CN109444675A - 输电线路故障监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种输电线路故障监测系统，包括故障检测单元、数据处理单元、无线传输单元以及远程监控单元；所述故障检测单元与数据处理单元连接，所述数据处理单元通过无线传输单元与远程监控单元通信连接；所述故障检测单元包括第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器、电流互感器、拉力传感器、粉尘浓度传感器、风速传感器、风向传感器、电弧传感器、预处理单元、检测处理电路以及脉冲信号检测单元；能够对输电线路的故障，如覆冰、断线以及接头松动的故障进行准确检测，从而确保电力调度中心作出准确的运维措施。

Description

输电线路故障监测系统

技术领域

本发明涉及一种电力监控系统，尤其涉及一种输电线路故障监测系统。

背景技术

输电线路是电力电网中使用极为广泛并且极为重要的设备，用于将电力从供电端传输至用电端，在电力电网运行过程中，需要对输电线路的运行故障进行监测，现有技术中，对于输电线路的故障主要采用人工方式，通过巡线工人从输电线路上行走，获取相关的参数或者状态，这种方式存在诸多问题：首先，是工人的安全性问题，由于巡线工人需要在高压输电线路上行走，容易发生触电事故，而且，在架空输电线路上，工人处于高空状态，虽然具有保护措施，但是，经常发生工人跌落的事故，其次，效率低，更为重要的一点是：通过工人巡线的方式，由于人为的疏忽等原因，造成检测结果的准确性低。

因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种输电线路故障监测系统，能够对输电线路的故障，如覆冰、断线以及接头松动的故障进行准确检测，从而确保电力调度中心作出准确的运维措施，而且不需要工人进行巡线，从而有效避免了人工巡线存在的安全隐患，检测效率高，准确度高。

本发明提供的一种输电线路故障监测系统，包括故障检测单元、数据处理单元、无线传输单元以及远程监控单元；

所述故障检测单元与数据处理单元连接，所述数据处理单元通过无线传输单元与远程监控单元通信连接；

所述故障检测单元包括第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器、电流互感器、拉力传感器、粉尘浓度传感器、风速传感器、风向传感器、电弧传感器、预处理单元、检测处理电路以及脉冲信号检测单元；

所述第一温度传感器为多个，且分别设置于输电线路以及输电线路的接头处，所述第二温度传感器用于检测环境温度，所述第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器、拉力传感器、粉尘浓度传感器以及电弧传感器的输出端与预处理单元的输入端连接，所述与处理单元的输出端与检测处理电路连接，所述检测处理电路与数据处理单元通信连接，所述脉冲信号检测单元与检测处理电路连接。

进一步，所述预处理单元包括放大电路、滤波电路以及模数转换电路，所述放大电路的输入端与各传感器的输出端连接，所述放大电路的输出端与滤波电路的输入端连接，所述滤波电路的输出端与模数转换电路的输入端连接，所述模数转换电路的输出端与检测处理电路连接。

进一步，所述脉冲信号检测单元包括高压脉冲发生电路、信号加载电路、信号接收电路以及脉冲处理电路，所述高压脉冲发生电路的输出端与信号加载电路的输入端连接，所述信号加载电路用于将高压脉冲信号耦合加载于输电线路，所述信号接收电路与输电线路耦合连接，所述信号接收电路的输出端与脉冲处理电路连接，所述脉冲处理电路与检测处理电路通信连接，所述高压脉冲发生电路的控制端与检测处理电路连接。

进一步，所述数据处理单元包括数据处理电路、存储器、GPS授时电路、ZigBee传输电路Ⅰ；

所述数据处理电路与存储器通信连接，所述GPS授时电路与数据处理电路连接，所述数据处理电路通过ZigBee传输电路Ⅰ与无线传输单元通信连接。

进一步，所述无线传输单元包括传输处理电路、ZigBee传输电路Ⅱ、传输存储器以及4G通信模块；

所述传输处理电路与ZigBee传输电路Ⅱ通信连接，ZigBee传输电路Ⅱ与ZigBee传输电路Ⅰ通信连接，所述传输处理电路与传输存储器通信连接，所述传输处理电路通过4G通信模块与远程监控单元通信连接。

进一步，所述远程监控单元包括监控服务器、触控显示器、存储服务器以及声光报警器；

所述监控服务器通过4G通信模块与传输服务器通信连接，所述监控服务器与触控显示器通信连接，所述监控服务器与存储服务器通信连接，所述监控服务器的输出端与声光报警器连接。

本发明的有益效果：通过本发明，能够对输电线路的故障，如覆冰、断线以及接头松动的故障进行准确检测，从而确保电力调度中心作出准确的运维措施，而且不需要工人进行巡线，从而有效避免了人工巡线存在的安全隐患，检测效率高，准确度高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，以下结合该附图对本发明做出进一步详细说明，如图所示：

本发明提供的一种输电线路故障监测系统，包括故障检测单元、数据处理单元、无线传输单元以及远程监控单元；

所述故障检测单元与数据处理单元连接，所述数据处理单元通过无线传输单元与远程监控单元通信连接；

所述故障检测单元包括第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器、电流互感器、拉力传感器、粉尘浓度传感器、风速传感器、风向传感器、电弧传感器、预处理单元、检测处理电路以及脉冲信号检测单元；

所述第一温度传感器为多个，且分别设置于输电线路以及输电线路的接头处，所述第二温度传感器用于检测环境温度，所述第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器、拉力传感器、粉尘浓度传感器以及电弧传感器的输出端与预处理单元的输入端连接，所述与处理单元的输出端与检测处理电路连接，所述检测处理电路与数据处理单元通信连接，所述脉冲信号检测单元与检测处理电路连接，其中，故障检测单元为多个，沿着输电线路设置，从而对目标线路的全线进行检测，通过上述结构，能够对输电线路的故障，如覆冰、断线以及接头松动的故障进行准确检测，从而确保电力调度中心作出准确的运维措施，而且不需要工人进行巡线，从而有效避免了人工巡线存在的安全隐患，检测效率高，准确度高。上述中的各传感器采用现有技术即可。

本实施例中，所述预处理单元包括放大电路、滤波电路以及模数转换电路，所述放大电路的输入端与各传感器的输出端连接，所述放大电路的输出端与滤波电路的输入端连接，所述滤波电路的输出端与模数转换电路的输入端连接，所述模数转换电路的输出端与检测处理电路连接，通过上述结构，能够将各传感器所检测的信息进行预处理，利于后续的检测处理电路的工作。

本实施例中，所述脉冲信号检测单元包括高压脉冲发生电路、信号加载电路、信号接收电路以及脉冲处理电路，所述高压脉冲发生电路的输出端与信号加载电路的输入端连接，所述信号加载电路用于将高压脉冲信号耦合加载于输电线路，所述信号接收电路与输电线路耦合连接，所述信号接收电路的输出端与脉冲处理电路连接，所述脉冲处理电路与检测处理电路通信连接，所述高压脉冲发生电路的控制端与检测处理电路连接，通过上述结构，脉冲信号加载于输电线路后，高压脉冲信号沿着输电线路传输，通过信号接收电路是否接收到该脉冲信号，判断输电线路是否存在断线故障，其中，分为多组，比如：如果检测处理电路具有A、B和C依次排列的三个，那么，高压脉冲发生电路就设置在B处，高压脉冲发生电路就与位于B处的检测处理电路连接，脉冲检测电路和脉冲处理电路分别为2个，分别设置于A处和C处，脉冲处理电路与A处和C处的检测处理电路连接，如果B到A的高压脉冲信号接收正常，而B到C的高压脉冲信号无信号，则表明B到C处的输电线路存在断线的故障，从而判断出断线故障的位置；其中，高压脉冲发生电路、信号加载电路、信号接收电路采用现有的电路。

本实施例中，所述数据处理单元包括数据处理电路、存储器、GPS授时电路、ZigBee传输电路Ⅰ；

所述数据处理电路与存储器通信连接，所述GPS授时电路与数据处理电路连接，所述数据处理电路通过ZigBee传输电路Ⅰ与无线传输单元通信连接，其中，数据处理电路为多个，数据处理电路通过无线连接方式与检测处理电路通信连接，比如采用蓝牙传输、UWB传输模块传输，数据处理电路用于对接收到的信息进行相应的协议转换。

本实施例中，所述无线传输单元包括传输处理电路、ZigBee传输电路Ⅱ、传输存储器以及4G通信模块；

所述传输处理电路与ZigBee传输电路Ⅱ通信连接，ZigBee传输电路Ⅱ与ZigBee传输电路Ⅰ通信连接，所述传输处理电路与传输存储器通信连接，所述传输处理电路通过4G通信模块与远程监控单元通信连接，通过上述结构，能够及时将所监测的数据上传，确保能够及时做出有效的运维处理措施，保证电力系统的稳定性。

本实施例中，所述远程监控单元包括监控服务器、触控显示器、存储服务器以及声光报警器；

所述监控服务器通过4G通信模块与传输服务器通信连接，所述监控服务器与触控显示器通信连接，所述监控服务器与存储服务器通信连接，所述监控服务器的输出端与声光报警器连接。

本发明中的检测处理电路、脉冲处理电路、数据处理电路以及传输处理电路采用现有的单片机即可。

以下对本发明的工作原理做出进一步详细说明：

各传感器将实时测得的参数通过数据处理单元、无线传输单元上传至监控服务器后，监控服务器根据如下方法对故障进行判断：

第一温度传感器用于检测输电线路自身以及输电线路接头之间的温度信息，第二温度传感器用于检测输电线路所处的环境温度，监控服务器对各温度信息进行比较：

若：输电线路自身的温度与环境温度的差值小于设定阈值接头的温度与环境温度差值小于设定阈值，且接头的温度与输电线路自身的温度差值小于设定阈值，表明输电线路正常；

如果输电线路自身的温度与接头温度差值大于设定阈值，判断当前输电线路的接头可能发生故障，监控服务器根据粉尘传感器所检测的环境中粉尘的浓度，并根据粉尘的历史数据以及风速大小进行计算(采用现有算法)，得出接头处的积污参数，并且监控服务器判断电弧传感器所检测的接头处的发生电弧放电的次数，如果放电，所述积污参数小于设定阈值，且接头处的电弧放电次数大于设定阈值，则表明输电线路接头松动，如果积污参数大于设定阈值且电弧放电次数小于设定阈值，则表明此时接头出现松动或者接头处积污严重；

如果输电线路的温度和接头处的温度与环境温度的差值均大于设定阈值，监控服务器根据电流互感器和电压互感器所监测的电力参数进行判断，如果电流互感器和/或电压互感器所监测的参数大于设定与之，表明温升是由于电流和/电压波动引起；

监控服务器判断当前导线的拉力是否大于设定阈值，如是，则通过获取的风速和风向进行判断，由风速和风向计算作用在输电线路的风力大小，如果实测拉力与拉力阈值的差值A与风作用在输电线路上的风力B的差值C小于设定阈值，则表明此时拉力的变化由风力引起，如果差值C大于设定阈值，则监控服务器通过当前的湿度和环境温度判断当前输电线路是否具有覆冰的可能性，如无，则表明输电线路上具有异物，如有覆冰，则根据当前的风速、风向、温度和湿度计算覆冰的厚度和重量(采用现有的覆冰算法计算)，如果覆冰的重量与风力的作用力与初始状态下的拉力的和仍小于实测拉力，则表明输电线路既有覆冰，又有异物，需要及时处理。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，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宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种输电线路故障监测系统，其特征在于：包括故障检测单元、数据处理单元、无线传输单元以及远程监控单元；

所述故障检测单元与数据处理单元连接，所述数据处理单元通过无线传输单元与远程监控单元通信连接；

所述故障检测单元包括第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器、电流互感器、拉力传感器、粉尘浓度传感器、风速传感器、风向传感器、电弧传感器、预处理单元、检测处理电路以及脉冲信号检测单元；

所述第一温度传感器为多个，且分别设置于输电线路以及输电线路的接头处，所述第二温度传感器用于检测环境温度，所述第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器、拉力传感器、粉尘浓度传感器以及电弧传感器的输出端与预处理单元的输入端连接，所述与处理单元的输出端与检测处理电路连接，所述检测处理电路与数据处理单元通信连接，所述脉冲信号检测单元与检测处理电路连接。

2.根据权利要求1所述输电线路故障监测系统，其特征在于：所述预处理单元包括放大电路、滤波电路以及模数转换电路，所述放大电路的输入端与各传感器的输出端连接，所述放大电路的输出端与滤波电路的输入端连接，所述滤波电路的输出端与模数转换电路的输入端连接，所述模数转换电路的输出端与检测处理电路连接。

3.根据权利要求1所述输电线路故障监测系统，其特征在于：所述脉冲信号检测单元包括高压脉冲发生电路、信号加载电路、信号接收电路以及脉冲处理电路，所述高压脉冲发生电路的输出端与信号加载电路的输入端连接，所述信号加载电路用于将高压脉冲信号耦合加载于输电线路，所述信号接收电路与输电线路耦合连接，所述信号接收电路的输出端与脉冲处理电路连接，所述脉冲处理电路与检测处理电路通信连接，所述高压脉冲发生电路的控制端与检测处理电路连接。

4.根据权利要求1所述输电线路故障监测系统，其特征在于：所述数据处理单元包括数据处理电路、存储器、GPS授时电路、ZigBee传输电路Ⅰ；

所述数据处理电路与存储器通信连接，所述GPS授时电路与数据处理电路连接，所述数据处理电路通过ZigBee传输电路Ⅰ与无线传输单元通信连接。

5.根据权利要求4所述输电线路故障监测系统，其特征在于：所述无线传输单元包括传输处理电路、ZigBee传输电路Ⅱ、传输存储器以及4G通信模块；

所述传输处理电路与ZigBee传输电路Ⅱ通信连接，ZigBee传输电路Ⅱ与ZigBee传输电路Ⅰ通信连接，所述传输处理电路与传输存储器通信连接，所述传输处理电路通过4G通信模块与远程监控单元通信连接。

6.根据权利要求5所述输电线路故障监测系统，其特征在于：所述远程监控单元包括监控服务器、触控显示器、存储服务器以及声光报警器；

所述监控服务器通过4G通信模块与传输服务器通信连接，所述监控服务器与触控显示器通信连接，所述监控服务器与存储服务器通信连接，所述监控服务器的输出端与声光报警器连接。