基本信息
- 项目名称：
- 智能电网输电线路安全防护装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 现今随科技的快速发展，全国各地输电线路被施工机械误碰事故时有发生。为此急需研制开发一种输电线路安全防护装置，用以警示现场施工人员，保障输电线路的安全运行。 本装置设计的基本思路如下： 1、线圈感应取电获取能量。 2、光电互补技术，保证全天候工作。 3、超声波测距，声光联合报警。 4、智能工作方式，降低整机瞬时功耗。 输电线路安全防护装置的研究，填补了该领域国内外市场方面的空白。
- 详细介绍：
- 随着经济社会的飞速发展，全国各地输电线路被大型施工机械误碰事故时有发生，给电力系统的安全运行带来严重威胁。为此急需研制开发一种输电线路安全防护装置，及时警示现场施工单位和施工人员的危险操作行为，保障输电线路的安全运行。 装置应具备以下性能： 输电线路安全防护装置首先要可持续的全天候进行监测，其次需准确探测特定距离内的接近物体，实现不同形式的交叉警示，最后应在高压线路上安全稳定运行。 因此，根据警示装置所要实现的功能，本警示器设计分为三大功能模块，即：电源模块、探测警示模块和固定与屏蔽模块。 本装置设计的基本思路如下： 1、线圈感应取电获取能量。 利用电流互感技术，特制电流互感线圈，从导线四周交变的电磁场中获取能量。线圈感应取电的技术难点在于感应出来的能量与电流大小，铁芯截面积，线径，匝数等参数密切相关，并且是环绕于导线周围。如何安装线圈，设计线圈大小以适应不同的导线电流，提高取电效率，同时在大电流时又能够抵制取电功率造成的发热问题。 2、光电互补技术，保证全天候工作。 在输电线路有电压无电流以及无电压无电流的状态下，感应线圈无法获取充足的能量，为保证全天候正常工作，采用以线圈感应为主，太阳能发电为辅的电能供应模式，并选用高效率柔性太阳能电池，贴于警示器机壳外侧，不但外形美观，而且取电效果也好。 3、超声波测距，声光联合报警 本装置采用多探头、全方位超声测距的方式检测异物接近的行为，并以此为判据，做出相应的声光报警，声、光警示器达到一定的响度和强度，有效预防和减少输电线路外力破坏事故发生。 4、智能工作方式，降低整机瞬时功耗。 本装置采用分时工作的方式，有效错开大功率器件的工作时间。并且利用LED灯快变慢灭的特性，用PWM进行控制，有效降低功耗。并且灯与蜂鸣亦错时工作。 输电线路安全防护装置的研制成功，填补了该领域国内外市场方面的空白。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 随着城市规模的不断扩张和国民经济的快速发展，输电线路走廊越来越受到各种建筑、道桥等施工工地的威胁。由于许多施工工地现场正处在输电线路下方或附近，加上部分施工单位管理松散，靠近输电线路施工的防护措施不当，安全意识淡漠，施工器具（主要是吊车等高大施工机械）在操作过程中，其高挑突出部分有时会进入输电线路的安全限距内致使线路对其放电，甚至碰挂到输电线路导致跳闸、停电事故。 随着经济社会的飞速发展，全国各地输电线路被高大机械误碰事故时有发生，给电力系统的安全运行带来严重威胁。为此急需研制开发一种输电线路安全防护装置，及时警示现场施工单位和施工人员的危险操作行为，保障输电线路的安全运行。 装置应具备以下性能： 1、在各种野外环境下，都可以实现不间断稳定的电能供应，即电能质量满足装置要求； 2、方便可靠的装置结构设计，使装置便于安装和拆卸，且不影响输电线路的正常运行； 3、距离检测系统具有足够的灵敏性与准确性，系统功耗不可以过大； 4、合适的警示方式达到有效警示的目的，考虑到白天、夜间、雾天等各种情况； 5、研制的装置在高压大电流的电磁干扰环境下稳定可靠运行。 为满足上述要求，本装置设计的基本思路如下： 输电线路安全防护装置首先要可持续的全天候进行监测，其次需准确探测特定距离内的接近物体，实现不同形式的交叉警示，最后应在高压线路上安全稳定运行。因此，根据警示装置所要实现的功能，本警示器设计分为三大功能模块，即：电源模块、探测警示模块和固定与屏蔽模块。
科学性、先进性
- 目前国内的输电线路危险场地监控装置以摄像头监视以及悬挂警示牌为主，存在以下问题： 1、无法及时提醒违章作业者：警示牌悬挂在杆塔上，受地理位置以及距离限制，效果不明显，甚至无法警示违章作业者。 2、无法告知警示距离，无法实现警示连续性：对于违章作业者来说，存在侥幸心理，他们无法得知线路的最小作业安全距离。而供电公司无法时刻进行提醒。 3、警示方式单一：警示牌、警示桩等仅限于固定的文字警示，对于线下流动作业意义不大，受地理、视线、环境等影响，警示范围受到限制。 4、夜间起不到警示作用：警示牌、警示桩等装置受环境影响，只能白天发挥一定作用，夜晚无法实现警示作用。 本项目研究的目的就是为了解决现阶段警示方式存在的种种弊端。智能电网输电线路安全防护装置的研究成功，填补了该领域国内的空白。
获奖情况及鉴定结果
- 本装置处于样机研制完毕进入中试阶段，目前，在资助方的帮助下，根据我们的样机制成了初步产品，与电力公司合作进行挂网试运行，初步得到了电力公司方面的好评，计划通过挂网试运行，不断完善该装置的研究、开发，最终形成定型产品，满足智能电网架空输电线路安全防护的需要。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 与投资方合作，寻求资金支持，合作开发生产、销售此装置，满足智能电网输电线路的安全防护需要
作品可展示的形式
- 实物、产品，现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 一种输电线路在线声光输电线路安全防护装置，用以警示现场施工单位和施工人员的危险操作行为，保障输电线路的安全运行。 市场前景及效益预测 （1）据统计，全国网内共有220kV线路125000km，330kV线路7500km，500kV线路27000km。目前，我国已建高速公路约70000km，在建高速公路约20000km。 （2）如此巨大的电网与如此庞大的高速公路、高速铁路，纵横交错，海量交叉，必然产生大量的对输电线路安全带来威胁的危险场地，这种需要进行预警的危险场地不少于30万个，而且还会持续增加。因此，这种输电线路安全防护装置，市场前景十分广阔。 （3）随着城市化率的不断增加，城市规模迅速扩张，基础建设点多面广，危险场地不断增加，据测算一线城市每个城市需进行危险场地预警的地点不少于800个，二线城市约500个，三线城市每个城市约300个，市场测算容量为800*50+237*500+368*300=27（万个），每年按照5%需求安装警示器测算，市场规模在14000台/年左右。
同类课题研究水平概述
- 国内外对于防止外力破坏的装置，均采用独立式设计，最常用的方法就是事故频发的地点，树立高塔，安装警示装置。这种方法有以下缺点： 1、需要独立电源，而在野外环境只能采用锂电池等储能设备供电，即使采用太阳能电池或风力电源，也不能实现全天候供电。且后备电源不易保障。 2、需要加装额外的支撑物，如高塔、高杆等，增加了额外投资，占用了额外土地。支撑物的技术标准不易确定。 3、测量偏差值大，具有一定延后性。因为独立的警示装置均不是直接安装在导线上，所以探测具有很大偏差性，探测定值无法确定，只能设计探测范围。这样也势必会是测量具有一定延后性。
