CN108718112B - 一种基于北斗导航系统的电网监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于北斗导航系统的电网监测系统及方法，涉及电力系统在线监测技术领域。所述电网监测系统包括测量单元和监控中心，测量单元包括第一北斗通信模块、第一以太网通信模块和监测装置，监控中心包括中心处理器、第二北斗通信模块以及第二以太网通信模块，所述电网监测方法在通过第一以太网通信模块向监控中心传输监测数据失败时，通过第一北斗通信模块获取电网设备的位置信息和当前时间信息并将监测数据、位置信息和当前时间信息封装成数据包后通过北斗短报文通信系统发送给监控中心。该电网监测系统及方法通过北斗短报文通信系统对监测数据进行传输，避免以太网故障时监控中心无法获取监测数据，提高了电网监测数据的传输稳定性和电网安全性。

Description

一种基于北斗导航系统的电网监测系统及方法

技术领域

本发明涉及电力系统在线监测技术领域，具体而言，涉及一种基于北斗导航系统的电网监测系统及方法。

背景技术

随着电子设备的普及，人们对电力供应的稳定性和覆盖范围需求越来越高，电网的建设规模迅速扩大，因此对电网中各电网设备的状态监测的难度也急剧提高。电网设备状态监测数据获取困难的问题，尤其是在交通不便或缺少工作人员的地区，无法通过电力系统内部局域网获取电网设备的状态甚至是电网设备出现故障无法供电时，会对电网的电力供应整体调控以及电力设备的修复造成巨大的障碍，从而存在极大的安全隐患，可能会造成极大的经济损失。

而现有的电网监控数据一般通过以太网等局域网或互联网进行传输，在传线缆出现故障时，对复杂的传输线缆网络进行维修往往需要大量的时间和人力物力，在维修期间无法获得电网设备的监测数据会带来极大的电网管理难度和安全问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种基于北斗导航系统的电网监测系统及方法，以解决现有技术中存在的电网设备的监控数据在传输线缆出现故障时恢复传输时间长、修复难度大，监测数据传输稳定性差问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于北斗导航系统的电网监测系统，所述电网监测系统包括测量单元和监控中心。所述测量单元设置在电网设备处，包括第一北斗通信模块、第一以太网通信模块以及安装在所述电网设备上的监测装置，所述监测装置用于采集电网设备的监测数据。所述监控中心包括中心处理器、第二北斗通信模块以及第二以太网通信模块，所述第二北斗通信模块通过北斗短报文通信系统与所述第一北斗通信模块通信连接，所述第二以太网通信模块通过以太网与所述第一以太网通信模块通信连接，所述中心处理器用于对所述测量单元通过以太网或北斗短报文通信系统传来的监测数据进行运行状态分析。

综合第一方面，所述测量单元还包括航拍无人机，所述航拍无人机包括第三北斗通信模块，通过所述第三北斗通信模块接收并执行所述监控中心发来的无人机控制指令，以采集所述电网设备的图像。

综合第一方面，所述测量单元还包括第一射频模块以及与所述第一射频模块连接的单元处理器。所述航拍无人机还包括与所述第一射频模块匹配连接的第二射频模块，从而接收所述测量单元通过所述第一射频模块发来的无人机控制指令和监测数据。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于北斗导航系统的电网监测方法，所述电网监测方法包括：确定在第一预设周期内通过第一以太网通信模块向监控中心传输电网设备的监测数据失败；通过第一北斗通信模块获取所述电网设备的位置信息和当前时间信息；判断所述第一北斗通信模块是否能够通过北斗短报文通信系统与所述监控中心通信连接；若是，控制所述第一北斗通信模块通过所述北斗短报文通信系统向所述监控中心发送包含所述监测数据、所述位置信息以及所述当前时间信息的数据包。

综合第二方面，在所述判断所述第一北斗通信模块是否能够通过北斗短报文通信系统与所述监控中心通信连接之后，所述电网监测方法还包括：在所述第一北斗通信模块不能够通过北斗短报文通信系统与所述监控中心通信连接时，判断第一射频模块功能是否正常；在第一射频模块功能正常时，通过所述第一射频模块将所述数据包发送给航拍无人机，以使所述航拍无人机通过第三北斗通信模块将所述数据包发送给所述监控中心。

综合第二方面，在第一射频模块功能正常时，所述电网监测方法还包括：通过所述第一射频模块控制所述航拍无人机采集所述电网设备的图像，以使所述航拍无人机通过所述第三北斗通信模块将所述图像发送给所述监控中心。

综合第二方面，在所述判断第一射频模块功能是否正常之后，所述电网监测方法还包括：在第一射频模块功能不正常时，所述监控中心通过第二北斗通信模块向所述航拍无人机发送控制指令，以使所述航拍无人机采集所述电网设备的图像并通过第二射频模块获取所述测量单元通过所述第一射频模块发来的所述监测数据，再通过所述第三北斗通信模块将所述图像和所述监测数据发送至所述监控中心。

综合第二方面，在所述控制所述第一北斗通信模块通过所述北斗短报文通信系统向所述监控中心发送所述数据包之前，所述电网监测方法还包括：基于所述位置信息判断所述监测数据是否为电网敏感信息；若是，对所述数据包进行加密。

综合第二方面，在所述通过所述第一射频模块控制所述航拍无人机采集所述电网设备的图像之后，以及在所述航拍无人机通过所述第三北斗通信模块将所述图像发送给所述监控中心之前，所述电网监测方法还包括：基于所述位置信息判断所述图像是否为电网敏感信息；若是，对所述图像进行水印加密。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读取存储介质，所述计算机可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行上述任一方面所述方法中的步骤。

本发明提供的有益效果是：

本发明提供了一种基于北斗导航系统的电网监测系统及方法，所述电网监测系统包括第一北斗通信模块，能够通过第一北斗通信模块获取该监测单元对应电网设备的位置信息并进行校对，从而能够对发生故障的电网设备的具体位置进行精确定位，并获得准确的时间信息，从而为后续监控数据的分析以及恢复工作的制定提供参考；同时，第一北斗通信模块还可以通过北斗短报文通信系统与监控中心进行数据传输，从而对重要的监测数据进行紧急传输，进一步提高了电网设备的监测数据的传输稳定性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的一种电网监测系统的结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供的一种测量单元的连接示意图；

图3为本发明第二实施例提供的一种电网监测方法的流程示意图；

图4为本发明第二实施例提供的一种无人机控制步骤的流程示意图。

图标：10-电网监测系统；11-测量单元；112-第一北斗通信模块；114-第一以太网通信模块；115-第一射频模块；116-航拍无人机；117-第三北斗通信模块；118-第二射频模块；12-监控中心；122-中心处理器；124-第二北斗通信模块；126-第二以太网通信模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

第一实施例

经本申请人研究发现，现有的电力系统中进行电网关键节点的电力设备的监控以及监控数据采集、传输的系统为电网广域监测系统(WAMS)，电网广域监测系统采用同步相角测量技术，通过逐步布局全网关键测点的同步相角测量单元(PMU)，实现对全网同步相角及电网主要数据的实时高速率采集。采集数据通过电力调度数据网络实时传送到广域监测主站系统，从而提供对电网正常运行与事故扰动情况下的实时监测与分析计算，并及时获得并掌握电网运行的动态过程。WAMS作为电网动态测量系统，其前置单元相量测量装置PMU能够以数百Hz的速率采集电流、电压信息，通过计算获得测点的功率、相位、功角等信息，并以每秒几十帧的频率向主站发送。PMU通过全球定位系统(GPS)对时，能够保证全网数据的同步性，时标信息与数据同时存储并发送到主站。因此，WAMS能够使调度人员实时监视到电网的动态过程。而现有的WAMS系统均通过以太网进行数据传输，在相关的传输线缆出现故障时可能存在监测数据无法传输至监控中心即主站、数据传输不稳定。为了解决上述问题，本发明第一实施例提供了一种基于北斗导航系统的电网监测系统10。

请参考图1，图1为本发明第一实施例提供的一种电网监测系统的结构示意图。

电网监测系统10包括测量单元11和监控中心12，测量单元11的数量可以为一个或多个，监控中心12与所述一个或多个测量单元11通信连接。

请参考图2，图2为本发明第一实施例提供的一种测量单元的连接示意图。

测量单元11可以是WAMS的关键测点，设置在电网设备处，包括第一北斗通信模块112、第一以太网通信模块114以及安装在所述电网设备上的监测装置，所述监测装置用于采集所述电网设备的监测数据。其中，所述监测数据可以包括线路气象参数、微风振动参数、导线弧垂参数、覆冰厚度参数和现场污秽参数等。第一北斗通信模块112包括北斗短报文通信机和北斗定位通信机，所述北斗短报文通信机用于通过北斗卫星进行短报文传输，短报文传输功能是北斗特有的，GPS不具备的一项技术突破。所谓的短报文是指卫星定位终端和北斗卫星或北斗地面服务站之前能够直接通过卫星信号进行双向的信息传递，GPS只能单向传递(终端从卫星接收位置信号)。短报文意味着更加效率信息传递，比如在普通移动通讯信号不能覆盖的情况下(例如地震灾害过后通讯基站遭到破坏)，北斗终端就可以通过短报文进行紧急通讯等。

监控中心12包括中心处理器122、第二北斗通信模块124以及第二以太网通信模块126，第二北斗通信模块124通过北斗短报文通信系统与第一北斗通信模块112通信连接，第二以太网通信模块126通过以太网与第一以太网通信模块114通信连接，中心处理器122用于对测量单元11通过以太网或北斗短报文通信系统传来的监测数据进行运行状态分析。

作为一种可选地实施方式，测量单元11还可以包括第一射频模块115以及与第一射频模块115的单元处理器。

作为一种可选的实施方式，测量单元11还可以包括航拍无人机116，航拍无人机116包括第三北斗通信模块117，航拍无人机116通过第三北斗通信模块117接收并执行监控中心12发来的无人机控制指令，以采集所述电网设备的图像。进一步地，航拍无人机116还包括与第一射频模块115匹配连接的第二射频模块118，从而接收测量单元11通过第一射频模块115发来的无人机控制指令和监测数据。其中，第一射频模块115可以为射频识别系统(RFID)中的射频应答器，第二射频模块118可以为射频识别系统中的射频阅读器。射频识别(RFID)是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。

第二实施例

为了配合本发明第一实施例提供的电网监测系统10实现更好地电网监测效果，本发明第二实施例还提供了一种基于北斗导航系统的电网监测方法。

请参考图3，图3为本发明第二实施例提供的一种电网监测方法的流程示意图。所述电网监测方法的具体步骤可以如下：

步骤S21：确定在第一预设周期内通过第一以太网通信模块向监控中心传输电网设备的监测数据失败。

步骤S22：通过第一北斗通信模块获取所述电网设备的位置信息和当前时间信息。

步骤S23：判断所述第一北斗通信模块是否能够通过北斗短报文通信系统与所述监控中心通信连接。

步骤S24：若是，控制所述第一北斗通信模块通过所述北斗短报文通信系统向所述监控中心发送包含所述监测数据、所述位置信息以及所述当前时间信息的数据包。

应当理解的是，步骤S22和步骤S23的顺序可以调换，不影响本实施例的使用效果。

针对步骤S23，在测量单元11与监控中心12的以太网连接线路出现故障，但是测量单元11的其他功能正常时，可以采用第一北斗通信模块112通过北斗短报文通信系统向监控中心12发送包含监测数据、位置信息以及当前时间信息的数据包，同时还能通过该北斗短报文通信系统接收监控中心12传来的信息。

但是在测量单元11的其他功能也出现故障，无法通过第一北斗通信模块112和监控中心12进行数据传输时，则需要通过其他方式传输数据，作为一种实施方式，请参考图4，在无法通过第一北斗通信模块112和监控中心12进行数据传输时本实施例还包括如下步骤：

步骤S25：判断第一射频模块功能是否正常。

步骤S26：在第一射频模块功能正常时，通过所述第一射频模块将所述数据包发送给航拍无人机，以使所述航拍无人机通过第三北斗通信模块将所述数据包发送给所述监控中心。

进一步地，监控中心12还可能需要获得该电网设备的图像以对其进行进一步的故障分析，因此本实施例中的电网监测方法还可以包括如下步骤：通过所述第一射频模块控制所述航拍无人机采集所述电网设备的图像，以使所述航拍无人机通过所述第三北斗通信模块将所述图像发送给所述监控中心。

应当理解的是，在测量单元11的电源功能或对无人机的控制功能出现故障时，如第一射频模块115功能不正常，无法获取单元处理器对航拍无人机116发出的控制指令但能够进行RFID数据传输时，航拍无人机116的控制指令还可以由监控中心12在未接受到航拍无人机116的上传数据时发出。其具体步骤可以为：所述监控中心通过第二北斗通信模块向所述航拍无人机发送控制指令，以使所述航拍无人机采集所述电网设备的图像并通过第二射频模块获取所述测量单元通过所述第一射频模块发来的所述监测数据，再通过所述第三北斗通信模块将所述图像和所述监测数据发送至所述监控中心。

可选地，考虑到许多电网数据需要进行保密，因此本实施例提供的电网监测方法在步骤S24之前，还可以包括步骤：基于所述位置信息判断所述监测数据是否为电网敏感信息；若是，对所述数据包进行加密。

进一步地，在所述航拍无人机116通过所述第三北斗通信模块117将所述图像发送给所述监控中心12之前，还可以包括步骤：基于所述位置信息判断所述图像是否为电网敏感信息；若是，对所述图像进行水印加密。其中，所述水印加密可以是篡改提示数字水印，以便所述访问端判断接收到的图片是否遭到篡改，并可以在一定程度上还原被篡改的图片，保证了图片类重要数据的传输安全，同时避免受到错误电网巡检信息的误导从而造成重大损失。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。

综上所述，本发明实施例提供了一种电网监测系统及方法，所述电网监测系统包括第一北斗通信模块，能够通过第一北斗通信模块获取该监测单元对应电网设备的位置信息并进行校对，从而能够对发生故障的电网设备的具体位置进行精确定位，并获得准确的时间信息，从而为后续监控数据的分析以及恢复工作的制定提供参考；同时，第一北斗通信模块还可以通过北斗短报文通信系统与监控中心进行数据传输，从而对重要的监测数据进行紧急传输，进一步提高了电网设备的监测数据的传输稳定性。。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (7)

1.一种基于北斗导航系统的电网监测系统，其特征在于，所述电网监测系统包括：

测量单元，设置在电网设备处，包括第一北斗通信模块、第一以太网通信模块以及安装在所述电网设备上的监测装置，所述监测装置用于采集所述电网设备的监测数据，还包括航拍无人机、第一射频模块以及与所述第一射频模块连接的单元处理器，所述航拍无人机包括第三北斗通信模块，通过所述第三北斗通信模块接收并执行监控中心发来的无人机控制指令，以采集所述电网设备的图像，所述航拍无人机还包括与所述第一射频模块匹配连接的第二射频模块，从而接收所述测量单元通过所述第一射频模块发来的无人机控制指令和监测数据；

监控中心，包括中心处理器、第二北斗通信模块以及第二以太网通信模块，所述第二北斗通信模块通过北斗短报文通信系统与所述第一北斗通信模块通信连接，所述第二以太网通信模块通过以太网与所述第一以太网通信模块通信连接，所述中心处理器用于对所述测量单元通过以太网或北斗短报文通信系统传来的监测数据进行运行状态分析。

2.一种基于北斗导航系统的电网监测方法，其特征在于，所述电网监测方法包括：

确定在第一预设周期内通过第一以太网通信模块向监控中心传输电网设备的监测数据失败；

通过第一北斗通信模块获取所述电网设备的位置信息和当前时间信息；

判断所述第一北斗通信模块是否能够通过北斗短报文通信系统与所述监控中心通信连接；

在所述第一北斗通信模块能够通过北斗短报文通信系统与所述监控中心通信连接时，控制所述第一北斗通信模块通过所述北斗短报文通信系统向所述监控中心发送包含所述监测数据、所述位置信息以及所述当前时间信息的数据包；

在所述第一北斗通信模块不能够通过北斗短报文通信系统与所述监控中心通信连接时，判断第一射频模块功能是否正常；

在第一射频模块功能正常时，通过所述第一射频模块将所述数据包发送给航拍无人机，以使所述航拍无人机通过第三北斗通信模块将所述数据包发送给所述监控中心。

3.根据权利要求2所述的电网监测方法，其特征在于，在第一射频模块功能正常时，所述电网监测方法还包括：

通过所述第一射频模块控制所述航拍无人机采集所述电网设备的图像，以使所述航拍无人机通过所述第三北斗通信模块将所述图像发送给所述监控中心。

4.根据权利要求2所述的电网监测方法，其特征在于，在所述判断第一射频模块功能是否正常之后，所述电网监测方法还包括：

在第一射频模块功能不正常，能够进行RFID数据传输时，所述监控中心通过第二北斗通信模块向所述航拍无人机发送控制指令，以使所述航拍无人机采集所述电网设备的图像并通过第二射频模块获取所述第一射频模块发来的所述监测数据，再通过所述第三北斗通信模块将所述图像和所述监测数据发送至所述监控中心。

5.根据权利要求2所述的电网监测方法，其特征在于，在所述控制所述第一北斗通信模块通过所述北斗短报文通信系统向所述监控中心发送所述数据包之前，所述电网监测方法还包括：

基于所述位置信息判断所述监测数据是否为电网敏感信息；

若是，对所述数据包进行加密。

6.根据权利要求3所述的电网监测方法，其特征在于，在所述通过所述第一射频模块控制所述航拍无人机采集所述电网设备的图像之后，以及在所述航拍无人机通过所述第三北斗通信模块将所述图像发送给所述监控中心之前，所述电网监测方法还包括：

基于所述位置信息判断所述图像是否为电网敏感信息；

若是，对所述图像进行水印加密。

7.一种计算机可读取存储介质，其特征在于，所述计算机可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行权利要求2-6中任一项所述方法中的步骤。

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