运行和被跨越设备的安全。

现有的弧垂监测方法有倾角测量法和对地测距法。倾角测量法容易受风力等因素影响。而对地测距法则易受导线下方地形地貌和植被生长情况影响。武汉风河科技自主研发的FH-900H型输电导线弧垂在线监测系统，利用差分GPS/北斗技术、GPRS/3G/4G及LORA等无线通信技术，实现对导线弧垂的实时监测。本系统克服了传统方法的缺点，安装方便，测量精度高。

图1.输电导线及其弧垂

2、工作原理

全球导航卫星系统(GNSS)定位是利用一组卫星的伪距、星历、卫星发射时间等观测量，同时还必须知道用户钟差。全球导航卫星系统是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。因此，通俗一点说如果你除了要知道经纬度还想知道高度的话，那么，必须对收到4颗卫星才能准确定位。

目前世界上已投入运行的GNSS系统有美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO何中国的北斗卫星导航系统（英文名称：BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS）等。

RTK（Real - time kinematic，实时动态）载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。这是一种新的常用的卫星定位测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新的测量原理和方法，极大地提高了作业效率。

3、系统组成

FH-900H型导线弧垂监测系统由三部分组成，分别是1）监测基准站；2）监测移动站；3）太阳能电池板。如下图所示：

导线弧垂监测系统组成

4、监测基准站

实现RTK定位时要求配备卫星基准站。卫星基准站接收机实时地把观测数据（伪距观测值，相位观测值）及已知数据传输给移动站接收机，移动站同时基于基准站和本机接收的观测数据进行解算。为了让主机能搜索到多数量卫星和高质量卫星，基准站一般应选在周围视野开阔，避免在截止高度角15度以内有大型建筑物；为了让基准站差分信号能传播的更远，基准站一般应安装在地势较高且地基稳固的位置。

监测基准站内置卫星接收机、无线通信发射模块，负责接收卫星数据，并通过LORA通信模块将数据发送至监测移动站。

5、监测移动站

监测移动站内置卫星接收机、无线通信接收模块、无线通信发射模块，同时接收卫星和卫星基准站数据，并将解算出的空间位置数据周期性发送至显示终端。

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