陈良发
百色电力有限责任公司
摘要：杆塔的倾倒会给电网运行造成巨大的危害，测量杆塔倾斜角具有重要意义。针对杆塔倾斜角精确测量问题，本文对角度测量传感器进行选型，采用主辅机相互补偿的方式提高测量精度，给出了测量装置的设计方案。通过现场实际运行，验证了所提方案的可行性和有效性。
关键词：传感器；温度补偿；倾斜角；电力杆塔；
1.引言
在电力行业发展中，电力杆塔对电力传输起着支撑的作用，对于输电网、配电网的安全运行有着重要的保障。在大雪强风等恶劣天气下，都会使得电力杆塔日久倾斜，在初期往往不易被巡检人员注意，当倾斜达到一定的度时，杆塔将会瞬间倾倒，造成局部的停电。在巡检时给予工作人员很大的工作量。
为满足杆塔倾斜测量，基于4G网络、ZigBee技术、基于FBG技术等多种通信类型杆塔测量设备，大都研究信息传输方向的优化和应用，缺少对测量精度的优化。现有杆塔的倾角测量大都采用传感器本身的测量精度，若传感器本身出现测量误差，则直接影响到对杆塔倾斜的分析，最终做出误判。当温度超出了倾角传感器所能测量的范围时，也会使传感器测量误差增大。为了解决线路杆塔倾角精确测量问题，本文采用带有温度补偿的双轴高精度传感器基础上，通过主辅机相互补偿的方法实现测量矫正，进而提高测量精度。
2.测量设计与实现
2.1传感器选型
本次设计选用基于 MEMS的SCA100T-D02高精度双轴倾角传感器[2]。该传感器利用器件内的加速度敏感元件进行模拟量感应，输出电信号通过模数转换传递至MCU，经数据处理得到相应的角度测量值。SCA100T-D02传感器如图1所示，该传感器包括竖直方向感应元件、水平方向测量元件、信号调节器、校准寄存器、温度传感器、A/D转换、SPI等元件。
图1传感器架构图
SCA100T-D02的测量轴平行于安装平面，彼此正交，其测量范围为±90°。该传感器输出分辨率为0.0025°，其供电电压为5V，工作温度范围为-40°C～125°C。
2.2温度补偿
图2 SCA100T温度补偿前角度随温度变化图
如图2所示，为了能够精确测量，SCA100T内置温度传感器可
根据所提供的温度矫正算法实现温度补偿。关于温度T的误差拟合方程为：
（1）
（2）
其中 表示平均角度温度的曲线结果；
表示由于温度变化而补偿后的角度；
表示温度°C；
表示未经补偿的角度。
由SCA100T温度补偿后角度随温度变化图可知，经过温度补偿后，该高精度双轴倾角传感器测试误差
为±1%。其中angular error表示角度偏移量；
Average角度随温度变化的平均值曲线；
+3sigma表示中间数＋3×标准偏差；
-3sigma表示中间数-3×标准偏差；
3 sigma限度可代表99.73%的SCA100T；
Temp表示温度；
2.3测量方法
本设计决定选择适应性更强的倾角传感器通过采用主辅机相互补偿的方式进行测量来实现杆塔倾斜角精确测量问题。
在测量电力杆塔倾斜时采用两个测量设备，分别安装与电力杆塔的两侧，并固定在杆塔的1/2处。两个设备分别作为主机和辅机，主机作为主要测量和发送的设备，有完善数据收集、处理、发送模块，而辅机作为辅助测量装置，在数据的发送模块中可采用最低能耗并能够与主机匹配的无线发射模块，主机与辅机之间构成局域网。辅机主要将其侧量出的数据通过局域网传递给主机，构成第二个监测点，并为测量补偿提供依据。主机除在其安置地点测量倾角外，还需通过局域网接收辅机所传递的数据，并将两组数据进行比较分析之后通过通讯模组发送至工作人员手机，测量间隔设置为4小时。当两组数据差值超过5°时，则主机在发送倾角数据的同时还需将差值结果和警报信息发送至工作人员手机，以便工作人员及时核实由于机械性故障所
造成的测量误差。
由表1可得到主机、辅机在水平方向和竖直方向的测量角度和差值，每4小时测量一次，测量数据在正常范围内变动。
3.结语
本文通过对杆塔工作状态及测量误差的分析，通过对倾角传感器的合理选型，并基于该传感器设计了线路杆塔倾斜角精确测量方法。与现有的单传感器测量方法相比，该测量方法能够更加精确的测量杆塔倾斜角度，解决了由于机械故障造成的测量误差，极大的提高了测量数据的准确性。本设计是对传统测量方法的改进，为线路杆塔倾斜角精确测量提供了新思路。
参考文献：
[1]廖继彪. 风机塔筒倾斜测量方法和重力二阶效应研究[D]. 湖南：湖南科技大学，2017.
论文作者:陈良发
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第8期
论文发表时间:2019/5/6
标签：测量论文; 杆塔论文; 传感器论文; 温度论文; 倾角论文; 倾斜角论文; 角度论文; 《建筑模拟》2019年第8期论文;