基于SOC的电力线路杆塔倾斜传感器

　　摘要：针对测量电力线路杆塔倾斜角的问题，以 SCA100T高精度双轴传感器为基础，采用80C51单片机为控制器，光纤为传输载体。设计了一款低成本易实现的杆塔倾角测量系统，该系统可以采集到杆塔实时倾斜角度，并通过光纤传送到地面基站，使线路养护人员能够随时观察到线路的运行状况以及杆塔的受力情况。
　　关键词：单片机;SCA100T;倾斜角;电力杆塔
　　1引言
　　近年来随着国家电网的逐渐完善，有些建设在高海拔、高湿度区域的电路线路因为气候原因导致输电线路不同程度的覆冰，其常常造成导线断线、杆塔倒塌等事故，给国家和社会造成了巨大的经济损失。特别是倒塔引发的电力线路事故损失尤为惨重，且维修时间长，给当地的生产生活都带来了极大的影响。因此开发出一种能够实时监测杆塔状态的传感器是十分有意义的。现有输电线路在线监测方法主要有气象法、线路称重法、导线温度倾角法和视频图像监控器法，以上方法中被广泛认可的主要是的是线路称重法和导线温度倾斜法，但这些方法主要的弊病是必须将传感器连接在线路绝缘子端，这样做势必会改变原有线路的设计，在实施过程中要对线路重新挂载和紧线，这样不利于实现已有线路的监控。
　　鉴于现有监控手段的多种弊病，能够直接对线路杆塔的倾斜角做监控是最简单、对线路改变最小、最容易推广的
　　2整体设计
因为现有电力线路基本都包含OPGW(光纤复合架空地线)或者ADSS(全介质自承式光缆)，所以采用现有线路的光纤做为数据传输介质是最合适的，传感器端系统采用80C51单片机控制SCA100T倾角传感器实时检测杆塔的倾角变化，将传感器输出的数字量进行通过电光转换成光信号，再通过线路内的光线传送到地面基站监控室内，而后在通过光电转换为成数字信号，客户可以通过PC机读取转换器转换后的数字信号，便可以知道杆塔的倾斜情况从而实现线路监控。系统结构如：图 1 　　整个系统可以设计成两种模式，一种是直接在客户端提供倾斜角度数据，另一种将SOC通信报文提供给客户，由客户将其做为集成系统的一部分。
　　3倾斜角传感器选择
　　SCA100T是芬兰VTI公司利用微电子技术开发并推出的加速度传感器，器件内部包含了一个敏感电容传感器和一个ASIC专用集成电路、A/D转换器、信号放大器、温度传感器和SPI串行通信接口，该传感器的集成程度较高，可以节省大量的外围电路设计，SPI串行通信借口也方便了上位机对其读写的操作。在功能上SCA100T双轴倾角传感器具有内部温度测量以及补偿功能，而且具备自检功能，输出范围在±30°。工作原理是利用测量中加速度的分量，当传感器静止时，即没有水平或垂直方向的加速度时，重力加速度方向和传感器灵敏度轴的夹角就是倾斜角。该传感器是一种极距变化型电容式传感器，根据所受重力的大小而改变其电容两极板之间的距离，从而改变其电容大小，最终引输出电压的变化。其角度计算方法为：

Ax=g×sinα→α=arcsin（Ax/g）             ——公式（1）

　　其中，Ax表示水平轴测出的加速度值，α为水平轴倾角，g表示重力加速度。