CN110146793A - 一种输配电线路电打火发热类故障定位的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输配电线路电打火发热类故障定位的方法，其属于输配电线路故障定位领域，通过沿输配电线路设置UVC紫外线传感器和红外传感器，利用UVC紫外线传感器和红外传感器检测输配电线路上故障设备发出的光，控制器根据UVC紫外线传感器和红外传感器传回的检测结果，决定是否发出提示；本发明能够在输配电线路发生发热、电打火等故障初期就发现，相比传统故障指示器定位必须在线路故障发生并造成停电后才能发现，本发明针对故障的发现更加及时，控制器根据UVC紫外线传感器和红外传感器传回的检测结果，决定是否发出提示，通过传回的检测结果可知故障情况，无需人员巡视，节省了人力物力，也避免了巡视周期过长错过最佳发现时间。

Description

一种输配电线路电打火发热类故障定位的方法
技术领域
本发明涉及一种输配电线路电打火发热类故障定位的方法，其属于输配电线路故障定位领域。
背景技术
目前输配电线路故障发生故障后, 线路长，分支多，巡视周期长。如何第一时间快速发现输配电线路故障点是面临的难题。
随着配电网系统规模的日益扩大，配电线路日益增多。一旦配电线路上发生故障，需尽快找到故障点，排除故障，恢复供电。但是，由于查找手段落后，往往难以快速找到故障点。在线路故障后迅速准确找到故障点，不仅仅对及时修复线路和快速恢复供电，而且对整个配电网系统的安全稳定和经济运行都有十分重要的作用。
传统的故障定位方式主要采用两种方式：一是采用故障指示器等设备定位，但故障指示器定位必须在线路故障发生并造成停电后才能发现。而输配电线路的发热、电打火等故障，无法即时发现；二是人员周期巡视。但巡视周期过长。很容易错过最佳发现时间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种无需人员周期巡视且能及时发现的输配电线路电打火发热类故障定位的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种输配电线路电打火发热类故障定位的方法，具体如下：
沿输配电线路设置UVC紫外线传感器和红外传感器，利用UVC紫外线传感器和红外传感器检测输配电线路上故障设备发出的光，控制器根据UVC紫外线传感器和红外传感器传回的检测结果，决定是否发出提示。
进一步的，所述发出提示的方式包括启动摄像头拍照回传。
进一步的，所述摄像头拍照回传的照片发送给服务器。
进一步的，所述发出提示的方式包括启动短信发送或启动语音报警提示。
进一步的，所述摄像头拍照回传的照片在地理信息系统上显示；值班人员通过传回的照片在地理信息系统上显示，可直接带着新的设备奔赴事故发生地点更换，省掉派人巡视找故障点的时间。
进一步的，所述控制器和搭载有地理信息系统的服务器或计算机之间通过通讯模块连接通讯。
为了将摄像头采集到的图片传送给服务器，再由服务器传送给工作人员的客户端，单片机上设有以太网接口或者wifi接口，通过tcp或者udp协议上传数据给服务器，单片机也可通过RS485组网方式或者直接用RS232以一对一方式上传数据给内网服务器的PC端。
所述通讯模块为ESP8266模块，或者，51单片机内串行口部分有两个物理上相互独立的数据缓冲器SBUF，但两个缓冲器的地址是一个，如99H。该缓冲器用来发送和接收数据。专用寄存器SCON和PCON控制串行口的工作方式和通信的波特率设定。定时器作为波特率发生器。CPU和SBUF写数据即是发送数据，CPU从SBUF读数据就是接收数据。
所述通讯模块为ESP8266模块，或者，51单片机内串行口部分有两个物理上相互独立的数据缓冲器SBUF，但两个缓冲器的地址是一个，如99H。该缓冲器用来发送和接收数据。专用寄存器SCON和PCON控制串行口的工作方式和通信的波特率设定。定时器作为波特率发生器。CPU和SBUF写数据即是发送数据，CPU从SBUF读数据就是接收数据。
进一步的，控制器根据UVC紫外线传感器和红外传感器传回的检测结果，决定是否向值班人员发出提示的判断逻辑如下：
当UVC紫外传感器和红外传感器均监测到信号时，则控制器决定发出提示，提示有部位发生打火放电；
当UVC紫外传感器监测到信号而红外传感器没监测到信号时，则控制器决定发出提示，提示有部位疑似发生打火放电且等级高；
当UVC紫外传感器没监测到信号而红外传感器监测到信号时，则控制器决定发出提示，提示有部位疑似发生打火放电且等级低；
当UVC紫外传感器没监测到信号而红外传感器也没监测到信号时，则控制器不发出提示。
进一步的，所述控制器为单片机。
进一步的，所述单片机采用AVR单片机或STM32L系列单片机。
进一步的，所述UVC紫外线传感器的型号为GUVC-S10GD。
紫外线传感器是传感器的一种，可以利用光敏元件通过光伏模式和光导模式将紫外线信号转换为可测量的电信号。最早的紫外线传感器是基于单纯的硅，但是根据美国国家标准与技术研究院的指示，单纯的硅二极管也响应可见光，形成本来不需要的电信号，导致精度不高。GaN的紫外线传感器，其精度远远高于单晶硅的精度，成为最常用的紫外线传感器材料。
紫外线传感器是利用光敏元件将紫外线信号转换为电信号的传感器，它的工作模式通常分为两类：光伏模式和光导模式。所谓光伏模式是指不需要串联电池，串联电阻中有电流，而传感器相当于一个小电池，输出电压，但是制作比较难，成本比较高；光导模式是指需要串联一个电池工作，传感器相当于一个电阻，电阻值随光的强度变化而变化，这种制作容易，成本较低。
运用红外线技术能够实现车辆测速、探测等研究，红外传感器根据探测机理可分成为：基于光电效应的光子探测器和基于热效应的热探测器。利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互作用所呈现出的电学效应。
红外线让人觉得只由热的物体放射出来，可是事实上不是如此，凡是存在于自然界的物体，如人类、火、冰等等全部都会射出红外线，只是其波长因其物体的温度而有差异而已。例如，人体的体温约为36-37°C，所放射出峰值为9-10微米的远红外线，另外，加热至400-700°C的物体，可放射出峰值为3-5微米的中间红外线。
红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能可分成五类， 按探测机理可分成为光子探测器和热探测器。
红外线对射管的驱动分为电平型和脉冲型两种驱动方式。由红外线对射管阵列组成分离型光电传感器。该传感器的创新点在于能够抵抗外界的强光干扰。太阳光中含有对红外线接收管产生干扰的红外线，该光线能够将红外线接收二极管导通，使系统产生误判，甚至导致整个系统瘫痪。本传感器的优点在于能够设置多点采集，对射管阵列的间距和阵列数量可根据需求选取。
本发明的有益效果如下：
由于开关设备、线路接头等位置故障时的放电打火会产生光和热，可以利用这一特点对电弧、电晕或火焰进行探测。利用太阳光在大气层传播时波长为200 nm -280 nm的UVC段紫外线几乎完全被臭氧阻挡，而故障设备发出的UVC段紫外线无法被阻挡的情况。本发明通过沿输配电线路设置UVC紫外线传感器和红外传感器，利用UVC紫外线传感器和红外传感器检测输配电线路上故障设备发出的光，能够在输配电线路发生发热、电打火等故障初期就发现，相比传统采用故障指示器等设备定位的方式，故障指示器定位必须在线路故障发生并造成停电后才能发现，本发明针对故障的发现更加及时。
控制器根据UVC紫外线传感器和红外传感器传回的检测结果，决定是否发出提示，通过传回的检测结果可知故障情况，无需人员巡视，节省了人力物力，也避免了巡视周期过长错过最佳发现时间。
本发明中根据检测结果自动决定摄像头是否拍照回传给服务器，并向值班人员发出提示。传回的照片在地理信息系统上显示。方便值班人员直接带着新的设备奔赴事故发生地点更换，省掉派人巡视找故障点的时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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它的附图。
图1为本实施例中UVC紫外线传感器和红外传感器监测光的原理图。
图2为本实施例中UVC紫外线传感器和红外传感器的连接关系框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图1-图2和具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。
本实施例涉及一种输配电线路电打火发热类故障定位的方法，具体如下：
沿输配电线路设置UVC紫外线传感器和红外传感器，利用UVC紫外线传感器和红外传感器检测输配电线路上故障设备发出的光，控制器根据UVC紫外线传感器和红外传感器传回的检测结果，决定是否向值班人员发出提示。
进一步的，向值班人员所述发出提示的方式包括启动摄像头拍照回传。
进一步的，所述摄像头拍照回传的照片发送给服务器。
进一步的，向值班人员所述发出提示的方式包括启动短信发送或启动语音报警提示。值班人员可直接带着新的设备奔赴事故发生地点更换，省掉派人巡视找故障点的时间。
进一步的，所述摄像头拍照回传的照片在地理信息系统上显示；值班人员通过传回的照片在地理信息系统上显示，可直接带着新的设备奔赴事故发生地点更换，省掉派人巡视找故障点的时间。
进一步的，所述控制器和搭载有地理信息系统的服务器或计算机之间通过通讯模块连接通讯。
为了将摄像头采集到的图片传送给服务器，再由服务器传送给工作人员的客户端，单片机上设有以太网接口或者wifi接口，通过tcp或者udp协议上传数据给服务器，单片机也可通过RS485组网方式或者直接用RS232以一对一方式上传数据给内网服务器的PC端。
所述通讯模块为ESP8266模块，或者，51单片机内串行口部分有两个物理上相互独立的数据缓冲器SBUF，但两个缓冲器的地址是一个，如99H。该缓冲器用来发送和接收数据。专用寄存器SCON和PCON控制串行口的工作方式和通信的波特率设定。定时器作为波特率发生器。CPU和SBUF写数据即是发送数据，CPU从SBUF读数据就是接收数据。
进一步的，控制器根据UVC紫外线传感器和红外传感器传回的检测结果，决定是否向值班人员发出提示的判断逻辑如下：
当UVC紫外传感器和红外传感器均监测到信号时，则控制器决定向值班人员发出提示，提示有部位发生打火放电；
当UVC紫外传感器监测到信号而红外传感器没监测到信号时，则控制器决定向值班人员发出提示，提示有部位疑似发生打火放电且等级高；
当UVC紫外传感器没监测到信号而红外传感器监测到信号时，则控制器决定向值班人员发出提示，提示有部位疑似发生打火放电且等级低；
当UVC紫外传感器没监测到信号而红外传感器也没监测到信号时，则控制器不向值班人员发出提示。
进一步的，所述控制器为单片机。
进一步的，所述单片机采用AVR单片机或STM32L系列单片机。
进一步的，所述UVC紫外线传感器的型号为GUVC-S10GD。
本实施例的工作原理如下：
由于开关设备、线路接头等位置故障时的放电打火会产生光和热，可以利用这一特点对电弧、电晕或火焰进行探测。利用太阳光在大气层传播时波长为200 nm -280 nm的UVC段紫外线几乎完全被臭氧阻挡，而故障设备发出的UVC段紫外线无法被阻挡的情况。本发明通过沿输配电线路设置UVC紫外线传感器和红外传感器，利用UVC紫外线传感器和红外传感器检测输配电线路上故障设备发出的光，能够在输配电线路发生发热、电打火等故障初期就发现，相比传统采用故障指示器等设备定位的方式，故障指示器定位必须在线路故障发生并造成停电后才能发现，本发明针对故障的发现更加及时。
控制器根据UVC紫外线传感器和红外传感器传回的检测结果，决定是否发出提示，通过传回的检测结果可知故障情况，无需人员巡视，节省了人力物力，也避免了巡视周期过长错过最佳发现时间。
本发明中根据检测结果自动决定摄像头是否拍照回传给服务器，并向值班人员发出提示。传回的照片在地理信息系统上显示。方便值班人员直接带着新的设备奔赴事故发生地点更换，省掉派人巡视找故障点的时间。
紫外线传感器是传感器的一种，可以利用光敏元件通过光伏模式和光导模式将紫外线信号转换为可测量的电信号。最早的紫外线传感器是基于单纯的硅，但是根据美国国家标准与技术研究院的指示，单纯的硅二极管也响应可见光，形成本来不需要的电信号，导致精度不高。GaN的紫外线传感器，其精度远远高于单晶硅的精度，成为最常用的紫外线传感器材料。
紫外线传感器是利用光敏元件将紫外线信号转换为电信号的传感器，它的工作模式通常分为两类：光伏模式和光导模式。所谓光伏模式是指不需要串联电池，串联电阻中有电流，而传感器相当于一个小电池，输出电压，但是制作比较难，成本比较高；光导模式是指需要串联一个电池工作，传感器相当于一个电阻，电阻值随光的强度变化而变化，这种制作容易，成本较低。
运用红外线技术能够实现车辆测速、探测等研究，红外传感器根据探测机理可分成为：基于光电效应的光子探测器和基于热效应的热探测器。利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互作用所呈现出的电学效应。
红外线让人觉得只由热的物体放射出来，可是事实上不是如此，凡是存在于自然界的物体，如人类、火、冰等等全部都会射出红外线，只是其波长因其物体的温度而有差异而已。例如，人体的体温约为36-37°C，所放射出峰值为9-10微米的远红外线，另外，加热至400-700°C的物体，可放射出峰值为3-5微米的中间红外线。
红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能可分成五类， 按探测机理可分成为光子探测器和热探测器。
红外线对射管的驱动分为电平型和脉冲型两种驱动方式。由红外线对射管阵列组成分离型光电传感器。该传感器的创新点在于能够抵抗外界的强光干扰。太阳光中含有对红外线接收管产生干扰的红外线，该光线能够将红外线接收二极管导通，使系统产生误判，甚至导致整个系统瘫痪。本传感器的优点在于能够设置多点采集，对射管阵列的间距和阵列数量可根据需求选取。
本实施例中的红外传感器可选型号为SE2470/SD2440/SMD-2480。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种输配电线路电打火发热类故障定位的方法，其特征在于，包括：
沿输配电线路设置UVC紫外线传感器和红外传感器，利用UVC紫外线传感器和红外传感器检测输配电线路上故障设备发出的光，控制器根据UVC紫外线传感器和红外传感器传回的检测结果，决定是否发出提示。
2.根据权利要求1所述的一种输配电线路电打火发热类故障定位的方法，其特征在于，所述发出提示的方式包括启动摄像头拍照回传。
3.根据权利要求2所述的一种输配电线路电打火发热类故障定位的方法，其特征在于，所述摄像头拍照回传的照片发送给服务器。
4.根据权利要求1所述的一种输配电线路电打火发热类故障定位的方法，其特征在于，所述发出提示的方式包括启动短信发送或启动语音报警提示。
5.根据权利要求2所述的一种输配电线路电打火发热类故障定位的方法，其特征在于，所述摄像头拍照回传的照片在地理信息系统上显示。
6.根据权利要求5所述的一种输配电线路电打火发热类故障定位的方法，其特征在于，所述控制器和搭载有地理信息系统的服务器或计算机之间通过通讯模块连接通讯。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种输配电线路电打火发热类故障定位的方法，其特征在于，控制器根据UVC紫外线传感器和红外传感器传回的检测结果，决定是否向值班人员发出提示的判断逻辑如下：
当UVC紫外传感器和红外传感器均监测到信号时，则控制器决定发出提示，提示有部位发生打火放电；
当UVC紫外传感器监测到信号而红外传感器没监测到信号时，则控制器决定发出提示，提示有部位疑似发生打火放电且等级高；
当UVC紫外传感器没监测到信号而红外传感器监测到信号时，则控制器决定发出提示，提示有部位疑似发生打火放电且等级低；
当UVC紫外传感器没监测到信号而红外传感器也没监测到信号时，则控制器不发出提示。
8.根据权利要求6所述的一种输配电线路电打火发热类故障定位的方法，其特征在于，所述控制器为单片机。
9.根据权利要求8所述的一种输配电线路电打火发热类故障定位的方法，其特征在于，所述单片机采用AVR单片机或STM32L系列单片机。
10.根据权利要求1所述的一种输配电线路电打火发热类故障定位的方法，其特征在于，所述UVC紫外线传感器的型号为GUVC-S10GD。
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