CN107393279A - 一种基于北斗通信的输电线路状态监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于北斗通信的输电线路状态监测系统，包括现场监测单元：利用传感器单元采集输电线路状态特征量，并将特征量转换为相应规范格式的数据，运算得到监测数据，存储并发送给北斗数据终端；北斗数据终端:用于无线发射和接收现场监测单元得到的监测数据，然后通过通信网络将监测数据和控制指令传送到北斗指挥机；通信网络:为北斗卫星通信网络，应用北斗短报文通信功能，实现北斗制式的监测数据和控制指令在天地间的传输；北斗指挥机:与监测平台连接，用于接收和发射监测数据和控制指令；监测平台:具有数据格式转换、存储、分析和展示功能。本发明通过上述原理，实现对无信号地区架空输电线路开展状态监测。

Description

一种基于北斗通信的输电线路状态监测系统

技术领域

本发明涉及一种监测系统，具体涉及一种基于北斗通信的输电线路状态监测系统。

背景技术

“十二五”以来，随着西部水电基地的建设，四川电网规模在原有基础上翻了一番。以“川藏联网”、“电力天路”等为代表的水电送出通道和民生工程逐渐向“甘阿凉”三州无人区或少人区延伸。但是，无人区普遍具有地形复杂、地质条件脆弱、海拔高、气候环境恶劣等特点，覆冰、滑坡、泥石流等自然灾害严重威胁输电线路安全稳定运行。因此，通过技术手段对输电线路及走廊进行状态监测，并使运维人员实时掌握其状态，进而评估其风险已是迫在眉睫。

当前，国内外输电线路状态线监测技术，主要依托移动通信网络(4G/3G/2G)，个别情况利用无线(WiFi)接力或OPGW光纤传输技术。但是，面对无人区、少人区，以及随时可能发生的自然灾害事故时，以上技术路线都面临严重不足。移动通信网络无法全面覆盖，在无人区、少人区等地区，由于没有基站，造成通信死角；无线(WiFi)结合OPGW光纤的传输方式，由于需要中继接力的，则应用受限、投资成本高、运行稳定性差，一处断则全线断。

因此，针对当前输电线路状态监测技术的瓶颈，结合线路运维的紧迫需求，如何解决无信号地区架空输电线路无法开展状态监测的难题迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是无人区输电线路及走廊无法进行状态监测，目的在于提供一种基于北斗通信的输电线路状态监测系统，可在无人区、少人区等移动通信无信号或信号较弱地区实现架空输电线路的状态监测，消除了线路状态监测盲区，使电网具备了状态监测全覆盖能力，大幅度提高线路状态监测水平，提高了无人区线路运维水平，大幅降低现场人员工作强度。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于北斗通信的输电线路状态监测系统，包括

现场监测单元：利用传感器单元采集输电线路状态特征量，并将特征量转换为相应规范格式的数据，运算得到监测数据，存储并发送给北斗数据终端；

北斗数据终端:用于无线发射和接收现场监测单元得到的监测数据，然后通过通信网络将监测数据和控制指令传送到北斗指挥机；

通信网络:为北斗卫星通信网络，应用北斗短报文通信功能，实现北斗制式的监测数据和控制指令在天地间的传输；

北斗指挥机:与监测平台连接，用于接收和发射监测数据和控制指令；

监测平台:具有数据格式转换、存储、分析和展示功能，将北斗制式的监测数据进行转换，再经存储、分析，开展输电线路状态评价，最后实现展示。

在现有的高压架空输电线路状态监测中还没有人将北斗短报文通信功能应用其中，使得现有技术中对无信号地区架空输电线路无法开展状态监测，使得无信号区域线路运维的难度大。

与现有技术相比，本发明借助北斗卫星导航系统，应用了北斗短报文通信功能，可在无人区、少人区等移动通信无信号或信号较弱地区应用，消除了线路状态监测盲区，使电网具备了状态监测全覆盖能力，解决无人区输电线路及走廊无法开展进行状态监测的难题，大幅度提高了线路状态监测水平，助力线路运维，为复杂运维工况下无通信地区电网运维提供技术支撑，减少人工巡线，通用性广、可靠性高、经济性好，大大节省了人力、物力、财力，保证了电网安全。

优选的，所述现场监测单元包括中央处理单元、数据采集单元、供电单元和通信单元，所述的中央处理单元分别与数据采集单元、供电单元和通信单元连接。

优选的，数据采集单元包括统一接口和传感器；传感器通过统一接口与中央处理单元相连；传感器为一个或者多个，统一接口同时与一个或者多个不同传感器进行连接，以监测不同状态特征量。统一接口的设置方便接收和传递不同传感器收集到的监测数据信息，兼容性好，不用额外进行数据转换，操作方便。

优选的，多个传感器为多种状态监测传感器，用于输电线路本体或环境的监测。

优选的，所述供电单元包括太阳能电池板、充放电控制模块、蓄电池，太阳能电池板通过充放电控制模块与蓄电池相连，充放电控制模块与中央处理单元相连。

优选的，所述通信单元按照北斗短报文通信规范将监测数据格式转换为北斗制式，并与北斗数据终端连接，将监测数据传送到北斗数据终端。利用北斗卫星导航系统中的北斗短报文可以发布140个字的信息，既能够定位，又能显示发布者的位置的功能实现对测量数据的高效传输，无需再依托移动通信网络(4G/3G/2G)、无线(WiFi)接力或OPGW光纤传输技术，也就无需建基站和中继接力，成本大大降低，运行稳定性好。

太阳能电池板能始终工作在V-A特性曲线的最大功率点。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明借助北斗卫星导航系统，应用了北斗短报文通信功能，可在无人区、少人区等移动通信无信号或信号较弱地区应用，消除了线路状态监测盲区，使电网具备了状态监测全覆盖能力，解决无人区输电线路及走廊无法开展进行状态监测的难题，大幅度提高了线路状态监测水平，助力线路运维，为复杂运维工况下无通信地区电网运维提供技术支撑，减少人工巡线，通用性广、可靠性高、经济性好，大大节省了人力、物力、财力，保证了电网安全。

2、本发明中统一接口的设置，可方便连接单个或多个不同传感器，接收和传递不同传感器收集到的监测数据信息，兼容性好，不用额外进行数据转换，操作方便。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的原理框图；

图2是本发明现场监测单元原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1所示，本发明包括一种基于北斗通信的输电线路状态监测系统，包括

现场监测单元：利用传感器单元采集输电线路状态特征量，并将特征量转换为相应规范格式的数据，运算得到监测数据，存储并发送给北斗数据终端；传感器单元包括多种状态监测传感器，用于输电线路本体或环境的监测。多种状态监测传感器包括绝缘子拉力传感器、温湿度传感器、风速风向传感器、辐照强度传感器、雨量传感器、倾角传感器、应变传感器、形变传感器等，通过以上传感器可实现覆冰、微气象、杆塔倾斜、微风振动、基础滑坡等输电线路本体或环境的监测。

北斗数据终端:用于无线发射和接收现场监测单元得到的监测数据，然后通过通信网络将监测数据和控制指令传送到北斗指挥机；

通信网络:为北斗卫星通信网络，应用北斗短报文通信功能，实现北斗制式的监测数据和控制指令在天地间的传输；

北斗指挥机:与监测平台连接，用于接收和发射监测数据和控制指令；

监测平台:具有数据格式转换、存储、分析和展示功能，将北斗制式的监测数据进行转换，再经存储、分析，开展输电线路状态评价，最后实现展示。

当前，国内外输电线路状态线监测技术，主要依托移动通信网络(4G/3G/2G)，个别情况利用无线(WiFi)接力或OPGW光纤传输技术。但是，面对无人区、少人区，以及随时可能发生的自然灾害事故时，以上技术路线都面临严重不足。移动通信网络无法全面覆盖，在无人区、少人区等地区，由于没有基站，造成通信死角；无线(WiFi)结合OPGW光纤的传输方式，由于需要中继接力的，则应用受限、投资成本高、运行稳定性差，一处断则全线断。

2012年12月27日，国家正式宣布北斗卫星导航系统试运行启动，该系统是继美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略之后的全球第四大卫星导航系统。标志着中国自主卫星导航产业发展进入崭新的发展阶段。区别于世界上的其他几大导航定位系统，北斗卫星导航系统具有短报文通信的特色功能，是利用地球同步轨道上的北斗卫星提供的卫星通信服务。其中，北斗一代有2颗，北斗二代有5颗，都具有这一服务功能。

北斗短报文可以发布140个字的信息，既能够定位，又能显示发布者的位置。北斗的双向通信功能双向通信就是指用户与用户、用户与中心控制系统间可实现双向简短数字报文通信。由于北斗系统已覆盖东亚地区，因此可以利用该通信功能为无人区或无移动通信地区提供通信服务。

在现有的高压架空输电线路状态监测中还没有人将北斗短报文通信功能应用其中，使得现有技术中对无信号地区架空输电线路无法开展状态监测，使得无信号区域线路运维的难度大。

与现有技术相比，本发明借助北斗卫星导航系统，应用了北斗短报文通信功能，可在无人区、少人区等移动通信无信号或信号较弱地区应用，消除了线路状态监测盲区，使电网具备了状态监测全覆盖能力，解决无人区输电线路及走廊无法开展进行状态监测的难题，大幅度提高了线路状态监测水平，助力线路运维，为复杂运维工况下无通信地区电网运维提供技术支撑，减少人工巡线，通用性广、可靠性高、经济性好，大大节省了人力、物力、财力，保证了电网安全。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上优选如下：现场监测单元包括中央处理单元、数据采集单元、供电单元和通信单元，所述的中央处理单元分别与数据采集单元、供电单元和通信单元连接。中央处理单元具有数据存储和运算、内部通信、控制的功能。中央处理单元通过控制数据采集单元工作，使传感器采集输电线路状态特征量，并将特征量转换为相应规范格式的数据，经过运算和存储，再通过通信单元实现监测数据的发送。根据现场监测单元即可实现对无信号区域的监测数据自动收集和发送。

数据采集单元包括统一接口和传感器；传感器通过统一接口与中央处理单元相连；传感器为一个或者多个，统一接口同时与一个或者多个不同传感器进行连接，以监测不同状态特征量。统一接口的设置方便接收和传递不同传感器收集到的监测数据信息，兼容性好，不用额外进行数据转换，操作方便。

多个传感器为多种状态监测传感器，用于输电线路本体或环境的监测。多个传感器包括绝缘子拉力传感器、温湿度传感器、风速风向传感器、辐照强度传感器、雨量传感器、倾角传感器、应变传感器、形变传感器等，通过以上传感器可实现覆冰、微气象、杆塔倾斜、微风振动、基础滑坡等输电线路本体或环境的监测。实现了对输电线路多角度多方位数据监控。

供电单元包括太阳能电池板、充放电控制模块、蓄电池，太阳能电池板通过充放电控制模块与蓄电池相连，充放电控制模块与中央处理单元相连。充放电控制模块调节太阳能电池板的工作电压，使太阳能电池板始终工作在V-A特性曲线的最大功率点，以便能制造更多的电能，存储使用。同时，对蓄电池的充放电过程进行监控，在更加高效充电的同时延长了蓄电池的使用寿命。所述充放电控制模块与中央处理单元相连，对其供电。

通信单元按照北斗短报文通信规范将监测数据格式转换为北斗制式，并与北斗数据终端连接，将监测数据传送到北斗数据终端。利用北斗卫星导航系统中的北斗短报文可以发布140个字的信息，既能够定位，又能显示发布者的位置的功能实现对测量数据的高效传输，无需再依托移动通信网络(4G/3G/2G)、无线(WiFi)接力或OPGW光纤传输技术，也就无需建基站和中继接力，成本大大降低，运行稳定性好。

太阳能电池板能始终工作在V-A特性曲线的最大功率点。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于北斗通信的输电线路状态监测系统，其特征在于，包括

现场监测单元：利用传感器单元采集输电线路状态特征量，并将特征量转换为相应规范格式的数据，运算得到监测数据，存储并发送给北斗数据终端；

北斗数据终端:用于无线发射和接收现场监测单元得到的监测数据，然后通过通信网络将监测数据和控制指令传送到北斗指挥机；

通信网络:为北斗卫星通信网络，应用北斗短报文通信功能，实现北斗制式的监测数据和控制指令在天地间的传输；

北斗指挥机:与监测平台连接，用于接收和发射监测数据和控制指令；

监测平台:具有数据格式转换、存储、分析和展示功能，将北斗制式的监测数据进行转换，再经存储、分析，开展输电线路状态评价，最后实现展示。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗通信的输电线路状态监测系统，其特征在于，所述现场监测单元包括中央处理单元、数据采集单元、供电单元和通信单元，所述的中央处理单元分别与数据采集单元、供电单元和通信单元连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于北斗通信的输电线路状态监测系统，其特征在于，数据采集单元包括统一接口和传感器；传感器通过统一接口与中央处理单元相连；传感器为一个或者多个，统一接口同时与一个或者多个不同传感器进行连接，以监测不同状态特征量。

4.根据权利要求3所述的一种基于北斗通信的输电线路状态监测系统，其特征在于，多个传感器为多种状态监测传感器，用于输电线路本体或环境的监测。

5.根据权利要求2所述的一种基于北斗通信的输电线路状态监测系统，其特征在于，所述供电单元包括太阳能电池板、充放电控制模块、蓄电池，太阳能电池板通过充放电控制模块与蓄电池相连，充放电控制模块与中央处理单元相连。

6.根据权利要求2所述的一种基于北斗通信的输电线路状态监测系统，其特征在于，所述通信单元按照北斗短报文通信规范将监测数据格式转换为北斗制式，并与北斗数据终端连接，将监测数据传送到北斗数据终端。