CN112003183A - 一种输电网故障处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及输电网的技术领域，尤其是涉及一种输电网故障处理系统及方法。其包括变电站、输电线和杆塔，相邻两个变电站间设置有多个杆塔，输电线连接在变电站与杆塔之间以及相邻两杆塔之间，相邻两个变电站间的输电线上均设置有用于检测故障位置的巡检机器人，巡检机器人滑动配合在输电线上，变电站内设置有后台控制器、显示模块、无线通讯模块和存储模块，显示模块、存储模块和无线通讯模块均与后台控制器信号连接，无线通讯模块与巡检机器人信号连接。本发明通过将后台控制器、巡检机器人和绝缘子污秽状态检测系统相结合，实现在输电网线路出现故障时，能够及时响应。

Description

一种输电网故障处理系统及方法
技术领域
本发明涉及输电网的技术领域，尤其是涉及一种输电网故障处理系统及方法。
背景技术
10kv配网架空输电线路点多、线长、面广、网络结构复杂，加上杆塔、瓷瓶、金具、配电设备较多且比较分散，在实际运行过程中，经常会遭受自然灾害(雷击、暴雨、大雪、大风等极端恶劣天气以及鸟害等因素)和外力破坏(各种建筑施工、交通事故、人为盗窃等原因)，引起线路接地短路跳闸，甚至线路被击断，引起线路瘫痪，造成大面积的停电，这不仅给我国电网稳定、安全、经济、高效、优质运行带来一定的影响，影响正常供电，还会给人民的生产生活带来一定的危害。因此，形成有针对性、有计划的线路故障处理预案，做好输电线路故障的处理和防控工作已刻不容缓。
发明内容
本发明的目的是提供一种输电网故障处理系统及方法，其通过将后台控制器、巡检机器人和绝缘子污秽状态检测系统相结合，实现在输电网线路出现故障时，能够及时响应。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种输电网故障处理系统，包括变电站、输电线和杆塔，相邻两个变电站间设置有多个杆塔，输电线连接在变电站与杆塔之间以及相邻两杆塔之间，相邻两个所述变电站间的输电线上均设置有用于检测故障位置的巡检机器人，巡检机器人滑动配合在输电线上，变电站内设置有后台控制器、显示模块、无线通讯模块和存储模块，显示模块、存储模块和无线通讯模块均与后台控制器信号连接，无线通讯模块与巡检机器人信号连接。
优选地，所述巡检机器人包括机器人主体、PCB板、供电单元、行走组件和检测组件，机器人主体设置为立方体空腔结构，PCB板、供电单元、行走组件和检测组件均设置于机器人主体内部，PCB板上设置有主控MCU,行走组件和检测组件均与主控MCU电性连接，供电单元与行走组件连接，检测组件用于检测输电线是否出现故障。
优选地，所述行走组件包括行走轮、吊杆、齿轮和驱动电机，行走轮设置为工字轮，行走轮的凹槽嵌在输电线上，行走轮的两侧均同轴固定连接有中轴，吊杆包括U形部和连接部，U形部的开口端分别连接在两个中轴上，中轴穿设在U形部的侧壁上且与U形部转动连接，连接部竖直设置，连接部的一端固定连接在U形部的底面上，连接部的另一端固定连接在机器人主体的侧壁上，驱动电机固定安装在机器人主体上，齿轮有两个，其中一个齿轮与驱动电机的输出轴同轴固定连接，另一个齿轮同轴固定连接在其中一个中轴的一端，两个齿轮相啮合，驱动电机与供电单元电性连接，驱动电机与主控MCU信号连接。
优选地，所述供电单元包括取能线圈、取能电源模块和蓄电池，取能线圈穿设在输电线上，取能电源模块和蓄电池均位于机器人主体内部。取能电源模块包括整流滤波电路、取电调节保护电路和隔离稳压电路，取能线圈的两接线端口分别与整流滤波电路电性连接，隔离稳压电路与蓄电池电性连接，蓄电池与驱动电机电性连接。
优选地，所述PCB板上还设置有无线通讯模块，无线通讯模块与主控MCU信号连接，巡检机器人内部的无线通讯模块与变电站内的无线通讯模块信号连接。
优选地，所述检测组件包括检测环、电压互感器和智能电压表，检测环有两个，两个检测环均套设在输电线上，每个检测环上均套设有绝缘外壳，绝缘外壳外壳也穿设在输电线上，电压互感器和智能电压表均设置于机器人主体内部，两个检测环与电压互感器电性连接，电压互感器与智能电压表电性连接，智能电压表内设置有通讯模块，智能电能表通过通讯模块与主控MCU信号连接。
优选地，所述杆塔上设置有绝缘子串，绝缘子串上连接有绝缘子污秽状态检测系统或等值附盐密度检测系统，绝缘子污秽状态检测系统或等值附盐密度检测系统均通过网络与后台控制器信号连接。
本发明还公开了一种输电网故障处理方法，所述方法基于上述一种输电网故障处理系统，所述方法包括如下步骤：
S1：判断故障区域
当需要判断输电线是否存在断路现象时，若某一变电站后方的变电站均无法正常工作时，则故障出现在该变电站后方的输电线上；
S2：派遣巡检机器人，确定故障地点
由该变电站通过后台控制器发布巡检机器人出动命令，通过无线通讯模块传递给该变电站后方的所有巡检机器人，巡检机器人沿着输电线移动，供电单元为巡检机器人提供动力，并通过检测环检测输电线两端的电压情况，若电压为零，则线路无故障，若电压非常大，则两个检测环间的输电线出现断路故障；
S3：派遣检修人员
巡检机器人通过无线通讯模块将检测结果反馈给后台控制器，后台控制器会将出现故障的输电线段在显示模块的输电线路图中凸显出来，检修人员根据凸显出来的输电线路奔赴现场对该输电线路进行维修。
优选地，所述步骤S3还包括：当绝缘子串出现故障时，绝缘子污秽状态检测系统或等值附盐密度检测系统将通过网络将信息反馈给后台控制器，并由后台控制器将出现故障的绝缘子串的位置在显示模块显示出来。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
通过在相邻两个变电站间的输电线上设置巡检机器人，巡检机器人滑动配合在输电线上，同时在变电站内设置后台控制器、显示模块、无线通讯模块和存储模块，显示模块、存储模块和无线通讯模块均与后台控制器信号连接，无线通讯模块与巡检机器人信号连接。另外，在杆塔的绝缘子串上设置绝缘子污秽状态检测系统，通过将后台控制器、巡检机器人和绝缘子污秽状态检测系统相结合，实现在输电网线路出现故障时，能够及时响应。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是为示出齿轮的结构示意图；
图3是机器人主体的内部结构示意图；
图4是为示出检测环的结构示意图；
图5是本发明的工作原理图；
图6是供电单元的电能传递原理图。
图中，1、杆塔；11、输电线；2、机器人主体；3、PCB板；31、主控MCU；32、无线通讯模块；41、取能线圈；42、取能电源模块；43、蓄电池；51、行走轮；511、中轴；52、吊杆；521、U形部；522、连接部；53、驱动电机；531、齿轮；61、检测环；611、橡胶外壳；62、电压互感器；63、智能电压表。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参考图1-图6，为本发明公开的一种输电网故障处理系统，包括变电站、输电线11和杆塔1，相邻两个变电站间设置有两个杆塔1，输电线11连接在变电站与杆塔1之间以及相邻两杆塔1之间。变电站内设置有后台控制器、显示模块、无线通讯模块32和存储模块，显示模块、存储模块和无线通讯模块32均与后台控制器信号连接。后台控制器用于发布命令，存储模块内预存有输电网线路图，输电网线路图可通过显示模块显示出来，显示模块采用液晶显示屏，无线通讯模块32采用4G网络通讯。相邻两个变电站间的输电线11上均设置有用于检测故障位置的巡检机器人，巡检机器人滑动配合在输电线11上。无线通讯模块32与巡检机器人信号连接，后台控制器可通过无线通讯模块32对巡检机器人进行控制。
巡检机器人包括机器人主体2、PCB板3、供电单元、行走组件和检测组件，机器人主体2设置为立方体空腔结构，PCB板3、供电单元、行走组件和检测组件均设置于机器人主体2内部。行走组件和检测组件均与主控MCU31电性连接，供电单元与行走组件连接，检测组件用于检测输电线11是否出现故障。PCB板3上设置有主控MCU31和无线通讯模块32，该无线通讯模块32也采用4G网络通讯，无线通讯模块32与主控MCU31信号连接，巡检机器人内部的无线通讯模块32与变电站内的无线通讯模块32信号连接。
行走组件包括行走轮51、吊杆52、齿轮531和驱动电机53，行走轮51设置为工字轮，行走轮51的凹槽嵌在输电线11上，行走轮51的两侧均同轴固定连接有中轴511。吊杆52包括U形部521和连接部522，U形部521的开口端分别连接在两个中轴511上，中轴511穿设在U形部521的侧壁上且与U形部521转动连接。连接部522竖直设置，连接部522的一端固定连接在U形部521的底面上，连接部522的另一端固定连接在机器人主体2的上顶面上。驱动电机53固定安装在机器人主体2上，齿轮531有两个，其中一个齿轮531与驱动电机53的输出轴同轴固定连接，另一个齿轮531同轴固定连接在其中一个中轴511的一端，两个齿轮531相啮合。驱动电机53与供电单元电性连接，驱动电机53与主控MCU31信号连接。主控MCU31控制驱动电机53工作，驱动电机53的输出轴带动齿轮531转动，从而使行走轮51转动，并沿着输电线11的长度方向滚动前进，行走轮51移动带动机器人主体2一起移动。
供电单元包括取能线圈41、取能电源模块42和蓄电池43，取能线圈41穿设在输电线11上，取能电源模块42和蓄电池43均位于机器人主体2内部。取能电源模块42包括整流滤波电路、取电调节保护电路和隔离稳压电路，取能线圈41的两接线端口分别与整流滤波电路电性连接，隔离稳压电路与蓄电池43电性连接，蓄电池43与驱动电机53电性连接。机器人主体2移动带动取能线圈41沿着输电线11移动，从而使取能线圈41从输电线11上获取电能，然后将电能输入取能电源模块42，取能电源模块42对其进行整流滤波处理，并经过隔离稳压输出给蓄电池43，然后通过蓄电池43为驱动电机53提供电能。同时，取电调节保护电路可以实时调节和限制输入的电能，吸收因雷击等特殊情况引起的瞬间大电流，保证模块能在输电导线电流不稳定时仍能输出稳定的电压。
检测组件包括检测环61、电压互感器62和智能电压表63，检测环61有两个，检测环61采用铜环，两个检测环61均套设在输电线11上。每个检测环61上均套设有橡胶外壳611，橡胶外壳611也穿设在输电线11上。电压互感器62和智能电压表63均设置于机器人主体2内部，两个检测环61与电压互感器62电性连接，电压互感器62与智能电压表63电性连接。智能电压表63内设置有通讯模块，通讯模块采用RS485通讯模块，智能电能表通过通讯模块与主控MCU31信号连接。机器人主体2移动时，检测环61随之一起移动，通过智能电压表63可以测量出两个检测环61间的输电线路两端的电压，智能电压表63将电压值以信号的形式传输给主控MCU31，主控MCU31再将信号发送给后台控制器。
杆塔1上设置有绝缘子串，绝缘子串上连接有绝缘子污秽状态检测系统，绝缘子污秽状态检测系统通过网络与后台控制器信号连接。当绝缘子串出现故障时，绝缘子污秽状态检测系统将通过网络将信息反馈给后台控制器，并由后台控制器将出现故障的绝缘子串的位置在显示模块显示出来。
本发明还公开了一种输电网故障处理方法，所述方法基于上述一种输电网故障处理系统，所述方法包括如下步骤：
S1：判断故障区域
当需要判断输电线11是否存在断路现象时，若某一变电站后方的变电站均无法正常工作时，则故障出现在该变电站后方的输电线11上；
S2：派遣巡检机器人，确定故障地点
由该变电站通过后台控制器发布巡检机器人出动命令，通过无线通讯模块32传递给该变电站后方的所有巡检机器人，巡检机器人沿着输电线11移动，供电单元为巡检机器人提供动力，并通过检测环61检测输电线11两端的电压情况，若电压为零，则线路无故障，若电压非常大，则两个检测环61间的输电线11出现断路故障；
S3：派遣检修人员
巡检机器人通过无线通讯模块32将检测结果反馈给后台控制器，后台控制器会将出现故障的输电线段在显示模块的输电线路图中凸显出来；当绝缘子串出现故障时，绝缘子污秽状态检测系统将通过网络将信息反馈给后台控制器，并由后台控制器将出现故障的绝缘子串的位置在显示模块凸显出来；检修人员根据凸显出来的输电线路奔赴现场对该输电线路进行维修。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种输电网故障处理系统，包括变电站、输电线和杆塔，相邻两个变电站间设置有多个杆塔，输电线连接在变电站与杆塔之间以及相邻两杆塔之间，其特征在于：相邻两个所述变电站间的输电线上均设置有用于检测故障位置的巡检机器人，巡检机器人滑动配合在输电线上，变电站内设置有后台控制器、显示模块、无线通讯模块和存储模块，显示模块、存储模块和无线通讯模块均与后台控制器信号连接，无线通讯模块与巡检机器人信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种输电网故障处理系统，其特征在于：所述巡检机器人包括机器人主体、PCB板、供电单元、行走组件和检测组件，机器人主体设置为立方体空腔结构，PCB板、供电单元、行走组件和检测组件均设置于机器人主体内部，PCB板上设置有主控MCU,行走组件和检测组件均与主控MCU电性连接，供电单元与行走组件连接，检测组件用于检测输电线是否出现故障。
3.根据权利要求2所述的一种输电网故障处理系统，其特征在于：所述行走组件包括行走轮、吊杆、齿轮和驱动电机，行走轮设置为工字轮，行走轮的凹槽嵌在输电线上，行走轮的两侧均同轴固定连接有中轴，吊杆包括U形部和连接部，U形部的开口端分别连接在两个中轴上，中轴穿设在U形部的侧壁上且与U形部转动连接，连接部竖直设置，连接部的一端固定连接在U形部的底面上，连接部的另一端固定连接在机器人主体的侧壁上，驱动电机固定安装在机器人主体上，齿轮有两个，其中一个齿轮与驱动电机的输出轴同轴固定连接，另一个齿轮同轴固定连接在其中一个中轴的一端，两个齿轮相啮合，驱动电机与供电单元电性连接，驱动电机与主控MCU信号连接。
4.根据权利要求3所述的一种输电网故障处理系统，其特征在于：所述供电单元包括取能线圈、取能电源模块和蓄电池，取能线圈穿设在输电线上，取能电源模块和蓄电池均位于机器人主体内部，取能电源模块包括整流滤波电路、取电调节保护电路和隔离稳压电路，取能线圈的两接线端口分别与整流滤波电路电性连接，隔离稳压电路与蓄电池电性连接，蓄电池与驱动电机电性连接。
5.根据权利要求2所述的一种输电网故障处理系统，其特征在于：所述PCB板上还设置有无线通讯模块，无线通讯模块与主控MCU信号连接，巡检机器人内部的无线通讯模块与变电站内的无线通讯模块信号连接。
6.根据权利要求5所述的一种输电网故障处理系统，其特征在于：所述检测组件包括检测环、电压互感器和智能电压表，检测环有两个，两个检测环均套设在输电线上，每个检测环上均套设有绝缘外壳，绝缘外壳外壳也穿设在输电线上，电压互感器和智能电压表均设置于机器人主体内部，两个检测环与电压互感器电性连接，电压互感器与智能电压表电性连接，智能电压表内设置有通讯模块，智能电能表通过通讯模块与主控MCU信号连接。
7.根据权利要求6所述的一种输电网故障处理系统，其特征在于：所述杆塔上设置有绝缘子串，绝缘子串上连接有绝缘子污秽状态检测系统或等值附盐密度检测系统，绝缘子污秽状态检测系统或等值附盐密度检测系统均通过网络与后台控制器信号连接。
8.一种输电网故障处理方法，其特征在于：所述方法基于如权利要求1-7所述的一种输电网故障处理系统，所述方法包括如下步骤：
S1：判断故障区域
当需要判断输电线是否存在断路现象时，若某一变电站后方的变电站均无法正常工作时，则故障出现在该变电站后方的输电线上；
S2：派遣巡检机器人，确定故障地点
由该变电站通过后台控制器发布巡检机器人出动命令，通过无线通讯模块传递给该变电站后方的所有巡检机器人，巡检机器人沿着输电线移动，供电单元为巡检机器人提供动力，并通过检测环检测输电线两端的电压情况，若电压为零，则线路无故障，若电压非常大，则两个检测环间的输电线出现断路故障；
S3：派遣检修人员
巡检机器人通过无线通讯模块将检测结果反馈给后台控制器，后台控制器会将出现故障的输电线段在显示模块的输电线路图中凸显出来，检修人员根据凸显出来的输电线路奔赴现场对该输电线路进行维修。
9.根据权利要求8所述的一种输电网故障处理方法，其特征在于：所述步骤S3还包括：当绝缘子串出现故障时，绝缘子污秽状态检测系统或等值附盐密度检测系统将通过网络将信息反馈给后台控制器，并由后台控制器将出现故障的绝缘子串的位置在显示模块显示出来。
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