CN108414892A - 基于网络信息识别的电力设备故障检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于网络信息识别的电力设备故障检测系统，包括系统终端以及分别与所述系统终端连接的采样模块、定位模块和传输模块，所述系统终端包括相互连接的PC机终端和网络终端，所述采样模块包括影像信息单元与设备运行信息单元，所述采样模块与所述定位模块连接，所述定位模块包括若干独立GIS系统和基于GIS软件平台的无线收发单元。本发明通过基于网络大数据的信息识别技术，利用现场检测的手段，将电力设备的实时信息采集定位化、具体化，形成有效的自组网电台网络，为电力设备的故障检测提供直观准确的参考依据，并能运用到电力运营监控与故障维修中，提高工作效率。

Description

基于网络信息识别的电力设备故障检测系统

技术领域

本发明涉及电力设备维护与故障检修技术领域，尤其涉及基于网络信息识别的电力设备故障检测系统。

背景技术

随着我国经济的快速发展，特高压、交直流混合、新能源大量接入等成为设备必然的发展趋势。目前，我国的设备覆盖范围非常大，各种变电设备的数量也是巨大的，如变电站、导线、杆塔等数量大量增加，而且分布范围广、距离远。全部依靠人工来进行检修显然是不可能的，同时对于这些变电设备的统一管理监控的要求也随之提高。在此基础上，无人值守变电站得到了快速发展也为其安全运行管理提出了新的要求。因此，为提高无人值守或少人值守变电站人员和设备的安全性，需要实时监控变电设备的运行状态及故障隐患。

专利号为201510179955.2 的发明公开了一种设备故障处理系统，为查询历史数据提供了方便的查询方式，并可对历史故障进行重现，便于工作人员对历史故障情况进行分析、总结；系统提供了许多人性化，对故障历史记录查询时清晰的表达了各历史时期的故障信息，为管理包含大量查询内容数据的故障人员及决策层提供了非常直观的分析结果；系统实时故障提醒，灵活可根据不同变电站、不同线路分别设置不同线路管理人员进行故障提示，消息提示内容简洁明了，并能以短信的方式通知到人，保证了出现故障时能及时准确处理。

专利号为201410396561.8 的发明涉及一种电力线路在故障及检修状态时保障电力线通信的系统，包括控制终端、传输接口、数据处理模块、信号发送装置以及信号接收装置；其特征在于：所述第一电力载波取样模块是通过三相耦合电容器耦合到35kV线路；其中采用C相作为虚拟中心线；信号发送传输回路采用A-B相，每个信号点需要安装三个高频耦合电容器，其中C相高频耦合电容器接地作为虚拟中心点。该发明能保证电力线路故障或检修状态下也能正常通信。

然而，为更好实现设备故障检测工作的开展，最好将设备信息运营与网络信息数据相结合，即实现多个检测系统的互联使用，得到综合性的有益效果。

发明内容

本发明目的在于提供基于网络信息识别的电力设备故障检测系统，通过基于网络大数据的信息识别技术，利用现场检测的手段，将电力设备的实时信息采集定位化、具体化，形成有效的自组网电台网络，为电力设备的故障检测提供直观准确的参考依据，并能运用到电力运营监控与故障维修中，提高工作效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于网络信息识别的电力设备故障检测系统，包括系统终端以及分别与所述系统终端连接的采样模块、定位模块和传输模块，所述系统终端包括相互连接的PC机终端和网络终端，所述采样模块包括影像信息单元与设备运行信息单元，所述采样模块与所述定位模块连接，所述定位模块包括若干独立GIS系统和基于GIS软件平台的无线收发单元。

进一步地，所述网络终端包括网络数据库以及与所述网络数据库连接的自组网电台网络，所述自组网电台网络包括若干发射前端、移动中继站和电台中心站。

进一步地，所述网络数据库包括数据采集卡及其连接的分级存储器，所述数据采集卡与所述采样模块连接。

进一步地，所述影像信息单元包括可见光摄像机和基于光谱图像处理的多光谱传感器组。

进一步地，所述多光谱传感器组包括红外热像传感器、紫外成像传感器、电弧检测传感器、X射线数字传感器。

进一步地，所述设备运行信息单元包括分别以拓扑结构连接的数字化电表、通信抄读工具和抄读集成端，所述数字化电表呈星形分布与一个所述通信抄读工具连接，所述通信抄读工具呈纵线网分布与一个所述抄读集成端连接，所述抄读集成端与所述系统终端连接。

进一步地，所述传输模块包括RS485接口和总线接口，所述总线接口连接电力调度系统和电力运维系统。

本系统一方面可以通过采样模块，实现运行信息采集与影像信息集中，是区域针对型的采集网络。各采集元件安装完毕后，即可实现全天候的定点通讯，不仅快捷可靠，传输速率高，可实现分时段的采集，而且还不受设备拨动的影响。可见光摄像机和多光谱传感器组，依据光谱算法进行人员设备信息进行采集，并通过系统终端对光谱图像进行分析、处理；通信抄读工具可以数字接收信号，也可以通过电子眼识别电表读数，达到双重的精确效果，抄读集成端可以设定不同指令来规定采集或传送周期，并实现与后续系统的数据对接。

另一方面，通过自组网信息的连接，形成基于网络识别的电力网络大数据，这针对以往勘测故障检测模式的不足，在进行故障检测工作时，在办公室打开电脑存储的网络信息识别数据，区域设备的负荷分布就直观、准确、全面的展现在显示器上，通过在数据上查看坐标就可以准确的计算出故障检测走径的负荷距，快速确定方案；打开网络信息识别数据，走径的地理信息可以直接查看（地形条件、高程、高差、公路、民房及其它地面附着设施），通道选择一次到位；通过查阅负荷点坐标，准确、直观的确定线路是否通过负荷中心；做大规模资金的县域综合故障检测时，打开网络信息识别数据，县域内设备运行现状可以直接查询，设备运行的缺陷及薄弱环节，网架的合理性、设备诊断分析等可以快速准确的在室内完成。

本发明的有益效果体现在以下几个方面：

1、本系统不仅可以通过对电力设备的实时监控，防止各种运行过程中的突发状况造成设备损坏，提高供电可靠性；

2、本系统可以通过网络信息识别数据，提高工作效率，在勘测故障检测工作中，网络信息识别数据的引入应用与以往工作模式相比，把大量的地理资料、负荷分布资料集中在一起，并且可以在室内分析核实，工作效率可以提高3~5倍。

3、本系统可以通过网络信息识别数据，提高工作精确程度。在勘测故障检测工作中，网络信息识别数据的引入应用与以往工作模式相比，实际负荷分布及负荷点的准确位置可以在数据上查阅，准确的计算出方案的负荷距，通过模拟走径负荷距的计算，可以精确的比较出线损最小的走径方案。

4、本系统可以通过网络信息识别数据，形成可观的经济效益。网络信息识别大数据的引入应用，节约了大量的人力和时间，同时、车船费，燃油费及工作人员的下乡补贴也大大减少；与以往工作模式相比，针对相同的工程量（摘除必备的图纸资料费）可节约50%的成本费用；另一方面，工作效率的提高对推动生产发展存在着深远的社会意义。

5、本发明不仅节约了故障检测成本，大大提高了工作效率，提高了工作的精确度和准确度，而且还可以在故障时参与协助最优服务方案的制定，减少一线配电人员的劳动量，提高职工的劳动效率，为增强企业竞争力提供重要的保障作用，值得广泛推广与使用。

附图说明

图1是本发明的整体系统结构图。

图2是本发明的影像信息单元结构图。

图3是本发明的设备运行信息单元结构图。

图4是本发明的网络终端结构图。

具体实施方式

如图1至图4所示，基于网络信息识别的电力设备故障检测系统，包括系统终端1以及分别与系统终端连接的采样模块2、定位模块3和传输模块4，系统终端1包括相互连接的PC机终端5和网络终端6，采样模块2包括影像信息单元7与设备运行信息单元8，采样模块与定位模块3连接，定位模块3包括若干独立GIS系统11和基于GIS软件平台的无线收发单元12。

网络终端6包括网络数据库29以及与网络数据库连接的自组网电台网络25，自组网电台网络25包括若干发射前端26、移动中继站27和电台中心站28。

网络数据库29包括数据采集卡23及其连接的分级存储器24，数据采集卡与采样模块连接。

影像信息单元7包括可见光摄像机15和基于光谱图像处理的多光谱传感器组。

多光谱传感器组包括红外热像传感器16、紫外成像传感器17、电弧检测传感器18、X射线数字传感器19。

设备运行信息单元8包括分别以拓扑结构连接的数字化电表20、通信抄读工具21和抄读集成端22，数字化电表20呈星形分布与一个通信抄读工具21连接，通信抄读工具21呈纵线网分布与一个抄读集成端22连接，抄读集成端22与系统终端1连接。

传输模块4包括RS485接口9和总线接口10，总线接口连接电力调度系统13和电力运维系统14。

下面结合实际应用情况对各单元进行具体分析：

首先，本发明的核心在于电力设备信息的采样获取，采样信息包括影像信息和设备运行信息，分别由各自对应的采样单元获取。

影像信息单元包括可见光摄像机和基于光谱图像处理的多光谱传感器组。多光谱传感器组包括红外热像传感器、紫外成像传感器、电弧检测传感器、X射线数字传感器。可见光摄像机采用专用摄像头可以成像8bit256级灰度图。可控光源提供照明，并且照明程度人为可控，使光谱可以清晰地成像。光源稳定且随入射光线强度的变化，瞳孔会产生收缩或扩张，牵动光谱变化，增大匹配时的误差。稳定光源，即稳定了光谱，可以提高匹配的精度。基于光谱图像处理的多光谱传感器组拍摄不同类型的设备影像数据，通过使用红外热像检测技术、紫外成像仪电晕和电弧检测和X射线数字平板直接成像技术，得到包括红外、紫外、X光图像，并通过终端机模块对通过不同来源获取到的多光谱设备图像进行类型判断，进而将其数据块存储到对应的数据存储服务器，将其相关描述信息以元数据的形式存储到元数据服务器，完成对数据的高效存取、通用检索等操作，这样，应用人员识别及光谱生物识别技术，并结合无线网络应用，提供准确快捷的工作人员及电力设备数据收集、统计、管理，实现对电力设备的人员出入管理及整个设备生命周期包括对设备的跟踪、定位等进行实时跟踪管理。

设备运行信息单元包括分别以拓扑结构连接的数字化电表、通信抄读工具和抄读集成端，数字化电表呈星形分布与一个通信抄读工具连接，通信抄读工具呈纵线网分布与一个抄读集成端连接，抄读集成端与系统终端连接。这样所组成的设备运行信息单元，能够将电表上显示的数值正确识别出来，并将该数值准确迅速地传送，数据存储器可以直接抄读所有电表读数，也可进行分批或个别抄读，并自动保存抄读的历史数据，对电表数据进行的统计、双地址储存等，形成详细的设备运行档案，方便后续单元的分析及调用。

定位模块包括若干独立GIS系统和基于GIS软件平台的无线收发单元，GIS平台在实际应用中，可以搭载北斗卫星导航系统或GPS全球卫星定位系统，实现位置的坐标确定。本发明的无线收发单元与GIS系统互联，可以在发生故障预警时，通过网络自组网电台网络准确定位设备所在位置，并通过与电力运维系统的互联，调取该号码的匹配设备号所在台区及线路信息，然后GIS地理检测系统与设备在线监控系统互联，联查并获得线路详细位置及设备运行状况。设备的电力运维系统的指导思想，是建设一个以供电公司为核心，通过采用先进的计算机信息技术、网络技术和软件技术实现从客户服务、业务处理到工作质量监督、辅助决策支持的全过程的现代化的营销管理体系，实现营销业务处理的自动化、网络化，达到提高工作效率、提高管理水平和服务质量的目的。网络自组网电台网络的应用扩展了电力运维系统功能，再配合车载全球定位系统GPS的使用，极大地加强了电力故障检测、涉及、管理与定位故障处理的功能。

传输模块包括RS485接口和总线接口，总线接口连接电力调度系统和电力运维系统。传输模块包括RS485接口和总线接口，总线接口连接电力调度系统和电力运维系统。电力调度系统与无线收发单元互联，旨在实现故障发生时，能迅速对设备情况进行调配、限制、安全处理等，电力调度系统主要防止因过负荷等原因造成设备损坏，为了在保证电力调度和电力供应的时间段中，提高对于突发事件应急情况的解决速度，进一步来确保电力供应的安全运行水平，形成的现代化监测、控制、管理手段。

系统终端包括相互连接的PC机终端和网络终端，PC机终端为为计算机服务终端，计算机服务终端中还包括针对可见光谱图像的分析系统，可以对拍摄下的人员光谱图像进行预处理，包括对光谱内外边界的定位，提取出光谱部分进行直方图均衡及归一化操作等。之后从处理后的光谱图像中提取需要的纹理特征，包括像冠、水晶体、细丝、斑点、结构、凹点、射线、皱纹和条纹等，识别阶段即将待识别的图像的特征向量与预存的参考图像的特征向量进行匹配的过程，是典型的模式识别问题，通过比较提取的特征向量之间的相似性，进而确定图像是否来自同一对象，以达到鉴定身份的目的。

网络终端的目的在于利用采样单元和定位单元将电力设备的实时信息采集定位化、具体化，利用自组网技术，依托网络数据库形成有效的自组网电台网络，理论上能够以单个变电站作为一个电台网络单元，利用安装在电力设备附近并与采样单元相匹配的多个发射前端，经过移动中继站将信息传递给电台中心站，移动中继站可采用车载形式，即自组网电台网络的工作原理是：各发射前端将采样单元采集到的图像，语音及数据等信息传输到车载中继对应的接收机上，各接收机的接收信号通过网络口连接到交换机上，以无线COFDM网桥为中继，把各信息传输到远端电台中心站，这样既可以满足将零散的电力设备信息构建成区域性的大数据电网网络，也可以通过其连接的网络数据库，形成便捷的数据分析比对识别。

本发明网络信息识别数据在设备系统上的应用方式，可以将电力企业的变电站、电力设备与电力负荷和生产及管理等核心业务连接，形成电力信息化的生产管理的综合检测系统，从而为设备故障检测、设备故障、故障定位维修服务。它提供的电力设备设施信息、设备运行状态信息、电力技术信息、生产管理信息、电力市场信息与山川、河流、地势、城镇、公路街道、楼群，以及气象、水文、地质、资源等自然环境信息集中于统一系统中，可查询有关数据、图片、图象、数据、技术资料、管理知识等。一方面可以通过采样模块，实现运行信息采集与影像信息集中，是区域针对型的采集网络。各采集元件安装完毕后，即可实现全天候的定点通讯，不仅快捷可靠，传输速率高，可实现分时段的采集，而且还不受设备拨动的影响。通信抄读工具可以数字接收信号，也可以通过电子眼识别电表读数，达到双重的精确效果，抄读集成端可以设定不同指令来规定采集或传送周期，并实现与后续系统的数据对接。另一方面，形成基于网络的电力网络数据，这针对以往勘测故障检测模式的不足，在进行故障检测工作时，在办公室打开电脑存储的网络信息识别数据，区域设备的负荷分布就直观、准确、全面的展现在显示器上，通过在数据上查看坐标就可以准确的计算出故障检测走径的负荷距，快速确定方案；打开网络信息识别数据，走径的地理信息可以直接查看（地形条件、高程、高差、公路、民房及其它地面附着设施），通道选择一次到位；通过查阅负荷点坐标，准确、直观的确定线路是否通过负荷中心；做大规模资金的县域综合故障检测时，打开网络信息识别数据，县域内设备运行现状可以直接查询，设备运行的缺陷及薄弱环节，网架的合理性、设备诊断分析等可以快速准确的在室内完成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本领域的一般技术人员将认识到，使用本发明的方案还可以实现许多可选的实施例。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于网络信息识别的电力设备故障检测系统，其特征在于：包括系统终端以及分别与所述系统终端连接的采样模块、定位模块和传输模块，所述系统终端包括相互连接的PC机终端和网络终端，所述采样模块包括影像信息单元与设备运行信息单元，所述采样模块与所述定位模块连接，所述定位模块包括若干独立GIS系统和基于GIS软件平台的无线收发单元。

2.如权利要求1所述的基于网络信息识别的电力设备故障检测系统，其特征在于：所述网络终端包括网络数据库以及与所述网络数据库连接的自组网电台网络，所述自组网电台网络包括若干发射前端、移动中继站和电台中心站。

3.如权利要求1所述的基于网络信息识别的电力设备故障检测系统，其特征在于：所述网络数据库包括数据采集卡及其连接的分级存储器，所述数据采集卡与所述采样模块连接。

4.如权利要求1所述的基于网络信息识别的电力设备故障检测系统，其特征在于：所述影像信息单元包括可见光摄像机和基于光谱图像处理的多光谱传感器组。

5.如权利要求4所述的基于网络信息识别的电力设备故障检测系统，其特征在于：所述多光谱传感器组包括红外热像传感器、紫外成像传感器、电弧检测传感器、X射线数字传感器。

6.如权利要求1所述的基于网络信息识别的电力设备故障检测系统，其特征在于：所述设备运行信息单元包括分别以拓扑结构连接的数字化电表、通信抄读工具和抄读集成端，所述数字化电表呈星形分布与一个所述通信抄读工具连接，所述通信抄读工具呈纵线网分布与一个所述抄读集成端连接，所述抄读集成端与所述系统终端连接。

7.如权利要求1所述的基于网络信息识别的电力设备故障检测系统，其特征在于：所述传输模块包括RS485接口和总线接口，所述总线接口连接电力调度系统和电力运维系统。