CN111351988A - 一种基于移动互联网的杆塔接地电阻智能化测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于移动互联网的杆塔接地电阻智能化测量系统及方法，系统包括：杆塔接地电阻测量终端设备和电网接地数据运维管理平台；终端设备包括电池电源模块、异频激励源模块、杆塔接地装置、信号采集模块、中央处理模块、LCD显示模块、数据储存模块、北斗定位模块及通讯模块，异频激励源模块、信号采集模块、LCD显示模块、数据储存模块、北斗定位模块及通讯模块与中央处理模块连接，异频激励源模块的输出端与杆塔接地装置相连，杆塔接地装置与信号采集模块相连。可以实现测量结果与杆塔信息的自动匹配，将“离线数据”直接转化为“线上数据”，有效减少测量人员的工作量，提高工作效率，减少测量各个环节中可能出现的错误率。

Description

一种基于移动互联网的杆塔接地电阻智能化测量系统及方法

技术领域

本发明属于电力系统输电技术领域，主要涉及一种基于移动互联网的杆塔接地电阻智能化测量系统及方法。

背景技术

目前，杆塔接地电阻的测量方法主要有三极法和回路法。三极法是经典的测量方法，其优点是理论基础成熟，测量准确率相对高。同时也存在测量时需放线布设电极，工作量和劳动强度较大，费时长(平原平均测量时间为20min，山区为45min)等缺点。尤其是在山区效率很低，且对测量人员技术性要求较高。回路法利用地线及相邻杆塔构成测量回路，测量方法简单。每次测量费时短，工作量和劳动强度低，效率高。其中应用较多的是钳表法，存在测量感应电流较小，测量精度相对较低等问题，且适用性受周围线路杆塔接地条件的限制，不适用于地线绝缘的线路。

按测量电源类型分类，目前的杆塔接地电阻测量仪器的电源有工频电源、直流电源和异频电源。其中工频电源(摇表法)和直流电源(直流法)设备相对简单，实际应用中也比较普遍。但是摇表法测量时受地中杂散电流影响较大，准确率相对低。直流法测量结果受到极化效应的影响，测量的稳定性较差，准确率相对低。异频电源(异频法)设备相对复杂，体积重量略大。能有效减小地中杂散电流的干扰，准确率相对较高。

而在接地电阻测量数据的处理和利用方面，采用的都是手抄记录及手动录入电脑，存在以下缺点：⑴测量现场采用手抄记数。工作量大，对测量人员的专业性要求较高。所需记录的数据多，可能遗漏关键的条件或参数。效率低，且有一定的错误率。⑵不能实现测量过程的全流程痕迹记录。不能杜绝惰工或数据造假情况，运维工作的过程难以监管。⑶登录、统计数据量大，处理方法效率低，且有一定的错误率。⑷由于测量方法不统一(甚至不正确)、边界条件不齐全，使得大量测到的接地数据难以取信。运维部门杆塔接地电阻测量数据的使用率较低。⑸只能针对单次，或几次的测量数据开展分析，接地装置的状态变化没有科学、有效的方法，大多凭经验判断。分析报告难以准确评估接地装置的实际运行状态，不能指导随后的运检计划工作。

现有设备共同的不足是：只是得到“离线数据”，而测量人员在手动记录中对测量条件的记录不全面、不统一。

表1现有接地电阻测量方法优缺点对比

表2传统接地测量过程中存在的若干问题

综上，按这种传统的接地运维管理方法，从每次测量工作的完成到下次运维方案的决策，所需要的工作步骤多、用时周期长、且各环节影响因素多，综合效率较低，且整个接地测量运维工作没有过程痕迹可查，使得运维管理中无法对接地测量工作进行有效的监督和管理。为此，有必要基于现今高速发展的移动互联网技术，结合移动通讯和北斗定位技术对传统的接地测量设备进行信息化改造，使之成为一种移动互联网终端。并进而提出一种基于移动互联网的杆塔接地电阻智能化测量系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于，针对传统杆塔接地测量运维方法中存在的问题，基于移动互联网，结合移动通讯和北斗定位技术对传统的接地测量设备进行信息化改造，使之成为一种移动互联网终端，进而提出一种基于移动互联网的杆塔接地电阻智能化测量系统及方法。实现测量结果与杆塔信息的自动匹配，将“离线数据”直接转化为“线上数据”，有效减少测量人员的工作量，提高工作效率，减少测量各个环节中可能出现的错误率。并做到测量过程的全流程痕迹记录，方便运维管理人员的监督、管理和查询，实现更高效、更专业的智能化运维。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于移动互联网的杆塔接地电阻智能化测量系统，其特征在于，包括：杆塔接地电阻测量终端设备和电网接地数据运维管理平台；

所述杆塔接地电阻测量终端设备包括电池电源模块、异频激励源模块、杆塔接地装置、信号采集模块、中央处理模块、LCD显示模块、数据储存模块、北斗定位模块及通讯模块，所述异频激励源模块、信号采集模块、LCD显示模块、数据储存模块、北斗定位模块及通讯模块分别与中央处理模块连接，所述异频激励源模块的输出端与杆塔接地装置相连，杆塔接地装置与信号采集模块相连；所述电池电源模块用于给系统供电；所述中央处理模块根据收到的测量指令，发送信号指令给异频激励源模块，异频激励源模块产生异频电流源，通过信号采集模块对杆塔接地装置的电压、电流信号进行测量采集，并将测得的电压、电流信号传输至中央处理模块；同时，北斗定位模块将设备的地理位置信息传送至中央处理模块，中央处理器模块通过计算处理得到本次测量的最终数据，传送至LCD显示模块和数据储存模块，实现人机交互，随后，通讯模块将本次测量的最终数据上传至电网接地数据运维管理平台，最后，当电网接地数据运维管理平台收到本次测量的最终数据，平台发送“测量成功”的指令返回至通讯模块并通过LCD显示模块告知操作人员。

作为进一步可选的技术方案，上述方案中，所述异频激励源模块是采用标准正弦波异频电流源。

作为进一步可选的技术方案，上述方案中，所述北斗定位模块用于实现对所测杆塔塔位经纬度坐标的实时获取，用以实时匹配电网接地数据运维管理平台中杆塔台账信息，并通过移动通信模块，实现测量结果和数据的实时上传。

本发明还提供一种采用如上所述的基于移动互联网的杆塔接地电阻智能化测量系统的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)系统初始化硬件自检，显示界面等待指令；系统包括测量和数据查询两个界面；

(2)收到测量指令，中央处理模块根据收到的测量指令，发送信号指令给异频激励源模块，测量过程包括预测量及主测量；

(3)首先进行预测量，异频激励源模块产生预测量异频电流至杆塔接地装置，由信号采集模块对杆塔接地装置的电压、电流信号进行采集，并传输至中央处理模块进行数字滤波和预测量阻值计算，获得预测量电阻值；根据预测量是否成功，如成功则进入第(4)步，进行主测量；如不成功，则返回第(2)步；

(4)进入主测量，异频激励源模块产生主测量异频电流至杆塔接地装置，由信号采集模块对杆塔接地装置的电压、电流信号进行采集，并传输至中央处理模块进行数字滤波和主测量阻值计算，获得主测量电阻值；

(5)开启北斗定位模块，读取时间和北斗定位信息，并将电阻值、时间、北斗定位信息传送至LCD显示模块和数据储存模块；

(6)开启通讯模块，上传数据信息至电网接地数据运维管理平台，平台发送“测量成功”的指令返回至通讯模块并通过LCD显示模块告知操作人员，测量完成。

作为进一步可选的技术方案，上述方案中，测量操作人员在杆塔接地电阻测量回路的布置中可根据现场实际条件及精度要求，自行选择采用三极法或回路法进行回路布置，并将对应方法通过设备通讯模块上传至服务器。

作为进一步可选的技术方案，上述方案中，所述电网接地数据运维管理平台实时接收测量系统发送回来的测量条件和测量结果，并根据所测得的杆塔塔位经纬度坐标信息，与“电网接地数据运维管理平台”数据库中的杆塔信息进行匹配，找到所测杆塔的设计信息，并将本次测量数据自动填入“电网接地数据运维管理平台”的对应台账，实现运维管理人员对运维测量工作的“无时差”查询。

作为进一步可选的技术方案，上述方案中，杆塔接地电阻智能化测量系统的一次完整测量过程包括电阻测量，分为预测量和主测量，北斗定位模块读写和5G通信3个部分，只有在设备收到成功上传测量参数的指令后，才会显示“完成测量”的界面，保证每次测量数据都能转换成“线上数据”，防止漏报、错报。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的优点体现在：

本发明提出的一种基于移动互联网的杆塔接地电阻智能化测量系统基于这一技术思路：综合杆塔接地电阻的测量技术，开发了一套测量精度高，抗干扰能力强，便于携带的移动互联终端测量设备，能实时收集运维工作中的状态测量数据，将“离线数据”转化为“线上数据”。

在杆塔接地电阻测量过程中，本发明设备能实时定位杆塔塔位北斗定位坐标，通过5G通讯模块，实时将接地电阻测量数据与北斗定位数据传输至生产管理系统，实现测量结果与杆塔信息的自动匹配，将“离线数据”直接转化为“线上数据”，有效减少测量人员的工作量，提高工作效率，减少测量各个环节中可能出现的错误率。实现测量过程的全流程痕迹记录，方便运维管理人员的监督、管理和查询，实现更高效、更专业的智能化运维。

附图说明

图1为杆塔接地电阻信息化测量移动终端设备的主程序流程图。

图2为“测量”功能的具体操作流程图。

图3为“数据查询”功能的具体操作流程图。

图4是输电线路杆塔接地装置电阻信息化测量系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

针对上述传统接地运维方法中存在的一系列问题，本发明提出了一种基于移动互联网的杆塔接地电阻智能化测量系统及方法。

首先，研发一种基于移动通讯和北斗定位技术的杆塔接地电阻信息化测量终端设备。

在接地电阻测量方面，采用标准正弦波异频电流源，提高测量中对地中杂散电流的抗干扰能力；为了进一步提高本设备的测量进度，设备在每次主测量之前进行小电流的预测量，并根据预测量的结果匹配测量范围，调整电路，提高主测量的测量精度；另外，在综合各功能系统模块的运行功耗后，通过集成优化设计进一步减小设备的体积和重量，使之便于携带，有效降低野外测量的工作量；在数据处理方面，基于北斗定位模块实现对所测杆塔塔位经纬度坐标的实时获取，用以实时匹配“云端”数据管理系统中杆塔台账信息。同时，通过移动通信模块，实现测量条件和状态参量的实时传输，将“离线数据”转化为“线上数据”。通过“一键式”的操作实现结果测量和数据上传。测量操作人员在杆塔接地电阻测量回路的布置中可根据现场实际条件及精度要求，自行选择采用三极法或回路法进行回路布置，并将对应方法通过设备通讯模块上传至服务器。

依照设备开发的技术路线，本专利测量终端设备有如下3方面的主要功能：1)接地电阻的数据测量，2)测量结果及北斗定位信息的即时数据通信，3)历史测量数据的查询和显示。在杆塔接地电阻移动互联终端测量设备的主程序设计中，围绕这3个方面的主要功能进行了充分的考虑设计。

图1为杆塔接地电阻信息化测量移动终端设备的主程序流程图。可以看到，在杆塔接地电阻信息化测量设备的一次完整测量进程中，主要包括电阻测量(预测量和主测量)、北斗定位模块读写和5G通信3个部分。只有在设备收到成功上传测量参数的指令后，才会显示“完成测量”的界面，保证了每一次的测量数都能转换成“线上数据”，防止了漏报和错报。另外，在人机交互方面，该测量终端设备主要有“测量”和“数据查询”两个操作界面。“测量”功能的具体操作流程图如图2所示，“数据查询”功能的具体操作流程图如图3所示。

基于B/S框架开发一套“电网接地数据运维管理平台”，将服务器部署于互联网连接的局域网内，实时接收上述测量移动终端设备发送回来的测量条件和测量结果。并根据所测得的杆塔塔位经纬度坐标信息，与“电网接地数据运维管理平台”数据库中的杆塔信息进行匹配，找到所测杆塔的其它设计信息，并将本次测量数据自动填入“电网接地数据运维管理平台”的对应台账。实现运维管理人员对运维测量工作的“无时差”查询，为运维工作管理和随后的运维方案制定提供了数据支撑。

可以与电网公司的生产管理系统进行对接。实现运维测量工作中全业务流程的痕迹记录，实现对杆塔接地装置的全寿命周期状态记录及查询。

当操作人员使用该信息化设备进行杆塔接地电阻测量时，中央处理器模块发送一个信号指令给异频激励源模块，异频激励源模块在布置的测量回路中分别产生一个45Hz和55Hz的异频电流源，如图4中过程(1)、(2)。此时，通过信号采集模块对杆塔接地装置的电压、电流信号进行测量采集，并将测得的电压、电流信号传输至中央处理器模块，如图4中过程(3)、(4)。同时，北斗定位模块将设备的地理位置信息传送至中央处理器模块，如图4中过程(5)。中央处理器模块通过计算处理得到一系列本次测量的最终数据，传送至LCD显示模块和数据存储模块，实现人机交互，如图4中过程(6)。随后，通讯模块将本次测量的最终数据上传至远端监控中心的服务器中，如图4中过程(7)。最后，当中心服务器收到本次测量的最终数据，服务器发送“测量成功”的指令返回至通讯模块并通过显示模块告知操作人员，如图4中过程(8)。

实施例：对某地区的500kV输电线路进行杆塔接地电阻测量。

(1)基于回路法测量杆塔接地电阻，免放线测量，测量时间短，测量工作量小；

(2)测量回路电流为异频电流(45Hz/55Hz)，抗干扰能力强，测量结果准确性高；

(3)测量信息借助于5G通讯，实时上传至生产管理系统；

(4)测量设备带有北斗定位，能够实时匹配生产管理系统杆塔塔号，测量人员不用人工记录和录入测量数据，一方面减轻了工作量、提高了工作效率；另一方面为接地参数大数据平台提供了准确的数据来源，便于分析整条线路杆塔接地参数状态。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或者示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或者采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于移动互联网的杆塔接地电阻智能化测量系统，其特征在于，包括：杆塔接地电阻测量终端设备和电网接地数据运维管理平台；

所述杆塔接地电阻测量终端设备包括电池电源模块、异频激励源模块、杆塔接地装置、信号采集模块、中央处理模块、LCD显示模块、数据储存模块、北斗定位模块及通讯模块，所述异频激励源模块、信号采集模块、LCD显示模块、数据储存模块、北斗定位模块及通讯模块分别与中央处理模块连接，所述异频激励源模块的输出端与杆塔接地装置相连，杆塔接地装置与信号采集模块相连；所述电池电源模块用于给系统供电；所述中央处理模块根据收到的测量指令，发送信号指令给异频激励源模块，异频激励源模块产生异频电流源，通过信号采集模块对杆塔接地装置的电压、电流信号进行测量采集，并将测得的电压、电流信号传输至中央处理模块；同时，北斗定位模块将设备的地理位置信息传送至中央处理模块，中央处理器模块通过计算处理得到本次测量的最终数据，传送至LCD显示模块和数据储存模块，实现人机交互，随后，通讯模块将本次测量的最终数据上传至电网接地数据运维管理平台，最后，当电网接地数据运维管理平台收到本次测量的最终数据，平台发送“测量成功”的指令返回至通讯模块并通过LCD显示模块告知操作人员。

2.根据权利要求1所述的基于移动互联网的杆塔接地电阻智能化测量系统，其特征在于，所述异频激励源模块是采用标准正弦波异频电流源。

3.根据权利要求1所述的基于移动互联网的杆塔接地电阻智能化测量系统，其特征在于，所述北斗定位模块用于实现对所测杆塔塔位经纬度坐标的实时获取，用以实时匹配电网接地数据运维管理平台中杆塔台账信息，并通过移动通信模块，实现测量结果和数据的实时上传。

4.采用权利要求1所述的基于移动互联网的杆塔接地电阻智能化测量系统的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)系统初始化硬件自检，显示界面等待指令；系统包括测量和数据查询两个界面；

(2)收到测量指令，中央处理模块根据收到的测量指令，发送信号指令给异频激励源模块，测量过程包括预测量及主测量；

(3)首先进行预测量，异频激励源模块产生预测量异频电流至杆塔接地装置，由信号采集模块对杆塔接地装置的电压、电流信号进行采集，并传输至中央处理模块进行数字滤波和预测量阻值计算，获得预测量电阻值；根据预测量是否成功，如成功则进入第(4)步，进行主测量；如不成功，则返回第(2)步；

(4)进入主测量，异频激励源模块产生主测量异频电流至杆塔接地装置，由信号采集模块对杆塔接地装置的电压、电流信号进行采集，并传输至中央处理模块进行数字滤波和主测量阻值计算，获得主测量电阻值；

(5)开启北斗定位模块，读取时间和北斗定位信息，并将电阻值、时间、北斗定位信息传送至LCD显示模块和数据储存模块；

(6)开启通讯模块，上传数据信息至电网接地数据运维管理平台，平台发送“测量成功”的指令返回至通讯模块并通过LCD显示模块告知操作人员，测量完成。

5.根据权利要求4所述的基于移动互联网的杆塔接地电阻智能化测量系统的测量方法，其特征在于，测量操作人员在杆塔接地电阻测量回路的布置中可根据现场实际条件及精度要求，自行选择采用三极法或回路法进行回路布置，并将对应方法通过设备通讯模块上传至服务器。

6.根据权利要求4所述的基于移动互联网的杆塔接地电阻智能化测量系统的测量方法，其特征在于，所述电网接地数据运维管理平台实时接收测量系统发送回来的测量条件和测量结果，并根据所测得的杆塔塔位经纬度坐标信息，与“电网接地数据运维管理平台”数据库中的杆塔信息进行匹配，找到所测杆塔的设计信息，并将本次测量数据自动填入“电网接地数据运维管理平台”的对应台账，实现运维管理人员对运维测量工作的“无时差”查询。

7.根据权利要求4所述的基于移动互联网的杆塔接地电阻智能化测量系统的测量方法，其特征在于，杆塔接地电阻智能化测量系统的一次完整测量过程包括电阻测量，分为预测量和主测量，北斗定位模块读写和5G通信3个部分，只有在设备收到成功上传测量参数的指令后，才会显示“完成测量”的界面，保证每次测量数据都能转换成“线上数据”，防止漏报、错报。

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