CN107727997A - 一种输电线路在线巡视飞行监测系统 - Google Patents

一种输电线路在线巡视飞行监测系统 Download PDF

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    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link

Abstract

本发明公开了一种输电线路在线巡视飞行监测系统，包括巡视指挥车和飞行器，其中，所述的巡视指挥车沿固定的输电线路运动，在指定的某一区域内控制飞行器运动；所述的巡视指挥车内设置遥控收发装置、指挥操作系统、无线数据视频图像采集系统、发电机以及计算机；其中，所述的遥控收发装置控制所述的飞行器在预设的时刻将采集的数据传输至无线数据采系统中；所述的无线数据采集系统将飞行器的数据接收后，传输至所述的计算机中。本发明采用冗余判定方式对输电线路的故障发生位置及飞行器偏离位置进行测定，判定方式精准；采用拍摄视频的方式进行判定，视频数据可以通过数字判定方式处理，也可以直接通过图片对比的方式进行判定，判定方式比较直观。

Description

一种输电线路在线巡视飞行监测系统
技术领域
本发明涉及输电线路监测、管控技术领域，尤其涉及一种输电线路在线巡视飞行监测系统。
背景技术
近年以来，随着电力系统的发展，目前我国的高压输电线路的总长度不断增加，覆盖范围不断扩大，为保证输电线路及其设备的安全，电力系统输电线路日常巡视一个重要环节。但高压输电线路人工巡视工作量强度大、巡视成本高，且在复杂地理环境、恶劣气候条件下将大大增加人工巡视的难度；直升机巡视虽然可提高巡线效率，但其对气候条件、地理环境要求严格，且存在飞行安全隐患。另外，无论是人工巡视还是直升机巡视，一方面定期巡视造成的巡视过度或漏失往往引起经济损失或运行可靠性降低，另一方面其无法随时监视输电线路的状态。
针对输电线路运行状态在线监测已开展了多方面的研究工作，主要包括电气类监测、机械类监测和运行环境监测等类型。但这些状态监测系统受限于特定的监测目标，监测手段有限，难以全面准确地反映线路运行状态，不能满足线路巡视的要求，且功能扩展困难；另一方面，这些监测系统受制于GPRS或CDMA信息通信技术，存在传输数据容量小，安全可靠性差等缺点，也不能满足线路巡视所需状态量的实时监测要求。由于这些线路状态监测系统与输电线路日常巡视等任务脱节，利用率不高，经济效益较低。
因此，需要结合电力部门输电线路日常巡视的实际需求，寻找一种自动巡视的输电线路在线巡视系统；并且能够持续使用，节约能源；并能够在适当的检测位置停止对可能发生问题的事故进行适应性检测。
为了解决上述的缺陷，本发明者设计一套一种输电线路在线巡视飞行监测系统。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种输电线路在线巡视飞行监测系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种输电线路在线巡视飞行监测系统,包括巡视指挥车和飞行器，其中，所述的巡视指挥车沿固定的输电线路运动，在指定的某一区域内控制飞行器运动；
所述的巡视指挥车内设置遥控收发装置、指挥操作系统、无线数据采集系统、发电机以及计算机；其中，所述的遥控收发装置控制所述的飞行器在预设的时刻将采集的数据传输至无线数据采集系统中；所述的无线数据采集系统将飞行器的数据接收后，传输至所述的计算机中；
所述的计算机对采集的数据进行分析处理，对其中的数字信号进行分析处理；对其中的视频信息进行分析判定，根据巡视结果，判定输电线路中存在的故障及缺陷。
所述的指挥操作系统在计算机的控制下，控制飞行器的启停和加减速，以及在指定的位置停留拍摄；并且，控制飞行器在距离输电线路预设距离飞行；
所述的发电机向飞行器和各种用电设备供电，其设置在巡视指挥车内；
在飞行器停止飞行后，所述的飞行器停在巡视指挥车内；
所述的飞行器每两小时返回巡视指挥车内充电一次；
所述的飞行器内设置有电机螺旋桨、充电电池、光伏板、高清摄像头、GPS定位系统及数据采集装置，还包括设置在飞行器上的距离检测单元；
所述的电机螺旋桨驱动飞行器飞行，所述的充电电池为所述的各种用电设备供电，所述的高清摄像头拍摄输电线路的视频信息并将其传输至数据采集装置中；所述的光伏板吸收太阳能并转化成电能向所述的充电电池供电；
所述的距离检测单元包括设置飞行器外侧面的若干位置传感器，实时检测飞行器距离输电线路的位置，并将其传输至数据采集装置中；
所述的数据采集装置将采集的视频信息、位置信息、电量信息进行编码及整理后，传输至所述的巡视指挥车内的无线数据采集系统中。所述的飞行器在初次使用时，对于架设完好的输电线路进行巡航，通过巡航过程采集输电线路所有的视频图像，输电线路长度，铁塔电杆编号，输电线路名称信息；所述的飞行器通过无线数据采集系统传输至计算机内进行存储，作为再次检测的比对信息；
飞行器正常自动巡视输电线路时可以根据输电线路上的名称标记，与储存在计算机内数据对比，自动识别输电线是否存在故障。
进一步地，所述的无线数据采集系统，包括对数据进行处理的一分 组单元和一存储单元，所述的分组单元在第一次接收到触摸信号的触发后，获取后续的电流信号时，以连续的N1时间为一周期进行采样，连续采样M1个周期，在每一周期内取一瞬时值c，按照下述公式进行计算得出平均电流值Cm，
式中，c表示任意周期内的一电流瞬时值，Cm0k表示在N1时间内的电流平均幅值，Cm表示计算所得平均电流值，N1表示每次取样的时间周期，M1表示取样次数，w表示信号传输频率；
所述的无线数据采集系统经上述计算所得的平均电流值Cm与设置在存储单元单元内的标准阈值进行比较，判定输电线路的状态。
进一步地，所述的计算机内设置有比较模块，所述的比较模块每次选择三组数据进行处理，在选择时，分别获取每组的数值，共获取(N-1)组数值；最终获取的(N-1)组重合度值，计算获取平均值；
所述的比较模块根据下述公式判定每组的重合度值：
第一、二两组的电流重合度量P21，
式中，P21表示每两组电流的重合度值，i1表示第一电流传感器的实时采样值，i2表示第二电流传感器的实时采样值；i3表示第三电流传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算。
进一步地，所述比较模块内设置有一额定电容量阈值P0；所述比较模块将所述计算所得的两两实际电流值绝对值差值与额定电流值阈值P0进行比对，若所述实际电流值绝对值差值小于阈值，则断定其中两组采样的位置处的电流值有一定差距；将所有计算所得实际电流值分别与实际电流值阈值P0进行比对，则可断定确定的某一组电流采集处的电流异常。
与现有相比本发明的有益效果在于：本发明采用冗余判定方式对输电线路的故障发生位置及飞行器偏离位置进行测定，判定方式精准；采用拍摄视频的方式进行判定，视频数据可以通过数字判定方式处理，也可以直接通过图片对比的方式进行判定，判定方式比较直观。
本发明采用移动的巡视指挥车在指定区域内巡逻，并在该区域内使用飞行器进行检测，可以在任意的区域内进行长时间的检测，检测的范围大。
本发明同样采取冗余判定的方式对飞行器的位置进行精准控制，距离检测系统也是保证飞行器与输电线路之间安全距离防止飞行器碰触输电线路造成短路事故。
在偏离预设的飞行轨迹的情况下，拍照数据不够准确，需要调整飞行器的位置，计算机通过实时检测的数据进行比较，控制指挥操作系统对飞行器的位置实时进行调整，提高检测的准确性。
输电线路的巡检是一项非常详实精细的工作，需要能够发现并识别导线上的雷击痕迹、断股、异物；线夹有无松脱发热；绝缘子闪络、污秽。
本发明采用无人机巡线，使用无线遥控无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。无人机可携带可见光、红外热成像和紫外线成像等设备对输电线路进行高精度检测，高精度的无人机还能进行定点悬停检测，既克服了地面巡线班组距离太远和观测视场角太小的难题，也解决了有人直升机巡线的费用高、安全性差、精度低等问题。
附图说明
图1为本发明的输电线路在线巡视飞行监测系统的结构示意图；
图2为本发明的飞行器的数据处理功能框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1所示，本发明输电线路在线巡视飞行监测系统的结构示意图，该系统包括巡视指挥车2和飞行器1，其中，所述的巡视指挥车沿固定的输电线路运动，在指定的某一区域内控制飞行器1运动。
在巡视指挥车2内也可以人工通过计算机模拟操作飞行器，对飞行器进行人工控制和自动控制相结合。
所述的巡视指挥车2装载飞行器1。
所述的巡视指挥车内设置遥控收发装置、指挥操作系统、无线数据采集系统、发电机以及计算机；其中，所述的遥控收发装置控制所述的 飞行器1在预设的时刻将采集的数据传输至无线数据采集系统中；所述的无线数据采集系统将飞行器1的数据接收后，传输至所述的计算机中；
所述的计算机对采集的数据进行分析处理，对其中的数字信号进行分析处理；对其中的视频信息进行分析判定，根据巡视结果，判定输电线路中存在的故障及缺陷。
所述的指挥操作系统在计算机的控制下，控制飞行器1的启停和加减速，以及在指定的位置停留拍摄；并且，控制飞行器1在距离输电线路预设距离飞行。
所述的发电机向飞行器1和各种用电设备供电，其设置在巡视指挥车1内。
在飞行器停止飞行后，所述的飞行器停在巡视指挥车1内。
所述的飞行器1每两小时返回巡视指挥车1内充电一次，巡航距离10公里。
所述的飞行器1内设置有电机螺旋桨、充电电池、光伏板14、高清摄像头13、GPS定位系统15及数据采集装置12，还包括设置在飞行器1上的距离检测单元。
所述的电机螺旋桨驱动飞行器飞行，所述的充电电池为所述的各种用电设备供电，防止飞行器因故障失联。
所述的高清摄像头13拍摄输电线路的视频信息并将其传输至数据采集装置12中；所述的光伏板14吸收太阳能并转化成电能向所述的充电电池供电；
所述的距离检测单元包括设置飞行器1外侧面的若干位置传感器，实时检测飞行器距离输电线路的位置，并将其传输至数据采集装置12中；
所述的数据采集装置12将采集的视频信息、位置信息、电量信息进行编码及整理后，传输至所述的巡视指挥车2内的无线数据采集系统中；
所述的GPS定位系统，对飞行器的位置实时点位。
在本发明实施例中，所述的飞行器在初次使用时，对于架设完好的输电线路进行巡航，通过巡航过程采集输电线路所有的视频图像，输电线路长度，铁塔电杆编号，输电线路名称信息；所述的飞行器通过无线数据采集系统传输至计算机内进行存储，作为再次检测的比对信息。
飞行器正常自动巡视输电线路时可以根据输电线路上的名称标记，与储存在计算机内数据对比，自动识别输电线是否存在故障。
在本发明实施例中，所述的飞行器上还设置有红外线测温装置，用来检测、避雷线、绝缘子、导线连接头，金具，断路器，是否因氧化接触不良、发热情况；确保飞行器的安全性能。
本发明实施例的数据采集装置12包括导入模块、组建模块和验证模 块，导入模块将各种电压值、电流值、电功率值进行数据解析并转换，按照预设的格式进行导入；
所述的组件模块，组建模型化的比特率集合Rb；
所述的验证模块基于模型验证规则进行单元验证；所述验证规则是通过数学表达式进行验证，所述表达式分别为：
式中Rb为比特率集合，RB为波特率集合，A为常数,所述比特率集合Rb表示的是每秒钟传送的二进制位数，所述波特率集合RB表示的是信号每秒钟变换的次数，因此，当Rb＞RB时，所述验证规则遵循所述公式(1)，由于传输的二进制位数的速度大于信号变化的次数，使得所述验证的过程加快，缩短了验证的时间，达到省时的目的。
当Rb≤RB时，所述验证规则遵循所述公式(2)，由于传输的二进制位数的速度小于或等于信号变化的次数，有公式可知，Rb大于1倍的RB，故使得所述验证过程加快，缩短验证时间，达到省时的目的。
经过数据采集装置12的数据处理，在数据传输过程中，数据传输速度快；通过数据网络的验证以及后期监控终端的恢复还原，数据传输的精度提高，尤其适合处理多种参数的监控。
所述的无线数据采集系统，包括对数据进行处理的一分组单元和一存储单元，所述的分组单元在第一次接收到触摸信号的触发后，获取后续的电流信号时，以连续的N1时间为一周期进行采样，连续采样M1个周期，在每一周期内取一瞬时值c，按照下述公式进行计算得出平均电流值Cm，
式中，c表示任意周期内的一电流瞬时值，Cm0k表示在N1时间内的电流平均幅值，Cm表示计算所得平均电流值，N1表示每次取样的时间周期，M1表示取样次数，w表示信号传输频率。
所述的无线数据采集系统经上述计算所得的平均电流值Cm与设置在存储单元单元内的标准阈值进行比较，判定输电线路的状态。在本发明中，所述的计算机内设置有标准阈值C，当平均电流值Cm＞C时，则说明输电线路存在故障或者飞行器的距离超过了预设的标准，飞行器的位 置需要进行纠正。
所述的计算机内设置有比较模块，所述的比较模块每次选择三组数据进行处理，在选择时，分别获取每组的数值，共获取(N-1)组数值；最终获取的(N-1)组重合度值，计算获取平均值。
所述的比较模块根据下述公式判定每组的重合度值：
第一、二两组的电流重合度量P21，
式中，P21表示每两组电流的重合度值，i1表示第一电流传感器的实时采样值，i2表示第二电流传感器的实时采样值；i3表示第三电流传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算。
所述的比较模块根据下述公式判定每组的重合度值：
第一、三两组的电流重合度量P31，
式中，P31表示每两组电流的重合度值，i1表示第一电流传感器的实时采样值，i2表示第二电流传感器的实时采样值；i3表示第三电流传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算。
第二、三两组的电流重合度量P23，
式中，P21表示每两组电流的重合度值。i1表示第一电流传感器的实时采样值，i2表示第二电流感器的实时采样值；i3表示第三电流传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算。
所述比较模块内设置有一额定电容量阈值P0；所述比较模块将所述计算所得的两两实际电流值绝对值差值与额定电流值阈值P0进行比对，若所述实际电流值绝对值差值小于阈值，则断定其中两组采样的位置处的电流值有一定差距；将所有计算所得实际电流值分别与实际电流值阈值P0进行比对，则可断定确定的某一组电流采集处的电流异常。
因此可断定该处的输电线路出现问题，或者在该处的飞行器1的位置 距离输电线路的距离超过阈值，需要对飞行器进行调整。
本发明采用冗余判定方式对输电线路的故障发生位置及飞行器偏离位置进行测定，判定方式精准；采用拍摄视频的方式进行判定，视频数据可以通过数字判定方式处理，也可以直接通过图片对比的方式进行判定，判定方式比较直观。
本发明采用移动的巡视指挥车2在指定区域内巡逻，并在该区域内使用飞行器进行检测，可以在任意的区域内进行长时间的检测，检测的范围大。
本发明同样采取冗余判定的方式对飞行器的位置进行精准控制，在偏离预设的飞行轨迹的情况下，拍照数据不够准确，需要调整飞行器的位置，计算机通过实时检测的数据进行比较，控制指挥操作系统对飞行器的位置实时进行调整，提高检测的准确性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种输电线路在线巡视飞行监测系统,其特征在于，包括巡视指挥车和飞行器，其中，所述的巡视指挥车沿固定的输电线路运动，在指定的某一区域内控制飞行器运动；
所述的巡视指挥车内设置遥控收发装置、指挥操作系统、无线数据采集系统、发电机以及计算机；其中，所述的遥控收发装置控制所述的飞行器在预设的时刻将采集的数据传输至无线数据采集系统中；所述的无线数据采集系统将飞行器的数据接收后，传输至所述的计算机中；
所述的计算机对采集的数据进行分析处理，对其中的数字信号进行分析处理；对其中的视频信息进行分析判定，根据巡视结果，判定输电线路中存在的故障及缺陷。
所述的指挥操作系统在计算机的控制下，控制飞行器的启停和加减速，以及在指定的位置停留拍摄；并且，控制飞行器在距离输电线路预设距离飞行；
所述的发电机向飞行器和各种用电设备供电，其设置在巡视指挥车内；
在飞行器停止飞行后，所述的飞行器停在巡视指挥车内；
所述的飞行器每两小时返回巡视指挥车内充电一次；
所述的飞行器内设置有电机螺旋桨、充电电池、光伏板、高清摄像头、GPS定位系统及数据采集装置，还包括设置在飞行器上的距离检测单元；
所述的电机螺旋桨驱动飞行器飞行，所述的充电电池为所述的各种用电设备供电，所述的高清摄像头拍摄输电线路的视频信息并将其传输至数据采集装置中；所述的光伏板吸收太阳能并转化成电能向所述的充电电池供电；
所述的距离检测单元包括设置飞行器外侧面的若干位置传感器，实时检测飞行器距离输电线路的位置，并将其传输至数据采集装置中；
所述的数据采集装置将采集的视频信息、位置信息、电量信息进行编码及整理后，传输至所述的巡视指挥车内的无线数据采集系统中；
所述的飞行器在初次使用时，对于架设完好的输电线路进行巡航，通过巡航过程采集输电线路所有的视频图像，输电线路长度，铁塔电杆编号，输电线路名称信息；所述的飞行器通过无线数据采集系统传输至计算机内进行存储，作为再次检测的比对信息；
飞行器正常自动巡视输电线路时可以根据输电线路上的名称标记，与储存在计算机内数据对比，自动识别输电线是否存在故障。
2.根据权利要求1所述的输电线路在线巡视飞行监测系统,其特征在于，所述的无线数据采集系统，包括对数据进行处理的一分组单元和一存储单元，所述的分组单元在第一次接收到触摸信号的触发后，获取后续的电流信号时，以连续的N1时间为一周期进行采样，连续采样M1个周期，在每一周期内取一瞬时值c，按照下述公式进行计算得出平均电流值Cm，
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式中，c表示任意周期内的一电流瞬时值，Cm0k表示在N1时间内的电流平均幅值，Cm表示计算所得平均电流值，N1表示每次取样的时间周期，M1表示取样次数，w表示信号传输频率；
所述的无线数据采集系统经上述计算所得的平均电流值Cm与设置在存储单元单元内的标准阈值进行比较，判定输电线路的状态。
3.根据权利要求1所述的输电线路在线巡视飞行监测系统,其特征在于，所述的计算机内设置有比较模块，所述的比较模块每次选择三组数据进行处理，在选择时，分别获取每组的数值，共获取(N-1)组数值；最终获取的(N-1)组重合度值，计算获取平均值；
所述的比较模块根据下述公式判定每组的重合度值：
第一、二两组的电流重合度量P21，
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式中，P21表示每两组电流的重合度值，i1表示第一电流传感器的实时采样值，i2表示第二电流传感器的实时采样值；i3表示第三电流传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算。
4.根据权利要求3所述的输电线路在线巡视飞行监测系统,其特征在于，所述比较模块内设置有一额定电容量阈值P0；所述比较模块将所述计算所得的两两实际电流值绝对值差值与额定电流值阈值P0进行比对，若所述实际电流值绝对值差值小于阈值，则断定其中两组采样的位置处的电流值有一定差距；将所有计算所得实际电流值分别与实际电流值阈值P0进行比对，则可断定确定的某一组电流采集处的电流异常。
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