CN103887890A - 一种灾区电网状态监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灾区电网状态监测方法，该方法通过电网在线监测端的监测装置采集电网设备状态参数，电网在线监测端的智能处理器处理监测数据并获得电网关键设备的损坏情况，将电网关键设备的损坏情况、位置信息和时间信息通过北斗短报文通信系统实时上报给电网监控中心。本发明能实现自然灾害发生后灾区电网状态的快速有效监测，可极大地缩短灾区电力重新恢复的时间，有利于减小自然灾害所带来的经济损失和人员伤亡。

Description

一种灾区电网状态监测方法

技术领域

本发明属于电网远程监控技术领域，尤其涉及一种灾区电网状态监测方法。

背景技术

地震、洪水、冻雨等自然灾害往往会对电网造成大面积破坏，快速有效地监测电网设备损坏状况和已损坏电网设备所在位置，对尽快恢复灾区的电力供应意义重大。但自然灾害发生后，由于供电中断以及灾害对有线网或无线网等通信设施的严重破坏，电力载波通信、基于Internet的有线网络通信、通用分组无线业务(GPRS)无线网络通信、全球移动通讯系统(GSM)短消息等传统的电网远程监控通信方式无法正常工作。目前主要还是依靠人工巡查方式对灾区电网进行监测，效率低下。由此可见，如何在自然灾害发生后快速有效地监测灾区电网状态成为迫切需要解决的技术问题。

北斗卫星导航系统是我国具有自主知识产权的导航系统。与GPS、GLONASS等全球导航卫星系统不同，北斗卫星导航系统除了能提供定位和授时服务之外，还具有短报文双向通信功能。北斗卫星导航系统目前已覆盖我国及周边地区，在我国任意地区均不存在通信盲区，系统安全可靠。而且自然灾害发生后，在其它通信方式无法正常工作时，北斗短报文通信系统仍能正常工作。比如在2008年汶川大地震期间，北斗短报文通信系统是当时唯一可以正常工作的通信系统。尽管北斗短报文通信系统的发送频率为1分钟一次，而且每次能发送的信息长度有限，但足以满足一些重要信息的传输要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于北斗短报文通信系统的灾区电网状态监测方法。在自然灾害发生后，采用本发明可快速有效地实现灾区电网状态监测。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种灾区电网状态监测方法，通过电网在线监测端、北斗短报文通信系统和电网监控中心实现，其中，电网在线监测端包括若干单点电网在线监测端，各单点电网在线监测端安置有多种监测装置、一智能处理器和一北斗短报文通信机；北斗短报文通信系统包括北斗短报文通信机、北斗指挥型终端、北斗卫星、北斗卫星地面站和北斗运营服务中心；

灾区电网状态监测方法的一种实现方式为：自然灾害发生后，灾区各单点电网在线监测端主动向电网监控中心上报电网关键设备的状态，包括步骤：

步骤1，单点电网在线监测端的各种监测装置实时监测电网设备的状态，并将反映电网设备状态的监测数据和监测装置自身的状态参数实时发送给智能处理器；

步骤2，智能处理器接收监测数据和监测装置自身的状态参数，并对接收数据进行实时处理以判断电网关键设备是否出现故障，所述的电网关键设备为从被监测电网设备中预先选出的电网设备；

步骤3，智能处理器将故障电网关键设备或所有电网关键设备的报警标识、位置信息和当前标准时间信息封装成数据包并发送给北斗短报文通信机，北斗短报文通信机通过北斗短报文通信系统向电网监控中心发送数据包，其中报警标识是反映电网关键设备是否出现故障的参数，位置信息和当前标准时间信息通过北斗短报文通信机获取；

步骤4，电网监控中心解析数据包，从而获取整个灾区电网关键设备的损坏情况。

灾区电网状态监测方法的另一种实现方式，同样通过电网在线监测端、北斗短报文通信系统和电网监控中心实现，其中，电网在线监测端包括若干单点电网在线监测端，各单点电网在线监测端安置有多种监测装置、一智能处理器和一北斗短报文通信机；北斗短报文通信系统包括北斗短报文通信机、北斗指挥型终端、北斗卫星、北斗卫星地面站和北斗运营服务中心；智能处理器平时处于“休眠”状态，只有接收到电网监控中心的控制命令时才开始工作，以节省用电量；

自然灾害发生后，电网监控中心主动要求灾区各单点电网在线监测端上报电网关键设备的状态，包括步骤：

步骤1，单点电网在线监测端的各种监测装置实时监测电网设备的状态，并将反映电网设备状态的监测数据和监测装置自身的状态参数实时发送给智能处理器，智能处理器接收但不处理数据；

步骤2，电网监控中心通过北斗指挥型终端发送控制命令，要求灾区各单点电网在线监测端上报电网关键设备的状态；

步骤3，单点电网在线监测端的智能处理器通过北斗短报文通信系统接收到控制指令后，开始实时处理接收数据以判断电网关键设备是否出现故障，所述的电网关键设备为从被监测电网设备中预先选出的电网设备；

步骤4，智能处理器将故障电网关键设备或所有电网关键设备的报警标识、位置信息和当前标准时间信息封装成数据包并发送给北斗短报文通信机，北斗短报文通信机通过北斗短报文通信系统向电网监控中心发送数据包，报警标识是反映电网关键设备是否出现故障的参数，位置信息和当前标准时间信息通过北斗短报文通信机获取；

步骤5，电网监控中心解析数据包，从而获取整个灾区电网关键设备的损坏情况。

上述智能处理器实时处理接收数据以判断电网关键设备是否出现故障，具体为：

将电网关键设备的实际状态参数与该电网关键设备的预设状态参数阈值进行比较，以判断该电网关键设备是否出现故障。所述的实际状态参数为监测装置获得的电网关键设备状态参数。

所述的电网关键设备的预设状态参数阈值通过电网监控中心进行设定，电网监控中心将各电网关键设备对应的预设状态参数阈值通过北斗短报文通信系统发送至单点电网在线监测端的智能处理器。

上述监测数据包括电网设备的状态参数和ID号，智能处理器根据电网设备ID号判断监测数据是否为电网关键设备的监测数据。

上述电网关键设备通过电网监控中心进行设定，电网监控中心将设定的电网关键设备ID号通过北斗短报文通信系统发送至单点电网在线监测端的智能处理器。

为避免多包发送带来的时间延误，智能处理器封装后的数据包长度不超过北斗短报文通信机每次能发送的最大字节数。

为确保电网监控中心能接收到智能处理器发送的数据包，智能处理器将封装的数据包按预设时间间隔重复向北斗短报文通信机发送多次。

和现有技术相比，本发明具有有益成果:

采用北斗短报文通信系统进行通信，实现了自然灾害发生后灾区电网状态的快速有效监测，从而可缩短灾区重新恢复供电时间，减小自然灾害带来的经济损失和人员伤亡。

附图说明

图1是本发明采用的灾区电网状态监测系统的具体结构示意图；

图2为本发明第一种具体实施方式的流程示意图；

图3是本发明第二种具体实施方式的流程示意图；

图4是本发明智能处理器处理监测数据的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

本发明基于图1所示的灾区电网状态监测系统实现，包括电网在线监测端、北斗短报文通信系统和电网监控中心。电网在线监测端包括监测装置和智能处理器，其中监测装置用于监测相应电网设备的工作状态，智能处理器主要用于接收和处理监测数据、封装数据包以及解析来自电网监控中心的控制指令；北斗短报文通信系统包括北斗短报文通信机、北斗指挥型终端、北斗卫星、北斗卫星地面站和北斗运营服务中心，用于实现电网在线监测端和电网监控中心之间的相互通信；电网监控中心主要用于给电网在线监测端发送控制指令和解析来自灾区各单点电网在线监测端的监测数据包。具体实施中，灾区中各单点电网在线监测端安置有多套监测装置、一智能处理器和一北斗短报文通信机。监测装置包括各种类型的传感器，比如输电线路故障监测传感器、杆塔倾斜监测传感器、输变电设备故障监测传感器；监测装置和智能处理器间主要通过串口RS485等接口进行通信，智能处理器和北斗短报文通信机间通过串口RS232进行通信。

单点电网在线监测端中各种监测装置输出与被监测电网设备工作状态相关的监测数据给智能处理器，智能处理器分析监测数据以判断电网关键设备是否出现故障，并从北斗短报文通信机中获取标准时间信息和电网关键设备的位置信息；智能处理器将故障电网关键设备或所有电网关键设备的ID号、报警标识、时间和位置信息封装成数据包，通过北斗卫星的数据传输通道发送至北斗卫星地面站，并经北斗运营服务中心转发给电网监控中心；电网监控中心解析所有数据包，从而掌握灾区电网关键设备的损坏状况。本具体实施中，根据电网关键设备的ID号和报警标识可反映电网关键设备是否出现故障，即输电线路是否出现断路、杆塔是否出现大幅度倾斜或倒塌、输变电设备是否出现故障等信息。

本发明方法第一种具体实施方式中，自然灾害发生后，灾区各单点电网在线监测端智能处理器主动向电网监控中心上报电网关键设备的状态，下面针对单点电网在线监测端详细说明本具体实施方式，流程图见图2，包括步骤：

步骤1.1，单点电网在线监测端的各种监测装置实时监测输电线路、杆塔、输变电设备等电网设备的状态参数，并将监测数据和监测装置自身的状态参数实时发送给智能处理器。这里，监测数据包括与该监测装置对应的电网设备ID号和状态参数。

步骤1.2，智能处理器接收监测数据和监测装置自身的状态参数，对接收数据进行实时处理以判断电网关键设备是否出现故障，其中监测装置也可以被选为电网关键设备。所述的实时处理主要是提取电网关键设备的状态参数，并将该状态参数与预设状态参数阈值做比较以判断电网关键设备是否出现故障。例如，判断输电线路是否出现断路、杆塔是否出现大幅度倾斜或倒塌等。通过电网监控中心从电网在线监测端中的各种电网设备中选出电网关键设备。电网关键设备的状态参数阈值一般可依据设备生产厂家提供的性能测试数据来确定，也可依据实际情况对参数阈值进行调整。电网监控中心将电网关键设备的ID号和状态参数阈值通过北斗短报文通信系统发送至智能处理器并存储于智能处理器附带的存储器中。

步骤1.3，一旦判断有电网关键设备出现故障，智能处理器立即向北斗短报文通信机发送控制指令，要求其提供位置信息和当前标准时间信息。如果判断所有电网关键设备都未出现故障，那么智能处理器丢弃本次监测数据，采集并分析下一次监测数据。

步骤1.4，北斗短报文通信机接收到智能处理器的控制指令后，将其位置信息和当前标准时间信息发送给智能处理器。由于北斗短报文通信机靠近电网关键设备安置的位置，而北斗短报文通信机通过接收北斗卫星定位信号，可提供北斗短报文通信机安置点的位置信息，从而实现电网关键设备的定位。同时，北斗短报文通信机通过接收北斗卫星的授时信号，可提供标准时间信息，从而提供每份监测数据的采集时间信息。

步骤1.5，智能处理器接收到北斗短报文通信机发送的位置信息和当前标准时间信息后，将故障电网关键设备ID号、报警标识、位置信息和当前标准时间信息封装成数据包，并将数据包发送给相应北斗短报文通信机。报警标识根据电网关键设备是否为故障电网关键设备来设置，故障电网关键设备对应的报警标识设置为“1”，非故障电网关键设备对应的报警标识设置为“0”。

步骤1.6，北斗短报文通信机通过北斗卫星的数据传输通道发送数据包。

步骤1.7，北斗卫星地面站接收灾区各单点电网在线监测端智能处理器发送的数据包，并通过专用光纤将数据包发送给北斗运营服务中心，北斗运营服务中心通过加密的Internet将数据包转发给电网监控中心。

步骤1.8，电网监控中心解析各单点电网在线监测端发送的数据包，判断故障电网关键设备的类型、所在位置和发生故障时间，进而获取整个灾区电网关键设备的损坏情况。

本发明第二种具体实施方式中，智能处理器平时处于“休眠”状态。所述的“休眠”状态是指智能处理器仅接收各种监测装置发送的数据，但不对接收数据进行任何处理。监测装置发送的监测数据包括与该监测装置对应的电网设备ID号和状态参数以及监测装置自身的状态参数。当智能处理器接收到电网监控中心的控制指令后才开始进行数据处理并上报电网关键设备的状态。下面针对单点电网在线监测端详细说明本具体实施方式，流程见图3。自然灾害发生后，电网监控中心主动要求灾区各单点电网在线监测端上报电网关键设备的状态，包括步骤：

步骤2.1，电网监控中心通过北斗指挥型终端向灾区各单点电网在线监测端的智能处理器发送控制指令，要求各单点电网在线监测端上报电网关键设备状态参数。

步骤2.2，北斗短报文通信机通过北斗卫星的数据传输通道接收到北斗指挥型终端发送的控制指令，并将控制指令实时传输给相应智能处理器。

步骤2.3，处于“休眠”状态的智能处理器接收到控制指令后被唤醒，开始实时处理反映电网设备状态的监测数据和监测装置自身的状态参数，以判断电网关键设备是否出现故障。智能处理器对监测数据的处理方法与步骤1.2中记载的监测数据处理方法相同。

步骤2.4，智能处理器向相应北斗短报文通信机发送控制指令，要求其提供位置信息和当前标准时间信息；

步骤2.5，相应北斗短报文通信机向智能处理器提供电网关键设备的位置信息和当前标准时间信息；

步骤2.6，智能处理器将电网关键设备ID号、报警标识、位置信息、当前标准时间信息封装成数据包，并发送至北斗短报文通信机。报警标识根据电网关键设备是否为故障电网关键设备来设置，其中故障电网关键设备对应的报警标识设置为“1”，非故障电网关键设备对应的报警标识设置为“0”。智能处理器发送完数据包之后，又重新进入“休眠”状态。

步骤2.7，北斗短报文通信机通过北斗卫星的数据传输通道发送数据包。

步骤2.8，北斗卫星地面站接收灾区各单点电网在线监测端智能处理器发送的数据包，并通过专用光纤将数据包发送给北斗运营服务中心，北斗运营服务中心通过加密的Internet将数据包转发给电网监控中心。

步骤2.9，电网监控中心解析各单点电网在线监测端发送的数据包，判断故障电网关键设备的类型、所在位置和发生故障时间，进而获取整个灾区电网关键设备的损坏情况。

本具体实施中智能处理器处理监测数据的详细流程见图4，具体如下：

接收并缓存各种监测装置发送的监测数据报文，并从监测数据报文中提取被监测电网设备的ID号。根据被监测电网设备ID号判断被监测电网设备是否属于电网关键设备。若不属于电网关键设备，则丢弃对应的监测数据报文，继续处理下一份监测数据报文；若属于电网关键设备，则从监测数据报文中提取并缓存该电网关键设备的状态参数。然后从智能处理器附带的存储器中提取对应电网关键设备的预设的状态参数阈值，并将实际状态参数值与状态参数阈值进行比较，以判断该电网关键设备是否发生故障。若未发生故障，则将报警标识设置为“0”，并缓存该电网关键设备的ID号和报警标识。若发生故障，则将报警标识设置为“1”，并缓存该电网关键设备的ID号和报警标识。当处理完所有监测装置发送的监测数据之后，将电网关键设备ID号、报警标识、位置和时间参数封装成数据包，然后通过北斗卫星的数据传输通道将数据包发送给电网监控中心。

本具体实施中，报警标识包括“0”和“1”，其中，“0”表示电网关键设备未发生故障，“1”表示电网关键设备发生故障。电网设备的ID号事先设定，比如，0001为输电线路ID号，0010为杆塔ID号，0011为输变电设备ID号。

本具体实施中，监测装置输出的监测数据格式符合相关的国家电网企业标准Q/GDW242-2010、Q/GDW535-2010等。智能处理器接收到的来自电网监控中心的控制指令以及电网监控中心接收到的来自电网在线监测端的数据包符合国家电网企业标准Q/GDW562-2010等。利用北斗短报文进行通信时，需按照北斗短报文通信协议对控制指令和数据包进行封装，封装后数据格式见表1。为避免发送多个数据包所带来的时间延误，封装后的数据包不超过北斗短报文通信机每次能发送的最大字节数。

表1封装后数据格式

表1中，“长度”表示封装后的数据包占用的总字节数；“用户地址”表示本北斗短报文通信机的通信地址，由生产厂家提供；信息内容中的“信息类别”表示利用汉字传输还是代码传输，其中“0”表示汉字传输，“1”表示代码传输；信息内容中的“用户地址”表示接收该数据包的北斗短报文通信机的通信地址，该地址也是由生产厂家提供。

考虑到北斗短报文通信的容量和频率有限，因此本发明方法可作为电力载波通信、GPRS等现有电网远程监控系统通信方式的备用通信方式，当发生自然灾害等紧急情况时才启用。在电网在线监测端主动向电网监控中心上报灾区电网关键设备状态参数的工作模式下，智能处理器实时处理监测数据，但仅在发现有电网关键设备出现故障时才上报故障电网关键设备的状态参数。在电网监控中心主动获取灾区电网关键设备状态参数的工作模式下，智能处理器平时处于“休眠”状态，即智能处理器可接收来自监测装置的数据，但不对数据进行任何处理，只有在接收到电网监控中心的控制指令后才处理数据并上报电网关键设备的状态参数。智能处理器选择哪种工作模式、选择哪些电网设备作为关键设备以及电网关键设备的状态参数阈值均通过电网监控中心设定后发送至智能处理器，并由智能处理器写入存储器中。

为确保电网监控中心能够接收到智能处理器发送的数据包，智能处理器将封装的数据包重复发送两次，发送间隔为5分钟。当为电网在线监测端的监测装置、智能处理器和北斗短报文通信机供电的电源无法正常供电时，电网在线监测端自带电池将自动为监测端提供电源。

从以上的描述可以看出，本发明实现了如下技术效果：能够实现对自然灾害发生后灾区电网状态的快速有效监测，能极大地缩短灾区重新恢复供电的时间，从而减小自然灾害所带来的经济损失和人员伤亡。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神与原则之内，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 (8)

1.灾区电网状态监测方法，其特征在于：

通过电网在线监测端、北斗短报文通信系统和电网监控中心实现，其中，电网在线监测端包括若干单点电网在线监测端，各单点电网在线监测端安置有多种监测装置、一智能处理器和一北斗短报文通信机；北斗短报文通信系统包括北斗短报文通信机、北斗指挥型终端、北斗卫星、北斗卫星地面站和北斗运营服务中心；

自然灾害发生后，灾区各单点电网在线监测端主动向电网监控中心上报电网关键设备的状态，包括步骤：

步骤1，单点电网在线监测端的各种监测装置实时监测电网设备的状态，并将反映电网设备状态的监测数据和监测装置自身的状态参数实时发送给智能处理器；

步骤2，智能处理器接收监测数据和监测装置自身的状态参数，并对接收数据进行实时处理以判断电网关键设备是否出现故障；所述的电网关键设备为从被监测电网设备中预先选出的电网设备；

步骤3，智能处理器将故障电网关键设备或所有电网关键设备的报警标识、位置信息和当前标准时间信息封装成数据包并发送给北斗短报文通信机，北斗短报文通信机通过北斗短报文通信系统向电网监控中心发送数据包；其中，报警标识是反映电网关键设备是否出现故障的参数，位置信息和当前标准时间信息通过北斗短报文通信机获取；

步骤4，电网监控中心解析数据包，从而获取整个灾区电网关键设备的损坏情况。

2.灾区电网状态监测方法，其特征在于：

通过电网在线监测端、北斗短报文通信系统和电网监控中心实现，其中，电网在线监测端包括若干单点电网在线监测端，各单点电网在线监测端安置有多种监测装置、一智能处理器和一北斗短报文通信机；北斗短报文通信系统包括北斗短报文通信机、北斗指挥型终端、北斗卫星、北斗卫星地面站和北斗运营服务中心；

自然灾害发生后，电网监控中心主动要求灾区各单点电网在线监测端上报电网关键设备的状态，包括步骤：

步骤1，单点电网在线监测端的各种监测装置实时监测电网设备的状态，并将反映电网设备状态的监测数据和监测装置自身的状态参数实时发送给智能处理器，智能处理器接收但不处理数据；

步骤2，电网监控中心通过北斗指挥型终端发送控制命令，要求灾区各单点电网在线监测端上报电网关键设备的状态；

步骤3，单点电网在线监测端的智能处理器通过北斗短报文通信系统接收到控制指令后，开始实时处理接收数据以判断电网关键设备是否出现故障；所述的电网关键设备为从被监测电网设备中预先选出的电网设备；

步骤4，智能处理器将故障电网关键设备或所有电网关键设备的报警标识、位置信息和当前标准时间信息封装成数据包并发送给北斗短报文通信机，北斗短报文通信机通过北斗短报文通信系统向电网监控中心发送数据包。报警标识是反映电网关键设备是否出现故障的参数，位置信息和当前标准时间信息通过北斗短报文通信机获取；

步骤5，电网监控中心解析数据包，从而获取整个灾区电网关键设备的损坏情况。

3.如权利要求1或2所述的灾区电网状态监测方法，其特征在于：

所述的智能处理器实时处理接收数据以判断电网关键设备是否出现故障，具体为：

将电网关键设备的实际状态参数与该电网关键设备的预设状态参数阈值进行比较，以判断该电网关键设备是否出现故障。所述的实际状态参数为监测装置获得的电网关键设备状态参数。

4.如权利要求3所述的灾区电网状态监测方法，其特征在于：

所述的电网关键设备的预设状态参数阈值通过电网监控中心进行设定，电网监控中心将各电网关键设备对应的预设状态参数阈值通过北斗短报文通信系统发送至单点电网在线监测端的智能处理器。

5.如权利要求1或2所述的灾区电网状态监测方法，其特征在于：

所述的监测数据包括电网设备的状态参数和ID号，智能处理器根据电网设备ID号判断监测数据是否为电网关键设备的监测数据。

6.如权利要求1或2所述的灾区电网状态监测方法，其特征在于：

所述的电网关键设备通过电网监控中心进行设定，电网监控中心将设定的电网关键设备ID号通过北斗短报文通信系统发送至单点电网在线监测端的智能处理器。

7.如权利要求1或2所述的灾区电网状态监测方法，其特征在于：

所述的智能处理器封装后的数据包长度不超过北斗短报文通信机每次能发送的最大字节数。

8.如权利要求1或2所述的灾区电网状态监测方法，其特征在于：

所述的智能处理器将封装的数据包按预设时间间隔重复向北斗短报文通信机发送多次。

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