CN108318904B - 基于北斗定位技术的高压输电线路舞动监测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了基于北斗定位技术的高压输电线路舞动监测系统及方法，包括：设置于高压输电线路上的一至多个舞动监测终端、与所述舞动监测终端通讯的基准站及与所述基准站通讯连接的远程监测装置。本发明通过舞动监测终端接收并存储北斗卫星定位系统发送的北斗定位信息，然后在接收到基准站的数据采集指令后，无线通信装置将北斗定位信息发送至基准站，由基准站利用载波相位差分算法对北斗定位信息进行计算，从而获得高压输电线路上的被监测质点的第一实时舞动轨迹，并将其发送至远程监测装置，从而获得高压输电线路上的高精度舞动监测终端的监测数据并显示及预警。

Description

基于北斗定位技术的高压输电线路舞动监测系统及方法
技术领域
本发明涉及高压输电线路舞动监测技术领域，尤其涉及基于北斗定位技术的高压输电线路舞动监测系统及方法。
背景技术
目前，随着电力系统的不断发展，以及超高压线路的广泛兴建，舞动事故也日益频繁，强度也明显增加，高压输电线路的舞动已成为威胁线路安全的最重要因素之一。高压输电线路的舞动成为人们越来越关注的问题。
当前，为了应对高压输电线路的舞动，电力系统中一般采用舞动监测仪。舞动监测仪是采集实时高压输电线路舞动数据的专用仪器。长期稳定且准确的监测数据意义重大。包括：分析输电线路覆冰舞动的影响因素，揭示线路舞动形成的作用机理和微地形条件下舞动发生规律；建立不同影响因素的预测因子阈值库，建立基于气象、地形、线路结构等多因素和微尺度数值预报模式的输电线路覆冰舞动预测模型，提出架空线路覆冰舞动智能预警方法；实现架空线路舞动预测预警系统与微尺度气象数值预报结果、地形、线路结构和历史舞动线路等数据库的系统集成。服务于建设输电线路舞动预报预警示范工程，能够显著降低输电线路舞动跳闸事故的发生，提高电网抵御线路覆冰舞动灾害的能力。
与本申请最接近的现有技术CN106370294A中，通过舞动监测仪需要首先采集高压输电线路的加速度数据及角速度数据，然后再根据加速度数据及角速度数据获得实时舞动轨迹。现有技术中确定实时舞动轨迹的精确度仅能达到十几米的量级，精确度低。因此，如何获取精度高的舞动监测仪的监测数据是当前亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供了基于北斗定位技术的高压输电线路舞动监测系统及方法，以获得高压输电线路上的高精度舞动监测终端的监测数据。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测系统，包括：设置于高压输电线路上的一至多个舞动监测终端、与所述舞动监测终端通讯的基准站及与所述基准站通讯连接的远程监测装置；
所述舞动监测终端包括：北斗卫星终端机及无线通信装置；所述北斗卫星终端机与所述无线通信装置电连接；
所述舞动监测终端，用于通过北斗卫星终端机接收北斗卫星定位系统发送的北斗定位信息；通过无线通信装置将所述北斗定位信息发送至所述基准站；所述北斗定位信息包括：档距、高度差及坐标信息；
所述基准站，用于根据所述北斗定位信息确定高压输电线路上的被监测质点的第一实时舞动轨迹，将所述第一实时舞动轨迹传输到所述远程监测装置。
本发明提供一种基于北斗定位技术的高压输电线路舞动监测系统，包括北斗卫星系统、设置于高压输电线路上的一至多个舞动监测终端、与所述舞动监测终端通讯的基准站及与所述基准站通讯连接的远程监测装置，从而获得高压输电线路上的高精度舞动监测终端的监测数据。
本发明还提供了一种基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测方法，包括：
北斗卫星终端机向北斗卫星定位系统发送定位请求；
所述北斗卫星终端机接收到所述北斗卫星定位系统发送的北斗定位信息，并将所述北斗定位信息发送至无线通信装置；
所述无线通信装置接收并存储所述北斗定位信息；
所述无线通信装置根据从基准站接收到的数据采集指令，将所述北斗定位信息发送至所述基准站；
所述基准站利用载波相位差分算法对所述北斗定位信息进行计算，获得高压输电线路上的被监测质点的第一实时舞动轨迹，将所述第一实时舞动轨迹发送至远程监测装置。
本发明提供了一种基于北斗定位技术的高压输电线路舞动监测方法，本发明通过北斗卫星终端机向北斗卫星定位系统发送定位请求，及接收到北斗卫星定位系统发送的北斗定位信息，并将北斗定位信息发送至无线通信装置，无线通信装置接收并存储北斗定位信息，同时无线通信装置根据从基准站接收到的数据采集指令，将北斗定位信息发送至基准站，由基准站利用载波相位差分算法对北斗定位信息进行计算，获得高压输电线路上的被监测质点的第一实时舞动轨迹，并将第一实时舞动轨迹发送至远程监测装置的方法，获得高压输电线路上的高精度舞动监测终端的监测数据并显示及预警的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的基于北斗定位技术的高压输电线路舞动监测系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例的基于北斗定位技术的高压输电线路舞动监测系统的结构示意图；
图3是本发明另一实施例的基于北斗定位技术的高压输电线路舞动监测系统的结构示意图；
图4是本发明一实施例的远程监测装置的结构示意图；
图5是本发明一实施例的架空电线等效斜抛线示意图；
图6是本发明的基于北斗定位技术的高压输电线路舞动监测方法的流程图；
图7是本发明一实施例的绝缘子串偏移引起的档距、高差、高差角变化示意图；
图8是本发明另一实施例的基于北斗定位技术的高压输电线路舞动监测系统的结构示意图；
图9是本发明一实施例的无线通信装置接收GPS定位信、授时数据及角度信息的流程图。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、……等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
关于本文中所使用的“电连接”，可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，而“电连接”还可指两个或多个元件相互操作或动作。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。
关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本案。
为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明实施例提供了一种基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测系统，其结构如图1所示，包括：设置于塔杆10上的高压输电线路上的一至多个舞动监测终端101、与所述舞动监测终端101通讯的基准站103及与所述基准站103通讯连接的远程监测装置104。
高压输电线路上设置舞动监测终端101的位置为1/2处及1/4处，根据高压输电线的长度可设置1至6个舞动监测终端101，本发明不以此为限。
图2为本发明一实施例的基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测系统结构示意图。如图2所示，舞动监测终端101包括：北斗卫星终端机1011及无线通信装置1012，并且北斗卫星终端机1011与无线通信装置1012通过电连接进行通信。
舞动监测终端101，用于通过北斗卫星终端机1011接收北斗卫星定位系统102发送的北斗定位信息，同时通过无线通信装置1012将北斗定位信息发送至基准站103。其中，北斗定位信息包括：档距、高度差及坐标信息。
其中，无线通信装置1012主要作用是北斗定位信息的数据、数据打包以及与北斗卫星终端机1011进行通信，无线通信装置1012与北斗卫星终端机1011的接口通信严格按照北斗卫星终端机1011通用接口协议进行。北斗卫星终端机1011工作频度为20s。本发明不以上述内容为限。
基准站103，用于根据北斗定位信息确定高压输电线路上的被监测质点的第一实时舞动轨迹，将第一实时舞动轨迹传输到远程监测装置104。
如图1所示，本发明提供了一种基于北斗定位技术的高压输电线路舞动监测系统，基于北斗卫星系统，通过设置于高压输电线路上的一至多个舞动监测终端、与所述舞动监测终端通讯的基准站及与所述基准站通讯连接的远程监测装置，提高了高压输电线路舞动监测系统的定位精度，实现了获取高压输电线路上的高精度舞动监测终端的监测数据，舞动监测终端的定位误差在0.05米内。
在一个实施例中，如图3所示，舞动监测终端101还包括：GPS OEM板1013及三维姿态测量装置1014。
其中，GPS OEM板1013用于接收GPS卫星定位系统发送的GPS定位信息及授时数据，并将GPS位信息及授时数据发送至无线通信装置1012。
三维姿态测量装置1014，用于测量高压输电线路上的被监测质点的角度信息，并发送所述角度信息到无线通信装置1012。其中角度信息包括：横滚、俯仰及航向。
无线通信装置1012，还用于接收GPS定位信息、授时数据及角度信息，并发送至基准站103。
在一个实施例中，基准站103，还用于根据GPS定位信息、授时数据及角度信息，确定高压输电线路上的被监测质点的第二实时舞动轨迹。
具体实施时，本发明根据GPS定位信息、授时数据及角度信息采用四元数方法的姿态解算算法，获得高压输电线路上的被监测质点的第二实时舞动轨迹。基准站103根据接收到的第一实时舞动轨迹及第二实时舞动轨迹，确定第三实时舞动轨迹，将第三实时舞动轨迹传输到远程监测装置104。本发明将第一实时舞动轨迹及第二实时舞动轨迹对应数据乘以固定的加权系数后再相加取平均值，从而获得第三实时舞动轨迹，本发明不以此为限。
在一个实施例中，如图1所示，基准站103，还用于向基准站103的无线信号覆盖半径R内的多个舞动监测终端101发送周期性的数据采集指令。同时基准站103接收并存储无线信号覆盖半径R内的多个舞动监测终端101发送的北斗定位信息、GPS定位信息、授时数据及角度信息等信息数据。
本发明采用基准站103的无线信号覆盖半径R为30公里，基准站103发送数据采集指令的周期性可自行设置，例如10分钟，本发明不以此为限。
在一个实施例中，无线通信装置1012，还用于接收基准站103发送的周期性的数据采集指令。无线通信装置1012接收并存储北斗定位信息、GPS定位信息、授时数据及角度信息等信息数据，当接收到基准站103发送数据采集指令时，将存储的北斗定位信息、GPS定位信息、授时数据及角度信息等信息数据发送至对应的基准站103。
在一个实施例中，如图4所示，远程监测装置104包括：GIS服务器1041及显示屏1042。
GIS服务器1041，用于接收基准站103发送的其无线信号覆盖半径范围内的各个高压输电线路上的被监测质点的第三实时舞动轨迹。
显示屏1042，用于显示基准站103发送的其无线信号覆盖半径范围内的各个高压输电线路上的被监测质点的第三实时舞动轨迹。
本发明提供了一种基于北斗定位技术的高压输电线路舞动监测系统，基于北斗卫星系统，通过设置于高压输电线路上的一至多个舞动监测终端、与所述舞动监测终端通讯的基准站及与所述基准站通讯连接的远程监测装置，提高了高压输电线路舞动监测系统的定位精度，实现了获取高压输电线路上的高精度舞动监测终端的监测数据。
本发明提供了一种基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测方法，如图5所示，该方法包括：
S101：北斗卫星终端机向北斗卫星定位系统发送定位请求。
步骤S101具体实施时，由北斗卫星终端机1011向北斗卫星定位系统102发送定位请求，并等待北斗卫星定位系统102反馈定位确认信息，定位确认信息包括通信信道、通信频率等通信链路信息。
S102：北斗卫星终端机接收到北斗卫星定位系统发送的北斗定位信息，并将北斗定位信息发送至无线通信装置。
步骤S102具体实施时，北斗卫星终端机1011接收到定位确认信息的20s后，向指定通信链路发送通信请求，北斗卫星定位系统102在建立的通信链路上将北斗定位信息发送至北斗卫星终端机1011。
S103：无线通信装置接收并存储北斗定位信息。
S104：无线通信装置根据从基准站接收到的数据采集指令，将北斗定位信息发送至基准站。
S105：基准站利用载波相位差分算法对北斗定位信息进行计算，获得高压输电线路上的被监测质点的第一实时舞动轨迹，将第一实时舞动轨迹发送至远程监测装置。
步骤S105具体实施时，由于差分北斗卫星定位系统算法根据信息的发送方式不同可以分为位置差分算法，伪距差分算法和载波相位差分算法。
位置差分的计算方法简单，只需要在解算的坐标中加进改正数即可，这对北斗卫星定位系统接收机的要求不高，适用于各种型号的接收机。但是，位置差分要求流动站北斗卫星终端机和北斗卫星参考站接收机能同时观测同一组卫星，这些只有在近距离才可以做到，故位置差分适用于100km以内的监测范围。
本发明采用精度较高的载波相位差分方法确定北斗定位信息，其具体算法如下所述。
载波相位差分，又称RTK技术，通过对两测站的载波相位观测值进行实时处理，可以实时提供厘米级精度的三维坐标。载波相位差分的基本原理是，由北斗卫星参考站通过数据链实时的将其载波相位观测量及北斗卫星参考站坐标信息一同发送至北斗卫星终端机，并与北斗卫星终端机的载波相位观测量进行差分处理，适时地给出北斗卫星终端机的精确坐标。
载波相位差分定位的方法又可分为两类：一种为测相伪距修正法，一种为载波相位求差法。
(1)测相伪距修正法
测相伪距修正法的基本思想：北斗卫星参考站T0与卫星Sj之间的测相伪距改正数在北斗卫星参考站解算出，并通过数据链发送给流动站北斗卫星终端机Ti，利用此伪距改正数/>去修正北斗卫星终端机Ti到观测卫星Sj之间的测相伪距/>获得比较精确的北斗卫星终端机至卫星的伪距，再采用它计算北斗卫星终端机的位置。
在北斗卫星参考站T0观测卫星Sj，则由卫星坐标和北斗卫星参考站已知坐标反算出北斗卫星参考站至该卫星的真距离为
式中：()(Xj,Yj,Zj)为卫星Sj的坐标，可利用导航电文中的卫星星历精确的计算出；
(X0,Y0,Z0)为北斗卫星参考站T0的精确坐标值，是已知参数。
北斗卫星参考站与卫星之间的测相伪距观测值为
式中：δt0和δtj分别为北斗卫星参考站站钟钟差和卫星Sj的星钟差；
卫星历误差(包括SA政策影响)；
和/>分别为电离层和对流层延迟影响；
δm0和v0分别为多路经效应和北斗卫星参考站接收机噪声。
由北斗卫星参考站T0和观测卫星Sj的真距离和测相伪距观测值，可以求出星站之间的伪距改正数：
另一方面，流动站Ti上的北斗卫星终端机同时观测卫星Sj可得到测相伪距观测值为：
式中各项的含义与(2)相同。
在北斗卫星终端机接收到由北斗卫星参考站发送过来的伪距改正数时，可用它对北斗卫星终端机的测相伪距观测值/>进行实时修正，得到新的比较精确的测相伪距观测值/>
当北斗卫星终端机距北斗卫星参考站距离较小时(<100km)，则可以认为在观测方程中，两观测站对于同一颗卫星的星历误差、大气层延迟误差的影响近似相等。同时用户机与北斗卫星参考站的接收机为同型号机时，测量噪声基本相近。于是消去相关误差，(5)可写成：
式中：Δd为各项残差之和。
根据前述分析，历元ti时刻载波相位观测量为：
两测站t0、ti同时观测卫星Sj，对两测站的测相伪距观测值取单差，可得：
差分数据处理是在北斗卫星终端机进行的。上式左端的由北斗卫星参考站计算出卫星到北斗卫星参考站的精确几何距离/>代替，并经过数据链发送给用户机；同时，流动站的新测相伪距观测量/>通过用户机的测相伪距观测量/>和北斗卫星参考站发送过来的伪距修正数/>来计算。也就是说，将(6)式带入(7)中，同时用/>代替/>则有：
上式中假设在初始历元t0已将北斗卫星参考站和北斗卫星终端机相对于卫星Sj的整周模糊度计算出来了，则在随后的历元中的整周数/> 以及测相的小数部分/>都是可观测量。因此，上式中只有4个未知数：北斗卫星终端机坐标Xi,Yi,Zi和残差Δd，这样只需要同时观测4颗卫星，则可建立4个观测方程，解算出北斗卫星终端机的三维坐标。
从上面分析可见，解算上述方程的关键问题是如何快速求解整周模糊度。一些有效的解决方法，如FARA法、消去法等，使RTK技术在精密导航定位中展现了良好的前景。
(2)载波相位求差法
载波相位求差法的基本思想是：北斗卫星参考站不再计算测相伪距修正数，而是将其观测的载波相位观测值由数据链实时发送给北斗卫星终端机接收机，然后由用户接收机进行载波相位求差，再解算出用户的位置。
对两接收机在同一历元观测同一颗卫星的载波相位观测量相减，可得到4个单差方程：
单差方程中已经消去了卫星钟钟差，并且大气层延迟影响的单差是微小项，可以略去。
将两接收机Tm、Ti同时观测两颗卫星Sj、Sk的载波相位观测量的站际单差相减，可得到2个双差方程：
双差方程中消去了北斗卫星参考站和北斗卫星终端机的北斗卫星定位系统接收机钟差δt0、δti。双差方程右端的初始整周模糊度通过初始化过程进行解算。
因此，在RTK定位过程中，要求用户所在的实时位置，因此它的计算程序是：
Ⅰ)用户北斗卫星定位系统接收机静态观测若干历元，并接收北斗卫星参考站发送的载波相位观测量，采用静态观测程序，求出整周模糊度，并确认此整周模糊度正确无误。这一过程称为初始化。
Ⅱ)将确认的整周模糊度代入双差方程(10)。由于北斗卫星参考站的位置坐标是精确测定的已知值，两颗卫星的位置坐标可由星历参数计算出来，故双差方程中只包含用户在协议地球系中的位置坐标Xi,Yi,Zi为未知数，此时只需要观测3颗卫星就可以进行求解。
通过北斗卫星定位系统通过上述载波相位差分算法获得北斗定位信息，其中北斗定位信息档距、高度差以及坐标信息。
本发明根据北斗卫星定位系统定位方法实时获得导线上被测点的档距、高度差以及坐标信息，将档距、高度差以及坐标信息代入反三角函数求得导线的倾斜角。再将档距、高度差以及坐标信息及倾斜角代入“角度法”计算模型，可以推得各个计算过程所需的各角度值和导线上任意点的舞动值。
角度法计算导线上质点位置信息的模型如下：
在架空输电导线的力学研究计算中，通常忽略导线的刚度而视之为柔性锁链，同时认为导线受均布荷载，这样导线就可用悬链线方程、斜抛物线方程或平抛物线方程来计算。悬链线方程精度最高，但计算繁琐，这里采用斜抛物线方程计算，虽精度略差但计算较简单，误差在工程允许范围内。
假设架空导线的荷载沿电线长度均匀分布，并且假定电线为理想的柔线，建立如图6所示的架空电线等效斜抛线示意图，悬挂点A为坐标原点，B到X轴的距离为高差h，B到Y轴的距离为档距l，AB与X轴的夹角β为高差角。
工程上，通常用中央档距对应的位置信息表示线路位置信息，得到：
β—高差角，单位(°)；
γ—导线综合比载(单位[N/(m·mm2)])；
l—档距，单位(m)
σ0—导线最低点水平应力单位(N)
电线上任意一点的位置信息为：
通过倾角法测量位置信息
取线上任意一点G(X，Y)，其切线斜率方程为：
θ—为导线任意点的倾角，以x轴正方向为正；
x—为θ角度对应的横坐标；
经过推导得到：
实际现场，由于刮风、覆冰等因素的影响，档距、高差、高差角会发生变化，在绝缘子串上安装角度传感器，可以测出导线风偏角和倾斜角。
图7为绝缘子串偏移引起的档距、高差、高差角变化示意图。如图7所示，假设绝缘子串偏斜角为覆冰后，绝缘子串倾斜，引起的档距变化为：
Δli——档距变化(m)；
λi-1、λi——悬挂点绝缘子串长度(m)；
——绝缘子串偏离竖直方向的角度(°)
变化后的档距为：
覆冰后，绝缘子串倾斜，引起的高差变化为：
变化后的高差为：
变化后的高差角为βi，那么：
则实际线路位置信息公式为：
基于上述算法，根据北斗定位信息即可通过计算获得高压输电线路上的被监测质点的第一实时舞动轨迹，将第一实时舞动轨迹发送至远程监测装置104。
具体实施时，基准站103接收到无线通信装置1012发送的高压输电线路上被监测质点的北斗定位信息。基准站103将接收到数据帧解码后，将导线上被监测质点信息数据存入基准站103的本地，以供事数据处理使用。基准站103根据北斗定位信息，利用载波相位差分算法获得高压输电线路上的被监测质点的第一实时舞动轨迹。
在一个实施例中，如图8所示，基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测方法，还包括：
S201：GPS OEM板接收GPS系统发送的GPS定位信息及授时数据，并将所述GPS定位信息及所述授时数据发送至所述无线通信装置。
S202：三维姿态测量装置采集角度信息，并将所述角度信息发送至所述无线通信装置；所述角度信息包括：横滚、俯仰及航向。
S203：所述无线通信装置接收并存储所述GPS定位信、所述授时数据及所述角度信息。
步骤S203具体实施时，如图9所示，无线通信装置1012通过接收北斗定位信息、GPS定位信息、授时数据及角度信息，并将其数据打包后发送至基准站103，无线通信装置1012与基准站103的接口通信严格按照北斗卫星终端机1011通用接口协议进行。
S301：舞动监测终端101设备上电后，舞动监测终端101进行初始化。
S302：舞动监测终端101通过北斗卫星终端机1011向北斗卫星导航系统102，发送定位请求。北斗卫星终端机1011的工作频度为20s。
S303：北斗卫星终端机1011判断是否接收到北斗卫星导航系统102反馈的定位确认信息。如果是，进入步骤S304；否则重新执行步骤S302。
S304：在北斗卫星终端机1011接收到定位确认信息后的20s的时间间隔内，由于GPS OEM板1013按照5次/s的频率与GPS卫星定位系统105通信，并接收GPS定位信息及授时信息。
S305：由三维姿态测量装置按照1次/s的频率多次采集A/D转换后三维姿态的角度信息。
S306：判断采集次数N的采集数据的时间小于等于20s。如果是，进入步骤S306；否则重新执行步骤S304。
S307：然后GPS OEM板1013将接收的GPS定位信息、授时信息，以数据帧的形式发送至无线通信装置1012。同时，三维姿态测量装置1014将接收到的三维姿态的角度信息，以数据帧的形式发送至无线通信装置1012。其中，三维姿态的角度信息包括：横滚、俯仰及航向。
S308：在接收到定位确认信息20s后，北斗卫星终端机1011向北斗卫星导航系统102发送通讯请求。
S309：判断北斗卫星终端机1011是否接收到北斗卫星导航系统102发送的北斗定位信息。如果是，进入步骤S310；否则重新执行步骤S302。
S310：北斗卫星终端机1011将接收到的北斗定位信息发送至无线通信装置1012。无线通信装置1012接收并存储北斗定位信息、GPS定位信息、授时信息及角度信息。
S204：所述无线通信装置根据从基准站接收到的数据采集指令，将所述GPS定位信、所述授时数据及所述角度信息发送至所述基准站。
S205：所述基准站对所述GPS定位信息、所述授时数据及所述角度信息进行计算，获得高压输电线路上的被监测质点的第二实时舞动轨迹。
具体实施时，本发明以北斗卫星定位系统102为主，以GPS卫星定位系统105为辅，因此本发明支持单星定位和双星定位两种实施方案。本实施例中采用双星定位，基准站103接收到无线通信装置1012两种信息，一种为高压输电线路上被监测质点的北斗定位信息，另一种为高压输电线路上被监测质点的GPS定位、授时数据及三维姿态的角度信息。基准站103将接收到数据帧解码后，将导线上被监测质点信息数据存入基准站103的本地，以供事数据处理使用。基准站103根据GPS定位、授时数据及三维姿态的角度信息，采用四元数方法的姿态解算算法获得高压输电线路上的被监测质点的第二实时舞动轨迹。
在一个实施例中，基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测方法，还包括：基准站向无线信号覆盖半径内的多个舞动监测终端发送周期性的数据采集指令。
如图1所示，基准站103向其无线信号覆盖半径R内的多个舞动监测终端101发送周期性的数据采集指令。同时基准站103接收并存储无线信号覆盖半径R内的多个舞动监测终端101发送的北斗定位信息、GPS定位信息、授时数据及角度信息等信息数据。
本发明采用基准站103的无线信号覆盖半径R为30公里，基准站103发送数据采集指令的周期性可自行设置，例如10分钟，本发明不以此为限。
在一个实施例中，在采用双星定位时，基准站103将第一实时舞动轨迹及第二实时舞动轨迹乘以固定的加权系数后再相加取均值，获得第三实时舞动轨迹，在将第三实时舞动轨迹发送至远程监测装置104。
在一个实施例中，基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测方法，还包括：远程监测装置104通过GIS服务器1041接收各舞动监测终端的第一实时舞动轨迹和/或第三实时舞动轨迹。同时，通过显示屏1042显示接收到的各舞动监测终端的第一实时舞动轨迹和/或第三实时舞动轨迹。
判断各第一实时舞动轨迹和/或第三实时舞动轨迹是否异常；如果是，提示报警信息。
具体实施时，GIS服务器1041包括：电子地图信息，高压输电线路上试验的回路、安控预案及高压输电线路上被监测质点的位置、姿态要求等信息。
当采用单星定位时即基于北斗卫星定位系统102时，高压输电线路上被监测质点的第一实时舞动轨迹在电子海图上显示出来，同时远程监测装置104根据电子海图上显示出来的第一实时舞动轨迹，判断导线上被监测质点位置或姿态是否偏离预定要求。如果偏离预定要求，则进行越限报警，使后台运行人员能够及时采取措施，保证基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测系统的正常进行。
当采用双星定位时即以北斗卫星定位系统102为主，GPS卫星定位系统105为辅时，高压输电线路上被监测质点的第一实时舞动轨迹及第三实时舞动轨迹，支持同时在电子海图上显示第一实时舞动轨迹及第三实时舞动轨迹，及将第三实时舞动轨迹单独显示。同时远程监测装置104根据电子海图上显示出来的第一实时舞动轨迹和/或第三实时舞动轨迹，判断导线上被监测质点位置或姿态是否偏离预定要求。如果偏离预定要求，则进行越限报警，使后台运行人员能够及时采取措施，保证基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测系统的正常进行。
本发明提供了一种基于北斗定位技术的高压输电线路舞动监测系统及方法，包括：设置于高压输电线路上的一至多个舞动监测终端、与所述舞动监测终端通讯的基准站及与所述基准站通讯连接的远程监测装置。本发明通过舞动监测终端接收并存储北斗卫星定位系统发送的北斗定位信息，然后在接收到基准站的数据采集指令后，无线通信装置将北斗定位信息发送至基准站，由基准站利用载波相位差分算法对北斗定位信息进行计算，从而获得高压输电线路上的被监测质点的第一实时舞动轨迹，并将其发送至远程监测装置，从而获得高压输电线路上的高精度舞动监测终端的监测数据并显示及预警。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测系统，其特征在于，包括：设置于高压输电线路上的一至多个舞动监测终端、与所述舞动监测终端通讯的基准站及与所述基准站通讯连接的远程监测装置；
所述舞动监测终端包括：北斗卫星终端机及无线通信装置；所述北斗卫星终端机与所述无线通信装置电连接；
所述舞动监测终端，用于通过北斗卫星终端机接收北斗卫星定位系统发送的北斗定位信息；通过无线通信装置将所述北斗定位信息发送至所述基准站；所述北斗定位信息包括：档距、高度差及坐标信息；
所述基准站，用于根据所述北斗定位信息确定高压输电线路上的被监测质点的第一实时舞动轨迹，将所述第一实时舞动轨迹传输到所述远程监测装置；
其中，所述基准站根据所述北斗定位信息确定高压输电线路上的被监测质点的第一实时舞动轨迹包括：
将所述档距、所述高度差以及所述坐标信息代入反三角函数求得导线的倾斜角；
将所述档距、所述高度差、所述坐标信息及所述倾斜角代入角度法计算模型，确定高压输电线路上的被监测质点的第一实时舞动值；
根据所述第一实时舞动值确定高压输电线路上的被监测质点的第一实时舞动轨迹。
2.根据权利要求1所述的基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测系统，其特征在于，所述舞动监测终端还包括：GPS OEM板及三维姿态测量装置；
所述GPS OEM板，用于接收GPS系统发送的GPS定位信息及授时数据，并将所述GPS定位信息及所述授时数据发送至所述无线通信装置；
所述三维姿态测量装置，用于测量高压输电线路上的被监测质点的角度信息，并发送所述角度信息到所述无线通信装置；所述角度信息包括：横滚、俯仰及航向；
所述无线通信装置，还用于接收所述GPS定位信息、所述授时数据及所述角度信息，并发送至所述基准站。
3.根据权利要求2所述的基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测系统，其特征在于，所述基准站，还用于根据所述GPS定位信息、所述授时数据及所述角度信息，确定高压输电线路上的被监测质点的第二实时舞动轨迹；
根据所述第一实时舞动轨迹及所述第二实时舞动轨迹，确定第三实时舞动轨迹，将第三实时舞动轨迹传输到所述远程监测装置。
4.根据权利要求1所述的基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测系统，其特征在于，所述基准站，还用于向无线信号覆盖半径内的多个舞动监测终端的所述无线通信装置发送周期性的数据采集指令。
5.根据权利要求3所述的基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测系统，其特征在于，所述远程监测装置包括：GIS服务器及显示屏；
所述GIS服务器，用于接收各高压输电线路上的被监测质点的所述第一实时舞动轨迹和/或所述第三实时舞动轨迹；
所述显示屏，用于显示各高压输电线路上的被监测质点的所述第一实时舞动轨迹和/或所述第三实时舞动轨迹。
6.一种基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测方法，其特征在于，包括：
北斗卫星终端机向北斗卫星定位系统发送定位请求；
所述北斗卫星终端机接收到所述北斗卫星定位系统发送的北斗定位信息，并将所述北斗定位信息发送至无线通信装置；
所述无线通信装置接收并存储所述北斗定位信息；
所述无线通信装置根据从基准站接收到的数据采集指令，将所述北斗定位信息发送至所述基准站；
所述基准站利用载波相位差分算法对所述北斗定位信息进行计算，获得高压输电线路上的被监测质点的第一实时舞动轨迹，将所述第一实时舞动轨迹发送至远程监测装置；
其中，根据所述北斗定位信息确定高压输电线路上的被监测质点的第一实时舞动轨迹包括：
将档距、高度差以及坐标信息代入反三角函数求得导线的倾斜角；
将所述档距、所述高度差、所述坐标信息及所述倾斜角代入角度法计算模型，确定高压输电线路上的被监测质点的第一实时舞动值；
根据所述第一实时舞动值确定高压输电线路上的被监测质点的第一实时舞动轨迹。
7.根据权利要求6所述的基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测方法，其特征在于，还包括：
GPS OEM板接收GPS系统发送的GPS定位信息及授时数据，并将所述GPS定位信息及所述授时数据发送至所述无线通信装置；同时，
三维姿态测量装置采集角度信息，并将所述角度信息发送至所述无线通信装置；所述角度信息包括：横滚、俯仰及航向；
所述无线通信装置接收并存储所述GPS定位信息、所述授时数据及所述角度信息；
所述无线通信装置根据从基准站接收到的数据采集指令，将所述GPS定位信息、所述授时数据及所述角度信息发送至所述基准站；
所述基准站对所述GPS定位信息、所述授时数据及所述角度信息进行计算，获得高压输电线路上的被监测质点的第二实时舞动轨迹。
8.根据权利要求6所述的基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测方法，其特征在于，还包括：所述基准站向无线信号覆盖半径内的多个舞动监测终端发送周期性的数据采集指令。
9.根据权利要求7所述的基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测方法，其特征在于，所述基准站将所述第一实时舞动轨迹及所述第二实时舞动轨迹相加取均值，获得第三实时舞动轨迹；
将所述第三实时舞动轨迹发送至所述远程监测装置。
10.根据权利要求9所述的基于北斗卫星定位技术的高压输电线路舞动监测方法，其特征在于，还包括：所述远程监测装置通过GIS服务器接收各所述第一实时舞动轨迹和/或所述第三实时舞动轨迹；通过显示屏显示各所述第一实时舞动轨迹和/或所述第三实时舞动轨迹；
判断各所述第一实时舞动轨迹和/或所述第三实时舞动轨迹是否异常；如果是，提示报警信息。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110514157A (zh) * 2019-07-23 2019-11-29 贵州电网有限责任公司 一种基于北斗高精度定位的输电线路覆冰厚度检测方法
CN110988946B (zh) * 2019-12-09 2023-03-31 国网冀北电力有限公司经济技术研究院 一种基于多模空间距离权重融合的高压架空输电线舞动测量方法
CN112484623B (zh) * 2020-12-01 2022-07-15 中电科西北集团有限公司 一种输电线路的舞动数值获取方法
CN114216477A (zh) * 2021-11-09 2022-03-22 国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司 一种基于imu的输电线舞动监测系统
CN114019536A (zh) * 2021-11-23 2022-02-08 国网吉林省电力有限公司白山供电公司 一种基于北斗差分定位的导线舞动监测技术研究
CN114166337B (zh) * 2021-12-06 2024-05-14 北京国网富达科技发展有限责任公司 一种六自由度导线舞动监测方法、系统及装置
CN114397009A (zh) * 2021-12-10 2022-04-26 广东电网有限责任公司阳江供电局 一种基于北斗差分定位的输电导线舞动监测系统及方法
CN114383613B (zh) * 2022-01-18 2023-12-15 广东工业大学 一种基于北斗定向的电力线舞动监测系统和方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101470013A (zh) * 2007-12-29 2009-07-01 国网北京电力建设研究院 一种架空输电线路舞动监测方法、装置及系统
CN103471544A (zh) * 2013-09-18 2013-12-25 柳州天运寰通科技有限公司 一种基于北斗的高精度位移形变监测应用系统
CN205049114U (zh) * 2015-08-27 2016-02-24 华北电力大学（保定） 基于北斗短报文通信技术的输电线路弧垂测量系统
CN105738918A (zh) * 2014-12-10 2016-07-06 云南电网有限责任公司临沧供电局 基于卫星导航信息融合的输电线路位移监测系统及方法
CN106646563A (zh) * 2016-10-08 2017-05-10 安徽送变电工程公司 一种基于北斗卫星定位系统的输电线路舞动在线监测方法
CN106940447A (zh) * 2017-04-17 2017-07-11 桂林电子科技大学 一种北斗/gps双模导航定位装置及方法
CN107404153A (zh) * 2017-09-15 2017-11-28 北京国网富达科技发展有限责任公司 输电线路的监测装置、系统及方法
CN207833026U (zh) * 2018-02-13 2018-09-07 北京国网富达科技发展有限责任公司 一种基于北斗定位技术的高压输电线路舞动监测系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101470013A (zh) * 2007-12-29 2009-07-01 国网北京电力建设研究院 一种架空输电线路舞动监测方法、装置及系统
CN103471544A (zh) * 2013-09-18 2013-12-25 柳州天运寰通科技有限公司 一种基于北斗的高精度位移形变监测应用系统
CN105738918A (zh) * 2014-12-10 2016-07-06 云南电网有限责任公司临沧供电局 基于卫星导航信息融合的输电线路位移监测系统及方法
CN205049114U (zh) * 2015-08-27 2016-02-24 华北电力大学（保定） 基于北斗短报文通信技术的输电线路弧垂测量系统
CN106646563A (zh) * 2016-10-08 2017-05-10 安徽送变电工程公司 一种基于北斗卫星定位系统的输电线路舞动在线监测方法
CN106940447A (zh) * 2017-04-17 2017-07-11 桂林电子科技大学 一种北斗/gps双模导航定位装置及方法
CN107404153A (zh) * 2017-09-15 2017-11-28 北京国网富达科技发展有限责任公司 输电线路的监测装置、系统及方法
CN207833026U (zh) * 2018-02-13 2018-09-07 北京国网富达科技发展有限责任公司 一种基于北斗定位技术的高压输电线路舞动监测系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
差分GPS-RTK输电线路舞动监测精度的研究;马杰;张博;宋高丽;李梦丽;艾文君;穆瑞铎;;河南科技(第16期) *

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