CN103969650A - 电力系统安全检测装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电力系统安全检测装置及系统，装置包括：超声距离传感器、红外传感器、收发器和定位传感器；以及，用于依据所述超声距离传感器和所述红外传感器反馈的信号以计算出安全信息，并将该安全信息和定位信息传输给收发器的处理器；超声距离传感器、红外传感器、收发器、定位传感器均与处理器相连。本发明的装置，由于将多个传感器通过处理器与收发器相连，从而使高压线路的安全信息能够得道及时的反馈；并且，多个装置可以组成电力系统安全检测系统，从而解决了现有技术中安全检测不能组网，难以全面反馈安全信息的技术问题。

Description

电力系统安全检测装置及系统
技术领域
本发明涉及电力系统安全检测技术领域，特别涉及一种电力系统安全检测装置及系统。
背景技术
高压输电线路的安全是国民经济的命脉。但随着近年人口流动和城市化的发展，220千伏及以上主干电网沿线受干扰剧增，输变电线路的外力入侵和破坏给线路运行维护、电网安全运行带来最严重的损失和隐患，影响了线路的安全稳定运行。
输电线路(电网)安全和稳定主要手动以下因素的影响，如：括线路弧垂与附近对象接触、安全保护区内的违章建筑、吊车野蛮施工、自然灾害引起异物碰导线，以及树木灾害等。例如，输电线路警戒区域内的违章建筑物，会造成线路附近的输变电设施的短路及运营故障；高压线附近的风筝等异物容易造成高压线之间互相放电，这样就会造成大面积停电。输变电线路上的外力破坏，轻则大面积停电，造成严重的经济损失，重则造成人员伤亡。为避免外力对输电线路的破坏，需要对输电线路状态及其周围环境进行自动检测及报警。
现有技术中，电网系统的线路维护主要依赖于人力的日常巡检，而一些主要铁塔都存在于人烟稀少或人力无法到达的地方；这就导致了人力巡逻任务繁重，也难以覆盖个别边远地区，从而导致一些影响输电线路安全和稳定的隐患无法被监控。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种应用超声波技术监测电力系统的状态，能够辅助线路维护人员及时发现位于高压输电线路附近的警戒区域的违章建筑物、违章垃圾堆土、吊车野蛮施工、以及快速生长的树木等危险因素，还能避免发生高压输电线路上的外力破坏的电力系统安全检测装置。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种电力系统安全检测装置，用于安装在高压输电线路上，包括：超声距离传感器、红外传感器、收发器和定位传感器
用于检测所述装置下方或侧向的物体与所述装置之间距离的超声距离传感器；
用于检测所述装置下方热源强度和热源运动的红外传感器；
用于定位所述装置所在地理位置并反馈定位信息的定位传感器；
以及，用于依据所述超声距离传感器和所述红外传感器反馈的信号以计算出安全信息，并将该安全信息和所述定位信息传输给收发器的处理器；
用于根据所述处理器传输的信息并将该信息发送出去或用于接收信息的所述收发器；
所述超声距离传感器、所述红外传感器、所述收发器、所述定位传感器均与所述处理器相连。
如上所述的电力系统安全检测装置，其中，所述装置还包括：用于检测所述高压输电线路温度的温度传感器；所述温度传感器与所述处理器相连。
如上所述的电力系统安全检测装置，其中，所述装置还包括：用于检测所述高压输电线路倾斜和摇晃度的加速度传感器，所述加速度传感器与所述处理器相连。
如上所述的电力系统安全检测装置，其中，所述装置还包括：用于给所述超声距离传感器、所述红外传感器、所述收发器、所述定位传感器以及所述处理器提供工作所需电流的感应式电源。
如上所述的电力系统安全检测装置，其中，所述定位传感器为GPS芯片。
如上所述的电力系统安全检测装置，其中，所述收发器为3G通讯收发器或无线电波信号传送器。
本发明还提供一种电力系统安全检测系统，包括：至少两个如上任一方案所述的电力系统安全检测装置；
每个所述电力系统安全检测装置均处于，相邻的所述电力系统安全检测装置上收发器的信号覆盖范围之内。
如上所述的电力系统安全检测系统，其中，所述系统还包括：用于和每个所述电力系统安全检测装置进行无线通讯连接的操作员控制台；所述操作员控制台上设置有用于和每个所述收发器进行无线通讯的通讯基站。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：本发明的电力系统安全检测装置，由于将多个传感器通过处理器与收发器相连，从而使高压线路的安全信息能够得道及时的反馈；并且，多个装置可以组成电力系统安全检测系统，从而解决了现有技术中安全检测不能组网，难以全面反馈安全信息的技术问题。
附图说明
图1为本发明实施例的电力系统安全检测装置的外型图；
图2为本发明实施例的电力系统安全检测装置的结构图；
图3为本发明第一实施例的电力系统安全检测系统的结构图；
图4为本发明另一实施例的电力系统安全检测系统的结构图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
图1为本发明实施例的电力系统安全检测装置的外型图，图2为本发明实施例的电力系统安全检测装置的结构图；本实施例的电力系统安全检测装置100，用于安装在高压输电线路200上，电力系统安全检测装置100包括一个外壳，外壳包括两个部分，分别为顶部和底部；在高压输电线路200上将这两部分扣在一起，这样可以很好地保护设备。另外，外壳上设置有凹槽106，螺栓可以插入凹槽106内，将顶部和底部两部分扣在一起。
电力系统安全检测装置100还包括：超声距离传感器102、红外传感器104、收发器105、定位传感器103和处理器109；超声距离传感器102用于检测本实施例装置下方或侧向的物体与该装置之间距离，即检测高压输电线路200的下方和侧向有无物体靠近；红外传感器104用于检测本实施例装置下方热源强度和热源运动。超声距离传感器102、红外传感器104一般情况下均设置在外壳的底部。超声距离传感器102可以有多个，用于检测高压输电线路200不同方向上有无物体靠近。
定位传感器103用于定位本实施例的装置所在地理位置并反馈定位信息给处理器109；定位传感器103一般采用连接全球导航卫星系统传感器(GNSS)的GPS芯片。定位传感器103、处理器109和电源107被包裹在外壳的两个部分之中。处理器109为整个装置的核心数据处理设备，用于分析各个传感器检测到的数据，并使用收发器109向外发出警报(警报信号由数据接受者通过无线信号进行接收)。
处理器109用于依据超声距离传感器102和红外传感器104反馈的信号以计算出安全信息(判断出物体靠近高压输电线路200的距离是否影响安全，还可以判断外部的热源信号是否会对高压输电线路200造成威胁)，并将该安全信息和定位传感器103反馈的定位信息传输给收发器105。收发器105用于根据处理器109传输的信息并将该信息发送出去或用于接收信息(可以接受其它电力系统安全检测装置的信息或者接收其他信息)。超声距离传感器102、红外传感器104、收发器105、定位传感器103均与处理器109相连。
一般情况下，距离传感器102可能会检测到设备40英尺范围内的任何对象，同时，在30英尺范围内，处理器109会通过收发器或发射器105向操作员发出无线警报信号。当操作员位于收发器105传送信息范围之外时，位于传送信息范围之内的其它电力系统安全检测装置可能会通过自身的收发器105接收警报，然后重新发送信息。例如，一个装置与另一个装置之间间隔适当的网络(如互相间隔四分之一英里)可以以3G无线通讯的方式沿着传输线路传送警报，将警报信号传送给操作员或其它合适的接收者(如一个强大的发射机或通讯线路)。
本发明实施例的电力系统安全检测装置100，由于将多个传感器通过处理器109与收发器105相连，从而使高压线路的安全信息能够得道及时的反馈出去；并且，由于设置有定位传感器103，检查人员能够迅速的获知问题线路的位置，极大的方便了人员排查线路隐患，增强了电力系统的可靠性。另外，多个装置可以组成电力系统安全检测系统，从而解决了现有技术中安全检测不能组网，难以全面反馈安全信息的技术问题。
在上述实施例的基础上，本实施例的电力系统安全检测装置还包括：温度传感器和/或加速度传感器；温度传感器和/或加速度传感器也都与处理器109相连。温度传感器用于检测高压输电线路200的温度，以防止线路超负荷运行或者其它异常状况；加速度传感器用于检测高压输电线路200的倾斜和摇晃度，以检测线路在大风、暴雨等极端天气下的状态。
在上述实施例的基础上，进一步的，本实施例的电力系统安全检测装置还包括：感应式电源107；感应式电源107用于给超声距离传感器102、红外传感器104、收发器105、定位传感器103和处理器109提供工作所需的电流。感应式电源107一般包括一个感应发电机(通过与高压输电线路200的电磁感应产生电能)，以及一个存储电池(通过感应发电机给存储电池充电)。当然，感应式电源107也可以由太阳能电池代替。
在上述实施例的基础上，进一步的，收发器105可以为3G通讯收发器或无线电波信号传送器。
图3为本发明第一实施例的电力系统安全检测系统的结构图，图4为本发明另一实施例的电力系统安全检测系统的结构图。本发明还提供一种电力系统安全检测系统，包括：至少两个如上任一实施例中叙述的电力系统安全检测装置100；每个电力系统安全检测装置100均处于，相邻的电力系统安全检测装置100上收发器105的信号覆盖范围之内。另外，本实施例的系统还可以包括：操作员控制台500；操作员控制台500用于和每个电力系统安全检测装置100进行无线通讯连接；操作员控制台500上设置有用于和每个收发器105进行无线通讯的通讯基站。
具体如图3所示，有两个装置100a和100b,安装在高压输电线路200上，每一个装置都位于线路全长的中间，也就是位于传输线路铁塔400的中间，即每一段高压输电线路200的最低点。例如，传输线路铁塔400之间的距离可能为四分之一英里，两个装置100a和100b之间的距离也为四分之一英里。当然，这样的装置可能会增加或减少，这主要依赖于装置覆盖和传输范围的完整性。如图3所示，操作员控制台500可能在装置100a的传输范围之内，而不在100b的传输范围之内(假如装置的传输范围在四分之一英里与二分之一英里之间)。例如，对象300(本例中为一棵树)入侵了供电线路，装置100b可以检测到对象300的存在，并向操作员控制台500发出警报信号，随后装置100a会收到警报，并重新发送警报给操作员控制台500，这样操作员控制台就可以间接收到装置100b发送的警报了。
图4与图3类似，唯一的不同是传输线路上又多了两个传输线路铁塔400和第3个装置100c。需要指出的是，装置100c和装置100a和100b相比，距离操作员控制台最远。如图4所示，操作员控制台500可能在装置100a和100b的传输范围之内，而不在装置100c的传输范围之内。但是，装置100a和100b可能在装置100c的传输范围之内，因此，装置100c向操作员控制台500发出警报，是先将警报发送给装置100a或100b(或二者的组合)，随后一个或两个装置会接收到信息，紧接着会重新发送信息到操作员控制台。应该指出的是，在本实施例中，即使100a和100b中的一个装置发生故障(不能将其它装置的信息重新发送)，装置100c也可以将警报信息间接发送给操作员控制台。因此，在网络内部允许有一定的冗余和故障误差。
此外，装置也可以安装在其它的位置，例如，可以安装在接近地面上其它障碍物的地方，如建筑物或日益增长的植被。此外，装置的传输距离可能会更远，这就允许有更多的冗余空间存在，如发射器故障、装置之间传输范围的变化、装置之间距离的变化等不利因素都不需要网络做出更改。但是应注意对信息的控制与协调。例如，来自监视器的每一个信息(警报)都应被识别，并进行时间标记。这样，当网络中的其它监视器接收到信息之后，可以确定是否是已经收到(或发送)的信息，如果不是，则向网络中的其它监视器重新发送信息。这样可以促进网络信息的合理分配，减少不必要的重复。另外，可以在通讯中加入其它的条款，使它们更加的健全，并保证在不使用额外通讯资源的情况下，信息可以安全并完整地到达接收者手中。
另外，装置可以显示在一个地形图中，状态圈与它们的位置、状态一一对应。例如，状态可以用不同大小、形状、颜色的圈来表示；对不同的传感器也可以有不同的表示(如用来测量线路下方对象的距离、导体温度等的传感器)。例如，传输线路下方最近对象的距离可以用三个不同的颜色圈表示：绿色代表距离超过40英尺(超出检测范围)；黄色代表在30到40英尺之间(在检测范围内，但不能够直接检测)；红色代表少于30英尺(可以直接检测)。
上述描述的技术也可以用于测量传输线路附近任何对象的距离。例如，在某些实施例中，本线路与邻近传输线路的距离也可以被检测到，这样，当传输线路与另外传输线路的距离非常接近(在一场大风雪中)，以至于处在危险的距离范围内时，可以向操作员发出警报信号。但是这可能需要安装另一个超声距离传感器，用于测量线路侧面对象的距离，而不是线路下方对象的距离。对侧面的检测只能在短距离范围内，如绿色代表22英尺或更远(超出检测范围)、黄色代表18到22英尺之间、红色代表少于18英尺。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电力系统安全检测装置，用于安装在高压输电线路上，其特征在于，包括：
用于检测所述装置下方或侧向的物体与所述装置之间距离的超声距离传感器；
用于检测所述装置下方热源强度和热源运动的红外传感器；
用于定位所述装置所在地理位置并反馈定位信息的定位传感器；
以及，用于依据所述超声距离传感器和所述红外传感器反馈的信号以计算出安全信息，并将该安全信息和所述定位信息传输给收发器的处理器；
用于根据所述处理器传输的信息并将该信息发送出去或用于接收信息的所述收发器；
所述超声距离传感器、所述红外传感器、所述收发器、所述定位传感器均与所述处理器相连。
2.根据权利要求1所述的电力系统安全检测装置，其特征在于，所述装置还包括：用于检测所述高压输电线路温度的温度传感器；所述温度传感器与所述处理器相连。
3.根据权利要求2所述的电力系统安全检测装置，其特征在于，所述装置还包括：用于检测所述高压输电线路倾斜和摇晃度的加速度传感器，所述加速度传感器与所述处理器相连。
4.根据权利要求1-3任一所述的电力系统安全检测装置，其特征在于，所述装置还包括：用于给所述超声距离传感器、所述红外传感器、所述收发器、所述定位传感器以及所述处理器提供工作所需电流的感应式电源。
5.根据权利要求1-3任一所述的电力系统安全检测装置，其特征在于，所述定位传感器为GPS芯片。
6.根据权利要求1-3任一所述的电力系统安全检测装置，其特征在于，所述收发器为3G通讯收发器或无线电波信号传送器。
7.一种电力系统安全检测系统，其特征在于，包括：至少两个如权利要求1-6任一所述的电力系统安全检测装置；
每个所述电力系统安全检测装置均处于，相邻的所述电力系统安全检测装置上收发器的信号覆盖范围之内。
8.根据权利要求1所述的电力系统安全检测系统，其特征在于，所述系统还包括：用于和每个所述电力系统安全检测装置进行无线通讯连接的操作员控制台；所述操作员控制台上设置有用于和每个所述收发器进行无线通讯的通讯基站。
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