CN107102238A - 一种故障录波装置远程在线巡检平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种故障录波装置远程在线巡检平台，包括故障录波器、监控单元以及巡检单元，所述巡检单元包括架空轨道，所述架空轨道上设置轨道车，所述轨道车上设置传感器模块、控制模块、视频监测模块、第一通信模块和特高频全向传感器接收放大模块，所述轨道车上还设置自发电机构和故障定位机构，所述自发电机构与电能存储机构连接。本发明仅仅使用少量的传感器便可实现对整个电网信息以及设备信息的监测，对线路、通信设备以及传感器的使用量较少，且与电网线路的故障录波器相配合，对电网实现全方位的监测，对故障点及时快速查找定位。自带发电机构，通过振动发电与太阳能发电结合，保证电能的充足供应。

Description

一种故障录波装置远程在线巡检平台

技术领域

本发明涉及智能电网故障诊断技术领域，具体涉及一种故障录波装置远程在线巡检平台。

背景技术

电力系统的调度自动化是电网安全稳定运行的重要保证，随着其自动化水平的不断提高以及通信等技术的加盟，促进了网络层的EMS（能量管理系统）、SCADA系统（数据采集及监视控制），厂站端的SOE（事件顺序记录）、PDR（事故追忆记录）等配套设施的不断出现和改进。多年来，电力系统自动故障记录已成为分析系统事故，特别是分析继电保护动作行为的重要依据。尤其是以微机为基础的故障录波装置，能够记录电网故障发生前后电气量和状态变化过程信息，完整地反映故障后的瞬间变化及继电保护的动作行为，并有数据存档和数据再分析的能力。故障录波器用于电力系统，可在系统发生故障时，自动地、准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平均有着重要作用。故障录波器是提高电力系统安全运行的重要自动装置，当电力系统发生故障或振荡时，它能自动记录整个故障过程中各种电气量的变化。因为故障录波器的重要作用，其在电网中使用的越来越多，但是随着电网规模的高速发展，输电线路的数量呈现显著增长，在运维一体模式，对故障录波装置的巡视维护工作造成很大压力。

当前大部分输电线路已实现自动巡检，特别对于高压输电线路，按照规程规定每周不少于1 次。而以往有人巡检的输电线路则有正常巡视、交接班巡视等途径，相比较而言，无人值班故障录波装置巡视频度明显下降，造成录波装置故障不能及时发现、处理。实际运维工作中，存在故障后到监控单元打印波形，发现故障录波装置故障无法提供波形的情况。尤其针对远距离的输电线路，极大延误了故障的快速分析与应急处置。

申请号为201510017046.9的发明公开了一种基于调度电网的故障录波数据的双端故障测距系统，包括数据接口模块、数据库模块、数据分析模块和故障测距模块，所述数据接口模块、数据分析模块和故障测距模块均与所述数据库模块相连。本发明的双端故障测距系统，通过调度电网的故障录波数据，提取出故障前后的三相电压、电流，并运用变换矩阵转化成序电压、序电流，求实时线路参数，最后通过替代解一元二次方程的方法求取故障距离，从而减少运行人员抢修时间。但是该发明并未有现场巡检方式，与故障录波器的现场配合力度不够。

发明内容

本发明提供一种故障录波装置远程在线巡检平台，仅仅使用少量的传感器便可实现对整个电网信息以及设备信息的监测，对线路、通信设备以及传感器的使用量较少，现场不需要布置复杂的线路，并且采用架空的轨道，不会对电网后边的正常生产生活造成影响，且与电网线路的故障录波器相配合，对电网实现全方位的监测，对故障点及时快速查找定位，便于快速解决电网故障。且自带发电机构，通过振动发电与太阳能发电结合，保证电能的充足供应，发电机构的结构小巧，重量较轻，不会对轨道车造成太大的影响。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种故障录波装置远程在线巡检平台，包括设置在输电线路上的若干个故障录波器、设置在控制中心的监控单元以及沿所述输电线路设置的巡检单元，所述巡检单元包括沿所述输电线路设置的架空轨道，所述架空轨道上设置轨道车，所述轨道车上设置传感器模块、控制模块、视频监测模块、第一通信模块和特高频全向传感器接收放大模块，所述控制模块与传感器模块、视频监测模块、第一通信模块和特高频全向传感器接收放大模块连接，所述故障录波器通过第二通信模块与所述监控单元连接，所述轨道车上还设置自发电机构和故障定位机构，所述自发电机构与电能存储机构连接。

进一步的，所述控制模块包括单片机，所述第一通信模块和第二通信模块包括GPRS模块。

进一步的，所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、明火传感器、雨量传感器、风速传感器。

进一步的，所述视频监测模块包括设置在所述轨道车上的微型云台，所述微型云台上设置红外摄像头和红外热成像仪。

进一步的，所述监控单元包括工控机和数据库服务器，所述监控单元还设置VR视频眼镜，所述VR视频眼镜上设置三轴陀螺仪和三轴加速度计。

进一步的，所述特高频全向传感器接收放大模块包括全向宽带天线及其前置宽带放大器的集成体。

进一步的，所述前置宽带放大器的带宽为 1GHz，增益为 40dB。

进一步的，所述轨道车包括车体，所述车体两侧向下对应所述架空轨道设置导向轮，所述车体下方设置驱动轮，所述车体上设置所述传感器模块、控制模块、视频监测模块、第一通信模块和特高频全向传感器接收放大模块。

进一步的，所述故障定位机构包括所述车体侧面设置的横臂，所述横臂向下设置第一伸缩杆，所述第一伸缩杆的下端水平设置第二伸缩杆，所述第二伸缩杆的伸长方向为所述架空轨道的方向，所述第二伸缩杆的端部向上设置固定销，所述固定销上设置位置发送模块。

进一步的，所述位置发送模块包括所述安装盒，所述安装盒内设置第三通信模块和GPS模块，所述第三通信模块采用GPRS模块，所述安装盒的下表面对应所述固定销设置固定孔，所述安装盒的上表面设置粘结层。

进一步的，所述自发电机构包括振动发电模块和太阳能发电模块。

进一步的，所述振动发电模块包括所述车体后侧竖向设置的两根压电悬臂梁，所述压电悬臂梁的上端对应设置安装杆，所述安装杆上设置扭杆弹簧，两个所述扭杆弹簧之间设置第一滚轴，所述第一滚轴的两端缠绕设置第一拉绳，所述第一拉绳的下端设置上横杆，所述上横杆向下设置柔性挡风板，所述柔性挡风板下端设置下横杆，所述下横杆通过第二拉绳与第二滚轴连接，所述第二滚轴通过支架旋转设置在所述车体上表面，所述第二滚轴与驱动电机通过传动机构传动连接。

进一步的，所述太阳能发电模块包括所述柔性挡风板上设置的柔性太阳能电池板。

进一步的，所述电能存储机构包括充放电控制器和蓄电池，所述柔性太阳能电池板和压电悬臂梁通过所述充放电控制器与所述蓄电池连接，所述充放电控制器与传感器模块、控制模块、视频监测模块、第一通信模块和特高频全向传感器接收放大模块连接。

本发明提供了一种故障录波装置远程在线巡检平台，故障录波器可以对电网线路的故障进行录波，并将波形信息通过第二通信单元发送至监控单元，监控单元与巡检单元远程通信，对现场的情况进行监测，与故障录波器相互配合，能够快速寻找并定位故障点，减少故障的损失。巡检单元是可移动的，架空轨道沿电网线路架设，可以在杆塔之间建造或额外设立杆塔并架设，架空轨道上只需要轨道车，因此其承重等问题都很小，建造成本很低，所有东西可以预制，现场架设，并且不需要额外架线，也不用对大量的传感器进行调试，安装建造成本都会很低。传感器模块采用了温度传感器监测电网周边的环境温度、湿度传感器监测电网周边的环境湿度、明火传感器利用明火中的紫外线对电网周边是否发生火灾进行监测、雨量传感器可以对电网周边的降雨量进行监测、风速传感器对电网周边的环境风力进行监测，并与视频监测模块相互配合，对电网沿线的温度、湿度、火灾、降雨、风速、图像视频等进行监测，可以对线路覆冰、泥石流、地震、大风、洪水、火灾等事故实现监测，并将故障录波器录到故障波形时与监测到的其它信息向结合，快速诊断故障原因、快速寻找故障点并及时解决问题。

特高频全向传感器接收放大模块包括全向宽带天线及其前置宽带放大器的集成体，其通过旋转电机带动的旋转底盘来安装特高频全向传感器接收放大模块，在巡检单元巡检过程中可以接收输电线路电网电力设备缺陷放电所产生的电磁波，经所述前置宽带放大器放大以及后续的滤波处理后由控制模块计算其传播方向，从而实现对故障点的远近判断，最终寻找到故障点的具体位置，并将位置信息通过第一通信单元发送至监控单元。视频监测模块可以对现场的情况进行远程拍摄，方便工作人员在控制中心对现场的情况进行查看。轨道车上设置自发电机构和故障定位机构，当监测到故障点时，故障定位机构可以对故障点进行定位，且巡检单元可以继续往前移动，不耽误巡检单元的作业。自发电机构结构小巧，发电通过多种发电方式结合，保证电能的充足供应，使得该巡检单元可以免维护运行。电能存储机构可以将自发电机构产生的电能进行存储，并提供给巡检单元上的设备进行使用。

本发明仅仅使用少量的传感器便可实现对整个电网信息以及设备信息的监测，对线路、通信设备以及传感器的使用量较少，现场不需要布置复杂的线路，并且采用架空的轨道，不会对电网后边的正常生产生活造成影响，且与电网线路的故障录波器相配合，对电网实现全方位的监测，对故障点及时快速查找定位，便于快速解决电网故障。且自带发电机构，通过振动发电与太阳能发电结合，保证电能的充足供应，发电机构的结构小巧，重量较轻，不会对轨道车造成太大的影响。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描述：

图1是本发明故障录波装置远程在线巡检平台的系统结构图；

图2是本发明故障录波装置远程在线巡检平台的结构示意图；

图3是本发明故障定位机构的结构示意图；

图4是本发明自发电机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图4对本发明技术方案进一步展示，具体实施方式如下：

实施例一

如图1和图2所示：本实施例提供了一种故障录波装置远程在线巡检平台，包括设置在输电线路上的若干个故障录波器2、设置在控制中心的监控单元3以及沿所述输电线路设置的巡检单元8，所述巡检单元8包括沿所述输电线路设置的架空轨道19，所述架空轨道19上设置轨道16车，所述轨道车16上设置传感器模块10、控制模块18、视频监测模块、第一通信模块17和特高频全向传感器接收放大模块，所述控制模块18与传感器模块10、视频监测模块、第一通信模块17和特高频全向传感器接收放大模块连接，所述故障录波器2通过第二通信模块1与所述监控单元3连接，所述轨道车19上还设置自发电机构和故障定位机构，所述自发电机构与电能存储机构连接。所述传感器模块10包括温度传感器、湿度传感器、明火传感器、雨量传感器、风速传感器。

故障录波器可以对电网线路的故障进行录波，并将波形信息通过第二通信单元发送至监控单元，监控单元与巡检单元远程通信，对现场的情况进行监测，与故障录波器相互配合，能够快速寻找并定位故障点，减少故障的损失。巡检单元是可移动的，架空轨道沿电网线路架设，可以在杆塔之间建造或额外设立杆塔并架设，架空轨道上只需要轨道车，因此其承重等问题都很小，建造成本很低，所有东西可以预制，现场架设，并且不需要额外架线，也不用对大量的传感器进行调试，安装建造成本都会很低。传感器模块采用了温度传感器监测电网周边的环境温度、湿度传感器监测电网周边的环境湿度、明火传感器利用明火中的紫外线对电网周边是否发生火灾进行监测、雨量传感器可以对电网周边的降雨量进行监测、风速传感器对电网周边的环境风力进行监测，并与视频监测模块相互配合，对电网沿线的温度、湿度、火灾、降雨、风速、图像视频等进行监测，可以对线路覆冰、泥石流、地震、大风、洪水、火灾等事故实现监测，并将故障录波器录到故障波形时与监测到的其它信息向结合，快速诊断故障原因、快速寻找故障点并及时解决问题。

特高频全向传感器接收放大模块包括全向宽带天线及其前置宽带放大器的集成体，其通过旋转电机带动的旋转底盘来安装特高频全向传感器接收放大模块，在巡检单元巡检过程中可以接收输电线路电网电力设备缺陷放电所产生的电磁波，经所述前置宽带放大器放大以及后续的滤波处理后由控制模块计算其传播方向，从而实现对故障点的远近判断，最终寻找到故障点的具体位置，并将位置信息通过第一通信单元发送至监控单元。视频监测模块可以对现场的情况进行远程拍摄，方便工作人员在控制中心对现场的情况进行查看。轨道车上设置自发电机构和故障定位机构，当监测到故障点时，故障定位机构可以对故障点进行定位，且巡检单元可以继续往前移动，不耽误巡检单元的作业。自发电机构结构小巧，发电通过多种发电方式结合，保证电能的充足供应，使得该巡检单元可以免维护运行。电能存储机构可以将自发电机构产生的电能进行存储，并提供给巡检单元上的设备进行使用。

所述控制模块18包括单片机，所述第一通信模块17和第二通信模块1包括GPRS模块。单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。第一通信模块和第二通信模块包括GPRS模块，该通信模块传输距离远且能实现无线传输数据，用于对电网数据的传输极为方便。

所述视频监测模块包括设置在所述轨道车16上的微型云台13，所述微型云台13上设置红外摄像头11和红外热成像仪12。

所述监控单元3包括工控机和数据库服务器，所述监控单元3还设置VR视频眼镜，所述VR视频眼镜上设置三轴陀螺仪和三轴加速度计。

视频监测模块针对电网沿线进行图像视频监测，采用了红外摄像头和红外热成像仪，分别对图像视频以及红外热成像监测，一方面代替工作人员进行巡检，另一方面可以对较大范围内的温度进行监测，提前发现火灾隐患，能够监测到线路是否发生短路升温、远方是否明火燃烧等情况，监测的距离较远，且这两个设备设置在微型云台上，微型云台采用两轴云台，能够被操控实现对每个角度进行观察。与视频监测模块相配合的在监控单元设置VR视频眼镜，且通过在VR视频眼镜设置三轴陀螺仪和三轴加速度计，能够时刻监测眼镜的偏转角度，工控机将该角度信息转换为控制信息发送至微型云台，以此来模拟使用者的头部运动，这样使用者不仅能够清晰的看到现场画面，且通过三轴陀螺仪和三轴加速度计与微型云台的配合，使得使用者有种代入感，监测更加随心所欲，更好的替代电网沿线的人工巡检方式。

所述特高频全向传感器接收放大模块包括全向宽带天线15及其前置宽带放大器14的集成体。所述前置宽带放大器14的带宽为 1GHz，增益为 40dB。特高频全向传感器接收放大模块包括全向宽带天线及其前置宽带放大器的集成体，在移动式监测单元巡检过程中可以接收输电线路电网电力设备缺陷放电所产生的电磁波，经所述前置宽带放大器放大以及后续的滤波处理后由控制模块计算其传播方向，从而实现对故障点的远近判断，最终寻找到故障点的具体位置，并将位置信息通过第一通信单元发送至监控单元。

实施例二

如图3所示：其与实施例一的区别在于：

所述轨道车16包括车体21，所述车体21两侧向下对应所述架空轨道19设置导向轮20，所述车体21下方设置驱动轮22，所述车体21上设置所述传感器模块10、控制模块18、视频监测模块、第一通信模块17和特高频全向传感器接收放大模块。轨道车两侧设置导向轮可以对轨道车进行更好的固定，避免其从架空轨道上掉落，驱动轮带动轨道车进行行走。

所述故障定位机构包括所述车体21侧面设置的横臂27，所述横臂27向下设置第一伸缩杆28，所述第一伸缩杆28的下端水平设置第二伸缩杆26，所述第二伸缩杆26的伸长方向为所述架空轨道19的方向，所述第二伸缩杆26的端部向上设置固定销29，所述固定销29上设置位置发送模块。所述位置发送模块包括所述安装盒47，所述安装盒47内设置第三通信模块24和GPS模块25，所述第三通信模块24采用GPRS模块，所述安装盒47的下表面对应所述固定销29设置固定孔30，所述安装盒47的上表面设置粘结层23。故障定位机构可以对故障点进行定位，安装盒通过固定销与固定孔的配合安装在第二伸缩杆上，当发现故障位置时，第一伸缩杆收缩，第二伸缩杆伸长，使得安装盒位于架空轨道的下方并向架空轨道的下表面运动，安装盒上方设置粘结层，在安装盒运动到与架空轨道下表面接触时，安装盒便可以粘接在架空轨道上，此时第一伸缩杆伸长，便可以将固定销退出。安装盒内设置的第三通信模块和GPS模块可以对当前的地点进行定位，并将位置信息发送至监控单元。

实施例三

如图4所示：其与实施例一的区别在于：

所述自发电机构包括振动发电模块和太阳能发电模块。所述振动发电模块包括所述车体21后侧竖向设置的两根压电悬臂梁31，所述压电悬臂梁31的上端对应设置安装杆33，所述安装杆33上设置扭杆弹簧34，两个所述扭杆弹簧34之间设置第一滚轴35，所述第一滚轴35的两端缠绕设置第一拉绳36，所述第一拉绳36的下端设置上横杆37，所述上横杆37向下设置柔性挡风板38，所述柔性挡风板38下端设置下横杆40，所述下横杆40通过第二拉绳41与第二滚轴42连接，所述第二滚轴42通过支架32旋转设置在所述车体21上表面，所述第二滚轴42与驱动电机44通过传动机构43传动连接。所述太阳能发电模块包括所述柔性挡风板38上设置的柔性太阳能电池板39。

自发电机构采用两种发电方式，在不同的天气条件下都能够发电。压电悬臂梁的顶端通过安装杆和扭杆弹簧来设置第一滚轴，这样第一滚轴存在一个旋转的力度，第一滚轴上缠绕第一拉绳，第一拉绳下端设置上横杆，上横杆通过柔性挡风板设置下横杆，下横杆通过第二拉绳与第二滚轴连接，第二滚轴可以被驱动电机驱动旋转，在需要发电时将第二滚轴旋转，下横杆向下移动使得柔性挡风板撑开，截留风力引起压电悬臂梁振动从而发电，当轨道车移动不需要发电时驱动电机带动第二滚轴反向旋转，第二拉绳不提供向下的拉力，柔性挡风板在扭杆弹簧对第一滚轴提供的旋转力的作用下缠绕在第一滚轴上，不会截留风力而影响到轨道车的移动。

所述电能存储机构包括充放电控制器45和蓄电池46，所述柔性太阳能电池板39和压电悬臂梁31通过所述充放电控制器45与所述蓄电池46连接，所述充放电控制器45与传感器模块10、控制模块18、视频监测模块、第一通信模块17和特高频全向传感器接收放大模块连接。充放电控制器有多个输入和输出，且可以追踪最大发电效率区间，提高发电量，也便于对各个设备提供不同电压等级的电能。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种故障录波装置远程在线巡检平台，其特征在于：包括设置在输电线路上的若干个故障录波器、设置在控制中心的监控单元以及沿所述输电线路设置的巡检单元，所述巡检单元包括沿所述输电线路设置的架空轨道，所述架空轨道上设置轨道车，所述轨道车上设置传感器模块、控制模块、视频监测模块、第一通信模块和特高频全向传感器接收放大模块，所述控制模块与传感器模块、视频监测模块、第一通信模块和特高频全向传感器接收放大模块连接，所述故障录波器通过第二通信模块与所述监控单元连接，所述轨道车上还设置自发电机构和故障定位机构，所述自发电机构与电能存储机构连接。

2.如权利要求1所述的故障录波装置远程在线巡检平台，其特征在于：所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、明火传感器、雨量传感器、风速传感器。

3.如权利要求1所述的故障录波装置远程在线巡检平台，其特征在于：所述视频监测模块包括设置在所述轨道车上的微型云台，所述微型云台上设置红外摄像头和红外热成像仪。

4.如权利要求1所述的故障录波装置远程在线巡检平台，其特征在于：所述监控单元包括工控机和数据库服务器，所述监控单元还设置VR视频眼镜，所述VR视频眼镜上设置三轴陀螺仪和三轴加速度计。

5.如权利要求1所述的故障录波装置远程在线巡检平台，其特征在于：所述特高频全向传感器接收放大模块包括全向宽带天线及其前置宽带放大器的集成体。

6.如权利要求5所述的故障录波装置远程在线巡检平台，其特征在于：所述前置宽带放大器的带宽为 1GHz，增益为 40dB。

7.如权利要求1所述的故障录波装置远程在线巡检平台，其特征在于：所述轨道车包括车体，所述车体两侧向下对应所述架空轨道设置导向轮，所述车体下方设置驱动轮，所述车体上设置所述传感器模块、控制模块、视频监测模块、第一通信模块和特高频全向传感器接收放大模块。

8.如权利要求7所述的故障录波装置远程在线巡检平台，其特征在于：所述故障定位机构包括所述车体侧面设置的横臂，所述横臂向下设置第一伸缩杆，所述第一伸缩杆的下端水平设置第二伸缩杆，所述第二伸缩杆的伸长方向为所述架空轨道的方向，所述第二伸缩杆的端部向上设置固定销，所述固定销上设置位置发送模块。

9.如权利要求8所述的故障录波装置远程在线巡检平台，其特征在于：所述位置发送模块包括所述安装盒，所述安装盒内设置第三通信模块和GPS模块，所述第三通信模块采用GPRS模块，所述安装盒的下表面对应所述固定销设置固定孔，所述安装盒的上表面设置粘结层。

10.如权利要求9所述的故障录波装置远程在线巡检平台，其特征在于：所述自发电机构包括振动发电模块和太阳能发电模块。