CN112865306B - 一种基于物联网的电力监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力监控技术领域，具体为一种基于物联网的电力监控系统，以解决现有的电力输送设备和开关柜需要同时且全功率进行监控导致的存在能源浪费的问题，包括：架空线路检测模块，间隔设置在架空线路上，用于检测架空线路的温度信息，并存储为第一信息，然后根据向临近的架空线路检测模块发送第一信息，在接收到临近架空线路检测模块发送的第一信息后，将该信息与本地的第一信息进行对比，若未超过预设值，则记录为正常信息，若超过预设值，则开始检测架空线路的功率信息，并将该架空线路检测模块的定位信息与功率信息处理为第一功率信息；开关柜检测模块；收发模块；处理模块；无人机复查模块。

Description

一种基于物联网的电力监控系统
技术领域
本发明涉及电力监控技术领域，具体为一种基于物联网的电力监控系统。
背景技术
电力系统的主体结构有电源(水电站、火电厂、核电站等发电厂)，变电所(升压变电所、负荷中心变电所等)，输电、配电线路和负荷中心。各电源点还互相联接以实现不同地区之间的电能交换和调节，从而提高供电的安全性和经济性。输电线路与变电所构成的网络通常称电力网络。电力系统的信息与控制系统由各种检测设备、通信设备、安全保护装置、自动控制装置以及监控自动化、调度自动化系统组成。
针对电力系统的监控主要是集中在架空线路以及开关柜中。架空线路是电力系统中应用较多的输电线路，可以理解为一种电力输送设备。开关柜作为一种电气设备，主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。
现有技术中针对上述两个设备的监控均是依靠物联网技术独立进行监控的，在一般情况下并未考虑两种设备的监控系统的交互。如果长期同时且全功率进行监控，存在一定的浪费能源的情况。因此，现在急需一种能够节约能源且能够进行准确监控的基于物联网的电力监控系统。
发明内容
本发明意在提供一种基于物联网的电力监控系统，以解决现有的电力输送设备和开关柜需要同时且全功率进行监控导致的存在能源浪费的问题。
本申请提供如下技术方案：
一种基于物联网的电力监控系统，包括：
架空线路检测模块，间隔设置在架空线路上，用于检测架空线路的温度信息，并存储为第一信息，然后根据向临近的架空线路检测模块发送第一信息，在接收到临近架空线路检测模块发送的第一信息后，将该信息与本地的第一信息进行对比，若未超过预设值，则记录为正常信息，若超过预设值，则开始检测架空线路的功率信息，并将该架空线路检测模块的定位信息与功率信息处理为第一功率信息；
开关柜检测模块，设置在开关柜内，用于检测开关柜的温度信息，在温度信息超过阈值后，检测开关柜的功率信息，处理为第二功率信息；
收发模块，用于接收正常信息、第一功率信息和第二功率信息，并发送；
处理模块，用于在接收带第一功率信息后通过收发模块向开关柜检测模块发送主动获取第二功率信息的第二主动检测指令，开关柜检测模块在接收到第二主动检测指令后，主动获取第二功率信息；若第二功率信息与第一功率信息之间的映射关系与预设映射关系一致，则生成线路老化报警信息，若第二功率信息与第一功率信息之间的映射关系与预设映射关系不一致，则生成线路异常报警信息；还用于在接收到第二功率信息后，通过收发模块向与开关柜临近的架空线路检测模块发送主动获取第一功率信息的第一主动检测指令，开关柜检测模块在接收到第一主动检测指令后，主动获取第一功率信息；若第二功率信息与第一功率信息之间的映射关系与预设映射关系一致，则生成开关柜散热异常信息，若不一致，则生成开关柜线路异常信息；
无人机复查模块，用于在接收到线路异常报警信息后，根据架空线路检测模块的定位信息采集该架空线路检测模块临近的架空线路的图像信息，并对图像信息进行分析，分析架空线路之间是否存在异常像素点信息，若存在则发送节点处理信息。
进一步，架空线路检测模块包括第一温度传感器、第一功率检测子模块、第一控制器以及第一交互模块，第一温度传感器用于检测架空线路的温度信息，并发送至第一控制器，第一控制器将该信息存储为第一信息，然后通过第一交互模块向相邻的第一交互模块发送和接收第一信息，并将该信息与本地的第一信息进行对比，若未超过预设值，则记录为正常信息，若超过预设值，则通过继电器控制第一功率检测子模块接入到架空线路中对采集架空线路的功率信息，第一控制器获取该功率信息后将预存的定位信息与该功率信息处理为第一功率信息。
进一步，开关柜检测模块包括第二温度传感器、第二功率检测子模块、第二控制器以及第二交互模块，第二温度传感器用于检测开关柜的温度并反馈至第二控制器，在温度超过阈值后，第二控制器控制第二功率检测子模块接入开关柜的供电电路中，获取第二功率信息，第二控制器通过第二交互模块与收发模块进行信息交互。
进一步，第一交互模块之间通过蓝牙、WIFI或者ZigBee的方式进行信息交互。
进一步，第一交互模块、第二交互模块与收发模块之间通过3G、4G或者5G的方式进行信息交互。
进一步，第一功率检测子模块包括发热电阻、热敏电阻，发热电阻与架空线路并联，发热电阻的线路上设置有受第一控制器控制的继电器，热敏电阻紧贴发热电阻，热敏电阻与第一控制器之间设置有AD转换芯片，第一控制器先通过热敏电阻获取当前温度值，然后控制继电器接通第一预设时间后，获取第二温度值，通过当前温度值与第二温度值计算架空线路在该点的功率信息。
进一步，若在第一预设时间内，第二温度值超过预设安全温度值，则第一控制器控制继电器断开，并根据该用时计算架空线路在该点的功率信息并处理模块反馈异常信息。
进一步，第一控制器直接从架空线路取电。
进一步，架空线路检测模块还包括防护子模块。
本方案的工作原理及优势：
架空线路检测模块和开关柜检测模块在温度正常时，均仅需要检测对应设备的温度，属于是一个半功率的工作状态，相关信息可以在本地进行处理，不需要进行额外的信息发送，能够达到解决能耗的目的。
架空线路检测模块之间由于是针对架空线路连续设置的，通过相邻的架空线路检测模块之间的温度对比，能够准确的获知到整个架空线路连续的温度情况，在正常情况下，架空线路检测模块之间仅需要近程通讯，能够节约信息收发的能耗。但架空线路局部出现异常，导致温度升高后，能够及时的获取定位信息和功率信息，进行及时准确的监控。另一方面，由于架空线路是室外情况，相关的情况较为复杂，通过相邻的对比的方式能够减少因天气情况导致的误报。
本方案中，处理模块在接收无论是第一功率信息还是第二功率信息后，都会向另一设备发送主动检测的控制指令，获取到完整第一功率信息和第二功率信息。通过对比第一功率信息和第二功率信息的映射关系与预设映射关系，对相关故障情况能够进行较为准确的判断。
另外，本方案还关联无人机复查模块，对相关的架空线路检测模块的图像进行采集和分析，获取更为准确的异常信息。
综上，本方案在正常情况下，实质是对架空线路和开关柜进行的半功率检测，以实现解决能量的目的。在温度出现异常后，进行全功率的检测，并且对两者的信息进行交互式的判断，能够提供更为准确、可靠的异常报警信息。
附图说明
图1为本申请一种基于物联网的电力监控系统实施例中的逻辑框图；
图2为图1中架空线路检测模块的逻辑框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本申请技术方案进行进一步详细说明：
实施例一
如图1所示，本实施例公开的一种基于物联网的电力监控系统，包括：架空线路检测模块、开关柜检测模块、收发模块、处理模块和无人机复查模块。
架空线路检测模块间隔设置在架空线路上，用于检测架空线路的温度信息，并存储为第一信息，然后根据向临近的架空线路检测模块发送第一信息，在接收到临近架空线路检测模块发送的第一信息后，将该信息与本地的第一信息进行对比，若未超过预设值，则记录为正常信息，若超过预设值，则开始检测架空线路的功率信息，并将该架空线路检测模块的定位信息与功率信息处理为第一功率信息。
具体的，架空线路检测模块包括第一温度传感器(本实施例中可以选用Pt100热敏电阻，加上绝缘层后附着在架空线路上)、第一功率检测子模块、第一控制器(可以采用stm32f103c8t6型号的单片机，该单片机实际自带了AD转换功能)以及第一交互模块，第一温度传感器用于检测架空线路的温度信息，并发送至第一控制器，第一控制器将该信息存储为第一信息，然后通过第一交互模块向相邻的第一交互模块发送和接收第一信息，并将该信息与本地的第一信息进行对比，若未超过预设值，则记录为正常信息，若超过预设值，则通过继电器控制第一功率检测子模块接入到架空线路中对采集架空线路的功率信息，第一控制器获取该功率信息后将预存的定位信息与该功率信息处理为第一功率信息。第一交互模块为蓝牙模块和4G模块。
其中，第一功率检测子模块(如图2所示)包括发热电阻、热敏电阻，发热电阻与架空线路并联，发热电阻的线路上设置有受第一控制器控制的继电器，热敏电阻紧贴发热电阻，热敏电阻与第一控制器之间设置有AD转换芯片(在另一实施例中，可以取消AD转换芯片，热敏电阻可以直接连接到第一控制器的引脚上)，第一控制器先通过热敏电阻获取当前温度值，然后控制继电器接通第一预设时间后(本领域技术人员可以根据发热电阻的阻值进行设定，本实施例中选用的10s)，获取第二温度值，通过当前温度值与第二温度值计算架空线路在该点的功率信息，若在第一预设时间内(低于10s)，第二温度值超过预设安全温度值，则第一控制器控制继电器断开，并根据该用时计算架空线路在该点的功率信息并处理模块反馈异常信息。第一控制器直接从架空线路取电(现有的取电电路较多，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择，即在架空线路上设置一个取电电路，该电路的输出为DC5V，即现有的逆变降压电路)。
开关柜检测模块设置在开关柜内，用于检测开关柜的温度信息，在温度信息超过阈值后，检测开关柜的功率信息，处理为第二功率信息。
具体的，开关柜检测模块包括第二温度传感器、第二功率检测子模块、第二控制器以及第二交互模块(本实施例中选用的是4G模块)，第二温度传感器用于检测开关柜的温度并反馈至第二控制器，在温度超过阈值后，第二控制器控制第二功率检测子模块接入开关柜的供电电路中，获取第二功率信息，第二控制器通过第二交互模块与收发模块进行信息交互。
收发模块用于接收正常信息、第一功率信息和第二功率信息，并发送。
具体的收发模块选用的是搭载有物联网卡的4G模块。
处理模块(本实施例中选用的是云服务器)用于在接收带第一功率信息后通过收发模块向开关柜检测模块发送主动获取第二功率信息的第二主动检测指令，开关柜检测模块在接收到第二主动检测指令后，主动获取第二功率信息；若第二功率信息与第一功率信息之间的映射关系与预设映射关系一致，则生成线路老化报警信息，若第二功率信息与第一功率信息之间的映射关系与预设映射关系不一致，则生成线路异常报警信息；还用于在接收到第二功率信息后，通过收发模块向与开关柜临近的架空线路检测模块发送主动获取第一功率信息的第一主动检测指令，开关柜检测模块在接收到第一主动检测指令后，主动获取第一功率信息；若第二功率信息与第一功率信息之间的映射关系与预设映射关系一致，则生成开关柜散热异常信息，若不一致，则生成开关柜线路异常信息；
无人机复查模块用于在接收到线路异常报警信息后，根据架空线路检测模块的定位信息采集该架空线路检测模块临近的架空线路的图像信息，并对图像信息进行分析，分析架空线路之间是否存在异常像素点信息，若存在则发送节点处理信息。具体的，该无人机复查模块中存储有相关的定位信息。
实施例二
与实施例一相比，不同之处仅在于，架空线路检测模块还包括防护子模块。所述防护子模块为金属网状结构，除蓝牙模块外均位于该金属网状结构内，金属网状结构接地。虽然由于频率不同，架空线路的电磁干扰对架空线路检测模块的影响较小，但是通过金属网状结构能够利用电磁屏蔽，进一步减小干扰。
以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种基于物联网的电力监控系统，其特征在于：包括：
架空线路检测模块，间隔设置在架空线路上，用于检测架空线路的温度信息，并存储为第一信息，然后根据向临近的架空线路检测模块发送第一信息，在接收到临近架空线路检测模块发送的第一信息后，将该信息与本地的第一信息进行对比，若未超过预设值，则记录为正常信息，若超过预设值，则开始检测架空线路的功率信息，并将该架空线路检测模块的定位信息与功率信息处理为第一功率信息；
开关柜检测模块，设置在开关柜内，用于检测开关柜的温度信息，在温度信息超过阈值后，检测开关柜的功率信息，处理为第二功率信息；
收发模块，用于接收正常信息、第一功率信息和第二功率信息，并发送；
处理模块，用于在接收到 第一功率信息后通过收发模块向开关柜检测模块发送主动获取第二功率信息的第二主动检测指令，开关柜检测模块在接收到第二主动检测指令后，主动获取第二功率信息；若第二功率信息与第一功率信息之间的映射关系与预设映射关系一致，则生成线路老化报警信息，若第二功率信息与第一功率信息之间的映射关系与预设映射关系不一致，则生成线路异常报警信息；还用于在接收到第二功率信息后，通过收发模块向与开关柜临近的架空线路检测模块发送主动获取第一功率信息的第一主动检测指令，开关柜检测模块在接收到第一主动检测指令后，主动获取第一功率信息；若第二功率信息与第一功率信息之间的映射关系与预设映射关系一致，则生成开关柜散热异常信息，若不一致，则生成开关柜线路异常信息；
无人机复查模块，用于在接收到线路异常报警信息后，根据架空线路检测模块的定位信息采集该架空线路检测模块临近的架空线路的图像信息，并对图像信息进行分析，分析架空线路之间是否存在异常像素点信息，若存在则发送节点处理信息。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的电力监控系统，其特征在于：架空线路检测模块包括第一温度传感器、第一功率检测子模块、第一控制器以及第一交互模块，第一温度传感器用于检测架空线路的温度信息，并发送至第一控制器，第一控制器将该信息存储为第一信息，然后通过第一交互模块向相邻的第一交互模块发送和接收第一信息，并将该信息与本地的第一信息进行对比，若未超过预设值，则记录为正常信息，若超过预设值，则通过继电器控制第一功率检测子模块接入到架空线路中对采集架空线路的功率信息，第一控制器获取该功率信息后将预存的定位信息与该功率信息处理为第一功率信息。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的电力监控系统，其特征在于：开关柜检测模块包括第二温度传感器、第二功率检测子模块、第二控制器以及第二交互模块，第二温度传感器用于检测开关柜的温度并反馈至第二控制器，在温度超过阈值后，第二控制器控制第二功率检测子模块接入开关柜的供电电路中，获取第二功率信息，第二控制器通过第二交互模块与收发模块进行信息交互。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的电力监控系统，其特征在于：第一交互模块之间通过蓝牙、WIFI或者ZigBee的方式进行信息交互。
5.根据权利要求4所述的基于物联网的电力监控系统，其特征在于：第一交互模块、第二交互模块与收发模块之间通过3G、4G或者5G的方式进行信息交互。
6.根据权利要求5所述的基于物联网的电力监控系统，其特征在于：第一功率检测子模块包括发热电阻、热敏电阻，发热电阻与架空线路并联，发热电阻的线路上设置有受第一控制器控制的继电器，热敏电阻紧贴发热电阻，热敏电阻与第一控制器之间设置有AD转换芯片，第一控制器先通过热敏电阻获取当前温度值，然后控制继电器接通第一预设时间后，获取第二温度值，通过当前温度值与第二温度值计算架空线路在该点的功率信息。
7.根据权利要求6所述的基于物联网的电力监控系统，其特征在于：若在第一预设时间内，第二温度值超过预设安全温度值，则第一控制器控制继电器断开，并根据该用时计算架空线路在该点的功率信息并处理模块反馈异常信息。
8.根据权利要求7所述的基于物联网的电力监控系统，其特征在于：第一控制器直接从架空线路取电。
9.根据权利要求8所述的基于物联网的电力监控系统，其特征在于：架空线路检测模块还包括防护子模块。
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