CN107801171A - 用于架空输电线路的监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于架空输电线路的监测装置，包括数据采集装置、监测预警终端和智能终端，所述数据采集装置采集输电线路参数信息，并将采集到的输电线路参数信息发送到所述监测预警终端，所述监测预警终端用于接收、存储、显示输电线路参数信息，并将输电线路参数信息与正常阈值进行比较，若超过正常阈值，则输出报警信号；所述的智能终端通过通信网络与监测预警终端连接，用于实时访问监测预警终端中的输电线路参数信息。本发明利用无线传感器网络技术实现了架空输电线路的无线监测。

Description

用于架空输电线路的监测装置
技术领域
本发明涉及输电线路监测技术领域，具体涉及用于架空输电线路的监测装置。
背景技术
随着工业化、城镇化进程不断加快，电力需求持续增长，一个坚强、可靠的现代化大电网对于保障国家能源安全，在更大范围内优化能源配置，具有不可替代的作用。建设具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的坚强智能电网是安全、可靠、高效输电的保障，是电力科学发展的方向，对电网的监测也尤其重要。作为电力输送纽带的输电线路具有分散性大、距离长、难以巡视及维护等特点，因此对输电线路本体及周边环境以及气象参数进行远程监测成为一项迫切工作。
发明内容
针对上述问题，本发明提供用于架空输电线路的监测装置。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了用于架空输电线路的监测装置，包括数据采集装置、监测预警终端和智能终端，所述数据采集装置采集输电线路参数信息，并将采集到的输电线路参数信息发送到所述监测预警终端，所述监测预警终端用于接收、存储、显示输电线路参数信息，并将输电线路参数信息与正常阈值进行比较，若超过正常阈值，则输出报警信号；所述的智能终端通过通信网络与监测预警终端连接，用于实时访问监测预警终端中的输电线路参数信息。
本发明的有益效果为：利用无线传感器网络技术实现了架空输电线路监测，并在输电线路参数信息异常时进行报警，便于相关人员进行远程监控。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1本发明的结构框图；
图2是本发明监测预警终端的连接框图。
附图标记：
数据采集装置1、监测预警终端2、智能终端3、数据接收模块10、数据处理模块20、异常报警模块30。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本实施例提供的用于架空输电线路的监测装置，包括数据采集装置1、监测预警终端2和智能终端3，所述数据采集装置1采集输电线路参数信息，并将采集到的输电线路参数信息发送到所述监测预警终端2，所述监测预警终端2用于接收、存储、显示输电线路参数信息，并将输电线路参数信息与正常阈值进行比较，若超过正常阈值，则输出报警信号；所述的智能终端3通过通信网络与监测预警终端2连接，用于实时访问监测预警终端2中的输电线路参数信息。
在一个实施例中，如图2所示，所述监测预警终端2包括数据接收模块10、数据处理模块20、异常报警模块30，所述数据接收模块10与所述数据处理模块20连接，所述数据处理模块20与所述异常报警模块30连接。
在一个实施例中，所述的数据采集装置1包括传感器节点、无线传感器网络汇聚节点，传感器节点用于对输电线路参数信息进行采集；所述的无线传感器网络汇聚节点与监测预警终端2通信，用于接收采集到的输电线路参数信息并进行处理转发。
在一个实施例中，所述的传感器节点通过分簇路由协议动态地产生成员监测节点、簇头节点，最终形成自组织网络，其中，所述的簇头节点对簇内的成员监测节点进行管理，收集簇内成员监测节点发送的输电线路参数信息并进行数据融合处理。
在一个实施例中，所述分簇路由协议为低功耗自适应集簇分层型协议。
在一个实施例中，所述的传感器节点包括传感器模块、数据处理模块、无线通信模块和电源模块四部分；所述无线传感器网络汇聚节点包括数据处理模块、无线通信模块以及电源模块三部分。
在一个实施例中，传感器节点在网络初始化时皆处于工作状态；在每一轮分簇之前，处于工作状态的传感器节点确定自身是否符合休眠条件，当符合设定的休眠条件时进入休眠状态；在通过分簇路由协议动态地产生成员监测节点、簇头节点时，只有当前处于工作状态的传感器节点参与分簇的过程，其余传感器节点由于符合设定的休眠条件而进入休眠状态；其中，设定的休眠条件为：冗余覆盖度大于设定的冗余覆盖度门限的传感器节点产生一个预休眠时间进入预休眠状态，在所述的预休眠时间内若该传感器节点收到了来自其他传感器节点广播的休眠消息，则重新进入工作状态，若该传感器节点在所述的预休眠时间内没有收到其他传感器节点广播的休眠消息，则广播自己的休眠消息，进入休眠状态；
其中，传感器节点根据下列公式确定自身的冗余覆盖度：
式中，Si表示传感器节点i的冗余覆盖度，Vi表示传感器节点的邻居节点个数，其中邻居节点为位于传感器节点标准通信范围内的其他传感器节点，标准通信范围为0.8Rmax，其中Rmax表示传感器节点所能达到的最大通信半径，Ei∩j表示传感器节点i的有效感知区域面积与其第j个邻居节点的有效感知区域面积相交的面积，Ei表示传感器节点i的有效感知区域面积，其中有效感知区域面积为传感器节点的感知区域恰好落入所述监测区域内的面积。
本实施例中，在传感器节点分簇前根据冗余情况对传感器节点的状态进行调度，对冗余覆盖度高于门限值的传感器节点进行休眠，能够保证一定的网络覆盖质量，同时减少簇内冗余输电线路参数信息的传输，从而节约输电线路参数信息采集的整体能耗，延长数据采集装置的生命周期，其中设定的休眠条件能够避免冗余覆盖度大于设定的冗余覆盖度门限的传感器节点同时休眠从而产生感知盲点，从而保证输电线路参数信息精度。
在一个实施例中，按照下列公式设定所述的预休眠时间：
式中，Zm表示冗余覆盖度大于设定的冗余覆盖度门限的传感器节点m产生的预休眠时间，Zs为设定的标准等待时间，λ是由传感器节点m随机产生的位于[0.9,1]之间的随机数，Qm、Qm0分别为传感器节点m的当前剩余能量、初始能量，Rmax-m为传感器节点m的最大通信半径，d(m,sink)为传感器节点m与无线传感器网络汇聚节点之间的距离，b为设定的权值系数，b的设定取值范围为[0.6,0.9]。
本实施例对冗余覆盖度大于设定的冗余覆盖度门限的传感器节点的预休眠时间进行设定，根据该设定，使得当前剩余能量小、距离无线传感器网络汇聚节点越远、功率越小的传感器节点进入休眠状态的概率更大，有利于避免一些传感器节点过早死亡，且能提高网络的覆盖质量，从而提高数据采集装置1采集输电线路参数信息的周期。
在一个实施例中，簇头节点对其簇内的传感器节点进行监听，当其簇内的一个传感器节点采集的输电线路参数信息出现异常时，簇头节点唤醒距所述传感器节点在两跳范围内的处于休眠状态的传感器节点；其中，当簇头节点监听到传感器节点满足下列公式时，簇头节点按照设定的数据异常判定机制判断该传感器节点采集的输电线路参数信息是否出现异常：
其中，所述的数据异常判定机制为，当传感器节点满足下列公式时，簇头节点判定该传感器节点采集的输电线路参数信息出现异常：
上式中，Qk、Qk0分别为簇内的传感器节点k的当前剩余能量、初始能量，θ为设定的比例阈值，x(t+c)为传感器节点在t+c时刻采集的输电线路参数信息，W0为设定的正常输电线路参数信息的期望值，W1为设定的非正常输电线路参数信息的期望值。
本实施例中，簇头节点对其簇内的传感器节点进行监听，当其簇内的一个传感器节点采集的输电线路参数信息出现异常时，该簇头节点唤醒距其在两跳范围内的处于休眠状态的传感器节点，有利于在事件发生时有更多相关的传感器节点采集事件发生时的输电线路参数信息，其中具体设定了输电线路参数信息异常的判定机制，该机制使得簇头节点能够较快速且准确地判定采集的输电线路参数信息是否出现异常，有利于获取更多的事件发生时的输电线路参数信息，从而为后续的对架空输电线路的预警分析提供更详细的数据。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.用于架空输电线路的监测装置，其特征是，包括数据采集装置、监测预警终端和智能终端，所述数据采集装置用于采集输电线路参数信息，并将采集到的输电线路参数信息发送到所述监测预警终端，所述监测预警终端用于接收、存储、显示输电线路参数信息，并将输电线路参数信息与正常阈值进行比较，若超过正常阈值，则输出报警信号；所述的智能终端通过通信网络与监测预警终端连接，用于实时访问监测预警终端中的输电线路参数信息。
2.根据权利要求1所述的用于架空输电线路的监测装置，其特征是，所述监测预警终端包括数据接收模块、数据处理模块、异常报警模块，所述数据接收模块与所述数据处理模块连接，所述数据处理模块与所述异常报警模块连接。
3.根据权利要求1所述的用于架空输电线路的监测装置，其特征是，所述的数据采集装置包括传感器节点、无线传感器网络汇聚节点，传感器节点用于对输电线路参数信息进行采集；所述的无线传感器网络汇聚节点与监测预警终端通信，用于接收采集到的输电线路参数信息并进行处理转发。
4.根据权利要求3所述的用于架空输电线路的监测装置，其特征是，所述的传感器节点通过分簇路由协议动态地产生成员监测节点、簇头节点，最终形成自组织网络，其中，所述的簇头节点对簇内的成员监测节点进行管理，收集簇内成员监测节点发送的输电线路参数信息并进行数据融合处理。
5.根据权利要求4所述的用于架空输电线路的监测装置，其特征是，传感器节点在网络初始化时皆处于工作状态；在每一轮分簇之前，处于工作状态的传感器节点确定自身是否符合休眠条件，当符合设定的休眠条件时进入休眠状态；其中，设定的休眠条件为：冗余覆盖度大于设定的冗余覆盖度门限的传感器节点产生一个预休眠时间进入预休眠状态，在所述的预休眠时间内若该传感器节点收到了来自其他传感器节点广播的休眠消息，则重新进入工作状态，若该传感器节点在所述的预休眠时间内没有收到其他传感器节点广播的休眠消息，则广播自己的休眠消息，进入休眠状态。
6.根据权利要求5所述的用于架空输电线路的监测装置，其特征是，在通过分簇路由协议动态地产生成员监测节点、簇头节点时，只有当前处于工作状态的传感器节点参与分簇的过程，其余传感器节点由于符合设定的休眠条件而进入休眠状态。
7.根据权利要求5所述的用于架空输电线路的监测装置，其特征是，传感器节点根据下列公式确定自身的冗余覆盖度：
<mrow> <msub> <mi>S</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <munderover> <mi>&amp;Pi;</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <msub> <mi>V</mi> <mi>i</mi> </msub> </munderover> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>E</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>E</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>&amp;cap;</mo> <mi>j</mi> </mrow> </msub> </mrow> <msub> <mi>E</mi> <mi>i</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式中，Si表示传感器节点i的冗余覆盖度，Vi表示传感器节点的邻居节点个数，其中邻居节点为位于传感器节点标准通信范围内的其他传感器节点，标准通信范围为0.8Rmax，其中Rmax表示传感器节点所能达到的最大通信半径，Ei∩j表示传感器节点i的有效感知区域面积与其第j个邻居节点的有效感知区域面积相交的面积，Ei表示传感器节点i的有效感知区域面积，其中有效感知区域面积为传感器节点的感知区域恰好落入所述监测区域内的面积。
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