CN111835087A - 一种基于北斗定位技术的电网安全系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力监测技术领域，具体为一种基于北斗定位技术的电网安全系统，包括配电监测模块、北斗定位模块、上报通讯模块、电网服务器模块、维修通讯模块。该基于北斗定位技术的电网安全系统用于对电网进行的安全管理，北斗定位系统能够大范围全天的提供高精度、高可靠定位、维修位置导航服务，能够通过北斗定位技术快速定位并导航至出现事故的电网环节，实现快速的对电网的进行维修与保护，能够有效的提高配电网内部的安全性能，保证了配电网系统的安全运行。

Description

一种基于北斗定位技术的电网安全系统
技术领域
本发明涉及电力监测技术领域，具体为一种基于北斗定位技术的电网安全系统。
背景技术
目前，国内发生过由于遥控失灵或者误动导致的电力系统事故，造成了较大的经济损 失。无法全面有效的对电网系统进行高效的监控导致没有办法保证第一时间对各个位置出 现的问题进行维修检测。信息安全对现代信息化发展尤为重要，在电力系统中，电力传输 安全更加注重安全性，稳定性，可控性等，随着智能配电网建设快速推进，大量配电终端 需要接入配电网络中，用来对电网进行安全保护。在很多的应用场合，我们需要对电网的 供电状态进行检测。当意外状况发生时，采取相应的应急措施，以免发生次生事故。特别 是由于线路故障问题，需要获取线路故障的具体位置，供电公司再由工作人员联系电力公 司进行维修，这样一来，大大延误了维修工作。因此，如何有效提高配电网内部的安全性能，保证配电网系统的安全运行是本领域技术人员亟待解决的问题，鉴于此，我们提出了一种基于北斗定位技术的电网安全系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于北斗定位技术的电网安全系统，以解决上述背景技术 中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于北斗定位技术的电网安全系统，包括配电监测模块、北斗定位模块、上报通 讯模块、电网服务器模块、维修通讯模块；
所述配电监测模块、北斗定位模块、上报通讯模块位于智能电表内；
所述配电监测模块用于对配电网进行监测，了解电网的运行状态；
所述北斗定位模块用于对出现事故的电网环节进行定位，并提供导航服务至事故地 点；
所述上报通讯模块用于将出现事故的电网环节的信息反馈信息以远程传输的方式传 输给电网服务器；
所述电网服务器模块用于接收上报通讯模块上传的信息，并进行分析处理，并控制维 修通信模块工作；
所述维修通讯模块用于向电力公司发送出现事故的电网环节的位置和停电信息。
优选的，配电监测模块用于对配电网进行全面数据监测和故障监测，包括对配电网内 的电信号模拟量采集和转换的遥测板、对所述配电网内的各开关进行数字量采集的遥信 板、分析输出控制信号的CPU板、控制对应开关的遥控板、用于实现CPU板与上位机或其 他系统通信的若干个通信接口、用于存储遥测板采集的模拟量和数字量以及控制信号的存 储器、提供电源信号的电源板；所述遥测板、遥信板、遥控板、存储器分别通过系统总线 而与所述CPU板相连接，所述通信接口与所述CPU板相连接，所述电源板分别与所述CPU板、所述遥测板、所述遥信板、所述遥控板、所述存储器相连接；所述电源板包括至少两 路与外接交流电源相连接并将所述外接交流电源转换为所需的所述电源信号的一类供电 电路、与蓄电池相连接而输出所述电源信号的二类供电电路、控制两路所述一类供电电路 和所述二类供电电路切换的控制芯片；所述遥控板的输出设置有仅在遥控模式下接通电源的继电器。
优选的，所述CPU板包括双CPU，分别为采样CPU和通讯CPU，所述采样CPU和所述 通过内部总线相连接，通信接口包括以太网口、通信串口、RS232串口、RS485串口中的 一种或几种的组合。
优选的，所述电源板的输出端连接有稳压二极管，所述控制对应开关的遥控板上安装 有与所述CPU板通信的蓝牙模块。
优选的，所述北斗定位模块设置于高压输电线路上的一至多个配电监测终端和配电监 测终端通讯的基准站及与基准站通讯连接的配电监测模块；所述配电监测终端包括北斗卫 星终端机及无线通信装置；所述北斗定位模块与无线通信装置电连接；所述配电监测终端 用于通过北斗卫星终端机接收北斗卫星定位系统发送的北斗定位信息；通过无线通信装置 将所述北斗定位信息发送至所述基准站；所述北斗定位信息包括：档距、高度差及坐标信 息；所述基准站，用于根据所述北斗定位信息输出高压输电线路上的被监测质点的第一实 时位置，将第一实时位置传输到所述配电监测模块。
优选的，所述北斗定位模块有GPSOEM板及三维姿态测量装置；所述GPSOEM板，用于接收GPS系统发送的GPS定位信息及授时数据，并将所述GPS定位信息及授时数据发送至 无线通信装置；所述三维姿态测量装置，用于测量高压输电线路上的被监测质点的角度信息，并发送所述角度信息到所述无线通信。
优选的，所述上报通讯模块包括内部供电电路、充电控制电路、升压电路以及MCU，其中，内部供电电路，输入端分别与智能电表的供电电源和参考地连接，输出端分别与配电监测模块和充电控制电路连接，输出第一供电电源、第二供电电源；配电监测模块的输入端为第二供电电源，输出端分别与升压电路使能端和MCU连接；所述配电监测模块还与充电控制电路连接；充电控制电路，其输入端为第一供电电源，输出端与升压电路的控制端连接；所述充电控制电路还与MCU连接；上报通信模块位于智能电表上，并且停电上报 通信模块依托于智能电表工作。
优选的，所述电网服务器模块包括DNS服务器和多个参数服务器，数据采集平台DCP， 以及多个智能电表的智能电表通信系统，其中，所述多个参数服务器具有同一个域名，所 述多个智能电表中每个智能电表中预存有所述域名，方法包括所述智能电表中从所述DNS 服务器获取域名对应的服务器的互联网协议IP地址，所述参数服务器是所述多个参数服 务器中任意一个。
优选的，所述智能电表根据对应参数服务器的IP地址，从所述参数服务器获取对应 DCP的IP地址和端口号；智能电表根据所述对应DCP的IP地址和端口号与对应DCP进行通信，将所述智能电表中配电监测模块测得的数据发送至所述对应DCP；所述多个智能电表从多个DNS服务器获取所述域名对应的第一参数服务器的IP地址。
优选的，所述维修通讯模块包括通讯接口、多个输入/输出端口和驱动单元，驱动单 元用于驱动多个输入/输出端口；通讯接口传输数据给互联网，通过互联网将数据传输给 电力公司，数据处理单元，与互联网数据传输处理系统的通讯接口、驱动单元相连，控制通讯接口的数据通讯和通过输入/输出端口的数据输入/输出。
与现有技术相比，本发明的实施例有益效果：该基于北斗定位技术的电网安全系统能 够在变压器的工作时间内对其进行局部放电的安全监测，该装置能够灵敏快速的定位电网 监测事故点，迅速的向电力公司反应问题地点并且定位导航至问题发生地点，帮助电力工 作人员高效的完成工作维护电网运行。
附图说明
图1为本发明优选实施例中整体流程框图；
图2为本发明优选实施例中配电监测模块结构示意图；
图3为本发明优选实施例中北斗定位模块示意图；
图4为本发明优选实施例中上报通信模块的电路图；
图5为本发明优选实施例中上报通信模块升压电路图；
图6为本发明优选实施例中上报通信模块充电控制电路图；
图7为本发明优选实施例中上报通信模块插拔检测电路图；
图8为本发明优选实施例中上报通信模块示意图；
图9为本发明优选实施例中互联网数据传输处理系统图；
图10为本发明优选实施例中维修通讯模块工作示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地 描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案：
参考图1，本发明的实施例中提供了一种基于北斗定位技术的电网安全系统，包括配 电监测模块、北斗定位模块、上报通讯模块、电网服务器模块、维修通讯模块；
配电监测模块、北斗定位模块、上报通讯模块位于智能电表内，用一体化的智能电表 实现方便简洁的操作与监测；
配电监测模块用于对配电网进行监测，了解电网的运行状态；
北斗定位模块用于对出现事故的电网环节进行定位，并提供导航服务至事故地点；
上报通讯模块用于将出现事故的电网环节的信息反馈信息以远程传输的方式传输给 电网服务器；
电网服务器模块用于接收上报通讯模块上传的信息，并进行分析处理，并控制维修通 信模块工作；
维修通讯模块用于向电力公司发送出现事故的电网环节的位置和停电信息。
本发明的核心是利用北斗定位技术实现对电网安全的大范围、高精度以及快速有效的 监测，并为电力工作人员提供精准的维修位置信息，保证工作的高效快速。
参考图2，本发明的实施例中配电监测模块用于对配电网进行全面数据监测和故障监 测，包括对配电网内的电信号模拟量采集和转换的遥测板、对配电网内的各开关进行数字 量采集的遥信板、分析输出控制信号的CPU板、控制对应开关的遥控板、用于实现所述CPU 板与上位机或其他系统通信的若干个通信接口、用于存储遥测板采集的模拟量和数字量以 及控制信号的存储器、于提供电源信号的电源板；遥测板、遥信板、遥控板、存储器分别 通过系统总线而与所述CPU板相连接，通信接口与所述CPU板相连接，电源板分别与CPU板、遥测板、遥信板、遥控板、存储器相连接；电源板包括至少两路与外接交流电源相连 接并将所述外接交流电源转换为所需的电源信号的一类供电电路、与蓄电池相连接而输出电源信号的二类供电电路、控制两路所述一类供电电路和所述二类供电电路切换的控制芯片；遥控板的输出设置有仅在遥控模式下接通电源的继电器。
配电监测模块通过遥测、遥信和遥控中的采样CPU进行采样，对电网供电进行监测， 将监测采样到的信息可以通过大存量存储器进行存储，再通过系统总线进行传输，通过通 讯CPU进行控制通讯过程，通过两路以太网接口一路调试串口思路RS232/485串口进行信 息传输，能够快速有效的对监测采样信号准确无误的存储和传输。配电监测模块集数据监 测、数据传输、控制技术、现代化设备及管理于一体，能够有效的提高供电可靠性，改进电能质量，向用户提供优质服务，降低运行费用，减轻运行人员的劳动强度。配电自动 化系统对应的硬件设备即为配电自动化终端。配电自动化终端囊括遥测、遥控、遥信、遥 调功能，失电或者遥控部分误动将会给电力系统的安全运行带来极大的危害。
参考图3，北斗定位模块设置于高压输电线路上的一至多个配电监测终端和所述配电 监测终端通讯的基准站及与所述基准站通讯连接的配电监测模块；所述配电监测终端包括 北斗卫星终端机及无线通信装置；所述北斗定位模块与所述无线通信装置电连接；所述配 电监测终端用于通过北斗卫星终端机接收北斗卫星定位系统发送的北斗定位信息；通过无 线通信装置将所述北斗定位信息发送至所述基准站；所述北斗定位信息包括：档距、高度 差及坐标信息；所述基准站，用于根据所述北斗定位信息输出高压输电线路上的被监测质 点的第一实时位置，将所述第一实时位置传输到所述配电监测模块。北斗定位模块有 GPSOEM板及三维姿态测量装置；所述GPSOEM板，用于接收GPS系统发送的GPS定位信息 及授时数据，并将所述GPS定位信息及所述授时数据发送至所述无线通信装置；所述三维 姿态测量装置，用于测量高压输电线路上的被监测质点的角度信息，并发送所述角度信息 到所述无线通信。
北斗定位模块中通过GPSOEM板与基准站来获取北斗卫星定位的位置信息，能够将配 电监测模块检测到的有问题出现的供电电网坐标位置、角度信息、高度信息进行传输给商 报通讯模块，利用配电监测与远程检测全方位的实现对供电电网的监测与定位。
参考图4-7，本发明的实施例中，上报通讯模块包括内部供电电路、充电控制电路、升压电路以及MCU，其中，内部供电电路，输入端分别与智能电表的供电电源和参考地连接，输出端分别与配电监测模块和充电控制电路连接，输出第一供电电源、第二供电电源；配电监测模块的输入端为第二供电电源，输出端分别与升压电路使能端和MCU连接；所述配电监测模块还与充电控制电路连接；充电控制电路，其输入端为第一供电电源，输出端与升压电路的控制端连接；所述充电控制电路还与MCU连接；所述上报通信模块位于智能电表上，并且停电上报通信模块依托于智能电表工作。
电控制电路中第一二极管，其正极与第一供电电源连接，负极与第一三极管连接，第 一三极管，其基极与MCU连接，发射极与第一二极管的负极连接，集电极分别与超级电容正极以及升压电路输入控制端连接，第一三极管的基极与MCU之间包括限流电路，第一三极管的发射极与集电极之间包括稳压电路；插拔检测电路，分别与MCU、智能电表以及第 二供电电源连接；停电上报通信模块与智能电表通过至少两个插接口连接；内部供电电路 还包括降压电路和升压电路，降压电路输出第一供电电源，升压电路输出第二供电电源。 能够对智能电表的各个模块进行单独独立供电。主控芯片可以进行重要数据的存储，同时 把停电事件等信息通过电力线载波(PLC)的方式上报给电网服务器；当上报通信模块插 入电表时使能端接参考地，停电上报通信模块未插入电表时不执行停电上报动作。
参考图8，电网服务器模块包括DNS服务器和多个参数服务器，数据采集平台DCP，以及多个智能电表的智能电表通信系统，其中，所述多个参数服务器具有同一个域名，所述多个智能电表中每个智能电表中预存有所述域名，所述方法包括所述智能电表中从所述DNS服务器获取所述域名对应的服务器的互联网协议IP地址，所述参数服务器是所述多个参数服务器中任意一个。
参考图9，本发明的实施例中，上传通讯模块包括通讯接口、多个输入/输出端口和驱动单元，驱动单元用于驱动多个输入/输出端口；数据处理单元，与该互联网数据传输 处理系统的通讯接口、驱动单元相连，从而控制通讯接口的数据通讯和通过输入/输出端 口的数据输入/输出；通讯接口包括串行接口和/或控制器局域网络CAN接口；串行接口 为通用异步收发传输器UART串口；控制器局域网络CAN接口被配置为控制器局域网络CAN/ 局域互联网络LIN接口；控制器局域网络CAN接口能够与该互联网数据传输处理系统外 部的控制器局域网络CAN卡连接；控制器局域网络CAN信号转换单元被配置为控制器局 域网络CAN/局域互联网络LIN信号转换单元；通讯接口还包括在该控制器局域网络CAN 接口与数据处理单元之间连接有作电平转换使用的控制器局域网络CAN信号转换单元； 多个输入/输出端口包括多路二进制输出端口、二进制输入端口、模拟量输入端口、模拟 量输出端口2。
该控制器的通讯接口还可以包括LIN(LocalInterconnectNetwork，局域互联网络) 接口，实现了对CAN和LIN通讯的支持。
该控制器的多个I/O端口包括多路二进制输出(A型)、二进制输入(B型)、模拟 量输入(C型)、模拟量输出(D型)。图9中的X表示编号。该控制器的驱动单元包括 四种驱动矩阵(A、B、C、D型)，分别用于驱动该控制器的四种I/O端口。
该控制器的数据处理单元与该控制器的通讯接口和驱动单元相连，从而控制通过接 口的数据通讯和通过I/O端口的数据输入/输出。该控制器的通讯接口还可以包括编程接 口，例如API(ApplicationProgrammingInterface，应用程序编程接口)，由此，在数据处理单元中写入预定程序，从而执行相应的控制。编程接口在程序写入后基本上就不起 作用了，外接的目的只是为了方便程序的修改。所谓的相应控制的意思是指：由于本发 明有一定的灵活性，各种控制和通讯方式都是可选的，取决于外部硬件的连接和写入控 制芯片的程序，配置不同时，实现的功能也不同。
在控制器中还可以设置有另一CAN/LIN接口，在该另一CAN/LIN接口与数据处理单元之间连接有CAN/LIN信号转换单元。该CAN/LIN信号转换单元通过硬件实现，作电平 转换使用，以便将来自CAN卡的CAN/LIN信号电平转换成该控制器中的数据处理单元所 需的电平，由此数据处理单元生成用于控制驱动矩阵的信号，以对I/O端口进行控制。
参考图10，本发明实施例中维修通讯模块通过上报通讯模块将与电网维修的相关信息 上传到电力公司电网服务器上。然后电力公司工作人员再通过查询电网服务器上相关信息 对需要维修的电网设施做相关了解，然后做好相关准备与携带维修设施，再根据北斗定位 系统上传的定位位置导航前往需要维修的电网设施位置，对需要维修的电网设施进行维 修。快速有效的实现对电网的监测与保护。
本发明实施例中基于北斗定位技术，利用配电监测对电网进行电力监测，当出现电力 故障或问题时，再根据北斗定位技术准确的定位到电网电力故障或问题出现的地点，电力 公司工作人员通过查询电网服务器上与电力故障或问题的情况，再根据导航前往具体位置 进行维修，准确高效的保障的电网的安全。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背 离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从 哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含 一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将 说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可 以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于北斗定位技术的电网安全系统，其特征在于：包括配电监测模块、北斗定位模块、上报通讯模块、电网服务器模块、维修通讯模块；
所述配电监测模块、北斗定位模块、上报通讯模块位于智能电表内；
所述配电监测模块用于对配电网进行监测，了解电网的运行状态；
所述北斗定位模块用于对出现事故的电网环节进行定位，并提供导航服务至事故地点；
所述上报通讯模块用于将出现事故的电网环节的信息反馈信息以远程传输的方式传输给电网服务器；
所述电网服务器模块用于接收上报通讯模块上传的信息，并进行分析处理，并控制维修通信模块工作；
所述维修通讯模块用于向电力公司发送出现事故的电网环节的位置和停电信息。
2.根据权利要求1所述的基于北斗定位技术的电网安全系统，其特征在于：所述配电监测模块用于对配电网进行全面数据监测和故障监测，包括对配电网内的电信号模拟量采集和转换的遥测板、对所述配电网内的各开关进行数字量采集的遥信板、分析输出控制信号的CPU板、控制对应开关的遥控板、用于实现CPU板与上位机或其他系统通信的若干个通信接口、用于存储遥测板采集的模拟量和数字量以及控制信号的存储器、提供电源信号的电源板；所述遥测板、遥信板、遥控板、存储器分别通过系统总线而与所述CPU板相连接，所述通信接口与所述CPU板相连接，所述电源板分别与所述CPU板、所述遥测板、所述遥信板、所述遥控板、所述存储器相连接；所述电源板包括至少两路与外接交流电源相连接并将所述外接交流电源转换为所需的所述电源信号的一类供电电路、与蓄电池相连接而输出所述电源信号的二类供电电路、控制两路所述一类供电电路和所述二类供电电路切换的控制芯片；所述遥控板的输出设置有仅在遥控模式下接通电源的继电器。
3.根据权利要求2所述的基于北斗定位技术的电网安全系统，其特征在于：所述CPU板包括双CPU，分别为采样CPU和通讯CPU，所述采样CPU和所述通过内部总线相连接，通信接口包括以太网口、通信串口、RS232串口、RS485串口中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求2所述的基于北斗定位技术的电网安全系统，其特征在于：所述电源板的输出端连接有稳压二极管，所述控制对应开关的遥控板上安装有与所述CPU板通信的蓝牙模块。
5.根据权利要求1所述的基于北斗定位技术的电网安全系统，其特征在于：所述北斗定位模块设置于高压输电线路上的一至多个配电监测终端和配电监测终端通讯的基准站及与基准站通讯连接的配电监测模块；所述配电监测终端包括北斗卫星终端机及无线通信装置；所述北斗定位模块与无线通信装置电连接；所述配电监测终端用于通过北斗卫星终端机接收北斗卫星定位系统发送的北斗定位信息；通过无线通信装置将所述北斗定位信息发送至所述基准站；所述北斗定位信息包括：档距、高度差及坐标信息；所述基准站，用于根据所述北斗定位信息输出高压输电线路上的被监测质点的第一实时位置，将第一实时位置传输到所述配电监测模块。
6.根据权利要求1所述的基于北斗定位技术的电网安全系统，其特征在于：所述北斗定位模块有GPSOEM板及三维姿态测量装置；所述GPSOEM板，用于接收GPS系统发送的GPS定位信息及授时数据，并将所述GPS定位信息及授时数据发送至无线通信装置；所述三维姿态测量装置，用于测量高压输电线路上的被监测质点的角度信息，并发送所述角度信息到所述无线通信。
7.根据权利要求1所述的基于北斗定位技术的电网安全系统，其特征在于：所述上报通讯模块包括内部供电电路、充电控制电路、升压电路以及MCU，其中，内部供电电路，输入端分别与智能电表的供电电源和参考地连接，输出端分别与配电监测模块和充电控制电路连接，输出第一供电电源、第二供电电源；配电监测模块的输入端为第二供电电源，输出端分别与升压电路使能端和MCU连接；所述配电监测模块还与充电控制电路连接；充电控制电路，其输入端为第一供电电源，输出端与升压电路的控制端连接；所述充电控制电路还与MCU连接；上报通信模块位于智能电表上，并且停电上报通信模块依托于智能电表工作。
8.根据权利要求1所述的基于北斗定位技术的电网安全系统，其特征在于：所述电网服务器模块包括DNS服务器和多个参数服务器，数据采集平台DCP，以及多个智能电表的智能电表通信系统，其中，所述多个参数服务器具有同一个域名，所述多个智能电表中每个智能电表中预存有所述域名，方法包括所述智能电表中从所述DNS服务器获取域名对应的服务器的互联网协议IP地址，所述参数服务器是所述多个参数服务器中任意一个。
9.根据权利要求8所述的基于北斗定位技术的电网安全系统，其特征在于：所述智能电表根据对应参数服务器的IP地址，从所述参数服务器获取对应DCP的IP地址和端口号；智能电表根据所述对应DCP的IP地址和端口号与对应DCP进行通信，将所述智能电表中配电监测模块测得的数据发送至所述对应DCP；所述多个智能电表从多个DNS服务器获取所述域名对应的第一参数服务器的IP地址。
10.根据权利要求1所述的基于北斗定位技术的电网安全系统，其特征在于：所述维修通讯模块包括通讯接口、多个输入/输出端口和驱动单元，驱动单元用于驱动多个输入/输出端口；通讯接口传输数据给互联网，通过互联网将数据传输给电力公司，数据处理单元，与互联网数据传输处理系统的通讯接口、驱动单元相连，控制通讯接口的数据通讯和通过输入/输出端口的数据输入/输出。
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