CN113108915B - 一种适用混合电力线路的电缆温度智能监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用混合电力线路的电缆温度智能监测系统，包括无人机、数据采集装置、通信模块、云平台和用户终端，无人机沿输电线路飞行，在无人机上安装视频获取装置和红外图像获取装置，视频获取装置用于获取输电线路上的视频数据，红外图像获取装置用于检测输电线路的环境温度信息，视频获取装置和红外图像获取装置均通过通信模块与云平台连接，数据采集装置安装在输电线路上，数据采集装置用于采集输电线路表面温度信息，数据采集装置通过通信模块与云平台连接，用户终端与云平台连接；本发明通过数据采集装置，保证数据采集的准确性和安全性，使得输电线的负载状态能得到实时检测，实现输电线路动态增容，降低电网成本。

Description

一种适用混合电力线路的电缆温度智能监测系统

技术领域

本发明涉及输电线路监测技术领域，尤其涉及一种适用混合电力线路的电缆温度智能监测系统。

背景技术

目前，近年来，随着我国国民经济的持续快速增长，社会用电需求也迅猛增加。由于一些输电线路的输送容量受到热稳定限额的限制，严重制约了电网的供电能力，而建设新的线路走廊投资大、建设周期长。因此，在现有输电线路的实际情况下，如何科学、安全地实现线路输送容量潜能挖掘，已成为当前电网迫切需要解决的问题。

输电线路动态增容系统是电网建设中输电环节的重要组成部分，是提升电网智能化生产运行管理的重要技术手段。输电线路动态增容系统的核心内容是针对线路安全要求，在危险的线路上安装适当的状态监测设备，利用导线动态增容模型，为电网调度提供线路输送负荷时的重要实时监测参数和必要的技术支持，同时充分挖掘线路的容载潜力。

例如，申请号为：CN201710489342.8，申请日为2017年06月24日的中国专利申请公开了“一种基于无线传感器网络的输电线路监控系统”，包括输电线路参数信息收发模块、输电线路监控中心和智能终端，所述输电线路参数信息收发模块基于无线传感器网络采集输电线路参数信息，并将采集到的输电线路参数信息发送到所述输电线路监控中心，所述输电线路监控中心用于接收、存储、显示输电线路参数信息，并将输电线路参数信息与正常阈值进行比较，若超过正常阈值，则输出报警信号；所述的智能终端通过通信网络与输电线路监控中心连接，用于实时访问输电线路监控中心中的输电线路参数信息。该申请的监控系统虽然提出了基于无线传感器网络采集输电线路参数信息，但是没有给出如何具体的采集传感器参数，传感器数据采集不够稳定和迅速，容易导致数据采集出错，导致无法对输电线路进行合理增容。

发明内容

本发明主要解决现有的技术中输电线路监控系统的传感器数据采集不准确的问题；提供一种适用混合电力线路的电缆温度智能监测系统，提供稳定采集数据的数据采集装置，保证数据采集的准确性和安全性，保证输电线的负载状态能得到实时检测，实现输电线路动态增容，降低电网成本。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种适用混合电力线路的电缆温度智能监测系统，包括无人机、数据采集装置、通信模块、云平台和用户终端，所述无人机沿输电线路飞行，在所述无人机上安装视频获取装置和红外图像获取装置，所述视频获取装置用于获取输电线路上的视频数据，所述红外图像获取装置用于检测输电线路的环境温度信息，所述视频获取装置和红外图像获取装置均通过通信模块与云平台连接，所述数据采集装置安装在输电线路上，所述数据采集装置用于采集输电线路表面温度信息，所述数据采集装置通过通信模块与云平台连接，所述用户终端与云平台连接。将若干个数据采集装置分布安装在各个电缆线路上，监测电缆表面的温度信息，根据电缆表面温度和环境温度预测电缆内部导体温度，根据现有的导体温度与电力负载对应函数，计算电缆线路的负载上限值，制作电力负载与电缆表面温度的曲线图，根据曲线图直观的判断当前电缆的电力负载情况，方便电力调度中心进行电缆的增容，采用若干个数据采集装置进行电缆数据的采集，保证数据采集的准确性和安全性，使得输电线的负载状态能得到实时检测，实现输电线路动态增容，降低电网成本。

作为优选，还包括控制系统、定位模块和运载车，根据电力GIS系统将需要检测的输电线路进行分段划分，获得若干个划分点，所述运载车设置在所述划分点处，所述定位模块安装在无人机上，用于检测无人机的位置，所述定位模块与控制系统连接，所述控制系统用于控制无人机进行起飞、沿飞行路径飞行以及降落，所述运载车用于将无人机运载到所述划分点处。通过现有的电力GIS系统将需要检测的输电线路进行区段划分，通过运载车将无人机运输到区段划分点处，控制系统与电力GIS系统连接，根据定位模块检测到无人机到达划分点处时，控制无人机进行起飞，控制系统内设置有无人机飞行路径，使得无人机沿飞行路径进行输电线路飞行，无人机在飞行过程中，视频获取装置和红外图像获取装置工作，获取输电线路的环境温度信息和输电线路的视频，判断输电线路是否有遭到人为破坏的情况。

作为优选，还包括巡检装置，所述巡检装置安装在输电线路上，用于检测输电线路表面是否被破坏，所述巡检装置与云平台连接。通过巡检装置监测电缆线路的表皮是否被破坏，提高电缆的安全性以及电力增容的可靠性。

作为优选，所述的巡检装置包括套筒、滑轮、图像拍摄装置、工型杆和帆布，所述套筒套在输电线路上，所述套筒开有通孔，所述滑轮安装在通孔内，所述滑轮的底部与输电线路滑动连接，所述工型杆安装在套筒上端，所述帆布设置在工型杆上，所述图像拍摄装置安装在工型杆上端，用于拍摄输电线路表面图片，所述图像拍摄装置与云平台连接。通过图像拍摄装置拍摄电缆表面图片，根据图片判断电缆表面是否完好，监测电缆线路的表皮是否被破坏，帆布和工型杆组合成类似于船帆的装置，通过风吹动，使得巡检装置在电缆上进行移动，移动方向和速度不固定，根据风力大小以及风吹的方向决定，节约能源，降低装置成本。

作为优选，所述的数据采集装置包括控制单元、电压表、电流源、电阻R0、汇集带和若干个环线带，所述汇集带包括橡胶外皮、正极线、负极线和接地线，所述汇集带与输电线路平行设置，所述环线带包括橡胶环带、穿刺头、检测电路和热敏电阻，所述橡胶环带环绕绑在输电线路外，所述热敏电阻位于橡胶环带和输电线路之间，所述穿刺头以及热敏电阻均与检测电路连接，穿刺头均刺穿汇集带的橡胶外皮，所述穿刺头设有三个，三个所述穿刺头分别与正极线、负极线和接地线连接，所述正极线与电阻R0连接，电阻R0与电压表和电流源的正极连接，负极线、接地线、电压表负极以及电流源的负极均接地，所述电压表以及电流源均与控制单元连接，所述控制单元与云平台连接。电流源产生稳定的电流值，流经定值电阻R0和热敏电阻，当电缆表面温度产生变化时热敏电阻阻值大小产生变化，被检测电路检测到，检测电路将检测信息传递给控制单元，控制单元将温度变化信息通过信号传输单元传递给云平台，从而实现电缆表面温度的实时监测。

作为优选，所述的检测电路包括电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电子开关K1和电子开关K2，电阻R1与电子开关K1串联构成第一检测臂，热敏电阻Rf与电子开关K2串联构成第二检测臂，第一检测臂和第二检测臂两端分别与正极线和负极线连接，电阻R3、电阻R4及电阻R5串联构成分压电阻串，分压电阻串连接在正极线和接地线之间，电阻R3靠近正极线，电阻R5靠近接地线，电子开关K1的控制端连接在电阻R3和电阻R4之间，电子开关K2的控制端连接在电阻R4和电阻R5之间。电流源提供稳定的电流，经过电阻R0和电阻R3之后先将电子开关K1闭合，电压表检测整个检测电路的电压值，在电子开关K1闭合时，得到第一个测量电压值，随着电流流过电阻R4，使电子开关K2闭合，电压表得到第二个测量电压值，经过计算得到热敏电阻的值的大小，从而实现电缆表面温度的实时监测。

作为优选，还包括垫块，所述垫块与汇集带的橡胶外皮固定连接，所述垫块位于汇集带的橡胶外皮和输电线路之间，使得橡胶外皮和输电线路之间具有间隙。减少橡胶外皮对热敏电阻的特性产生影响，提高温度测量的准确性。

作为优选，还包括支撑块，所述支撑块位于热敏电阻和橡胶环带之间。提高温度测量的准确性。

本发明的有益效果是：（1）通过数据采集装置，保证数据采集的准确性和安全性，使得输电线的负载状态能得到实时检测，实现输电线路动态增容，降低电网成本；（2）设置巡检装置，监测电缆线路的表皮是否被破坏，提高电缆的安全性以及电力增容的可靠性；（3）设置无人机，在无人机上搭载视频获取装置和红外图像获取装置，判断输电线路是否有遭到人为破坏的情况，提高输电线路的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例一的监测系统的连接框图。

图2是本发明实施例二的巡检装置的结构示意图。

图3是本发明实施例一的温度传感器的正视结构示意图。

图4是本发明实施例一的温度传感器的侧视结构示意图。

图5是本发明实施例一的检测电路的电路原理图。

图中1、无人机，2、数据采集装置，3、通信模块，4、云平台，5、用户终端，6、图像拍摄装置，7、套筒，8、滑轮， 9、工型杆，10、帆布，100、电缆，611、汇集带，612、垫块，613、负极线，614、接地线，615、正极线，621、环线带，622、热敏电阻，623、穿刺头，624、支撑块。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例一：一种适用混合电力线路的电缆温度智能监测系统，如图1所示，包括无人机1、数据采集装置2、通信模块3、云平台4、用户终端5、控制系统、定位模块和运载车，无人机1沿输电线路飞行，在无人机1上安装视频获取装置和红外图像获取装置，视频获取装置用于获取输电线路上的视频数据，红外图像获取装置用于检测输电线路的环境温度信息，视频获取装置和红外图像获取装置均通过通信模块3与云平台4连接，数据采集装置2安装在输电线路上，数据采集装置2用于采集输电线路表面温度信息，数据采集装置2通过通信模块3与云平台4连接，用户终端5与云平台4连接，根据电力GIS系统将需要检测的输电线路进行分段划分，获得若干个划分点，运载车设置在划分点处，定位模块安装在无人机1上，用于检测无人机1的位置，定位模块与控制系统连接，控制系统用于控制无人机1进行起飞、沿飞行路径飞行以及降落，运载车用于将无人机1运载到划分点处。

通信模块3包括若干个子节点设备和一个主节点设备，子节点设备设置在电缆100上，子节点设备与数据采集装置2、视频获取装置和红外图像获取装置连接，用于获取数据采集装置2、视频获取装置和红外图像获取装置的传感数据，主节点设备与子节点设备连接，用于接收子节点设备传递的报文数据，主节点设备根据子节点设备的编号信息进行报文数据的筛选、剔除和重组，将子节点报文数据中的传感数据进行重新整合形成新的报文数据并传递给云平台4。

如图3和图4所示，数据采集装置2包括控制单元、电压表、电流源、电阻R0、汇集带611、若干个环线带621、垫块612和支撑块624，汇集带611包括橡胶外皮、正极线615、负极线613和接地线614，汇集带611与电缆100平行设置，环线带621包括橡胶环带、穿刺头623、检测电路和热敏电阻622，橡胶环带环绕绑在电缆100外，热敏电阻622位于橡胶环带和电缆100之间，穿刺头623以及热敏电阻622均与检测电路连接，穿刺头623均刺穿汇集带611的橡胶外皮，穿刺头623设有三个，三个穿刺头623分别与正极线615、负极线613和接地线614连接，正极线615与电阻R0连接，电阻R0与电压表和电流源的正极连接，负极线613、接地线614、电压表负极以及电流源的负极均接地，电压表以及电流源均与控制单元连接，控制单元与云平台4连接，垫块612与汇集带611的橡胶外皮固定连接，垫块612位于汇集带611的橡胶外皮和电缆100之间，使得橡胶外皮和电缆100之间具有间隙，支撑块624位于热敏电阻622和橡胶环带之间。

如图5所示，检测电路包括电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电子开关K1和电子开关K2，电阻R1与电子开关K1串联构成第一检测臂，热敏电阻Rf与电子开关K2串联构成第二检测臂，第一检测臂和第二检测臂两端分别与正极线615和负极线613连接，电阻R3、电阻R4及电阻R5串联构成分压电阻串，分压电阻串连接在正极线615和接地线614之间，电阻R3靠近正极线615，电阻R5靠近接地线614，电子开关K1的控制端连接在电阻R3和电阻R4之间，电子开关K2的控制端连接在电阻R4和电阻R5之间。

实施例二，一种适用混合电力线路的电缆温度智能监测系统，如图2所示，本实施例与实施例一相比，区别在于，本实施例增加了巡检装置，巡检装置安装在电缆100上，用于检测电缆100表面是否被破坏，巡检装置与云平台4连接，巡检装置包括套筒7、滑轮8、图像拍摄装置6、工型杆9和帆布10，套筒7套在电缆100上，套筒7开有通孔，滑轮8安装在通孔内，滑轮8的底部与电缆100滑动连接，工型杆9安装在套筒7上端，帆布10设置在工型杆9上，图像拍摄装置6安装在工型杆9上端，用于拍摄电缆100表面图片，图像拍摄装置6与云平台4连接。其余结构同实施例一。

在具体应用中，将若干个数据采集装置2分布安装在电缆100线路上，电缆100包括架空电缆100和穿井电缆100，对于架空电缆100的表面温度检测采用普通的温度传感器即可检测，而对于穿井电缆100，普通的温度传感器难以进行检测，且检测效率低，稳定性差，而本发明提供的数据采集装置2，可以用于检测穿井电缆100，将每一个数据采集装置2、视频获取装置和红外图像获取装置与一个子节点设备连接，给每个子节点设备进行编号设置，当数据采集装置2、视频获取装置或红外图像获取装置进行数据上传时，先将数据传递给子节点设备，每个子节点设备再将数据传递给主节点设备，防止数据集中传输时占用通讯通道，使得数据传输更加可靠稳定，主节点设备根据子节点设备的编号信息进行报文数据的筛选、剔除和重组，将子节点报文数据中的传感数据进行重新整合形成新的报文数据并传递给云平台4，云平台4收到的数据是主节点设备根据子节点设备根据编号排序好的数据信息，减少了云平台4的工作量，同时，防止数据丢失。

将巡检装置安装在电缆100上，套筒7分为上盖和下盖，上盖和下盖卡接，将上盖和下盖贴合安装后，滑轮8与电缆100滑动连接，帆布10和工型杆9组合成类似于船帆的装置，通过风吹动，使得巡检装置在电缆100上进行移动，移动方向和速度不固定，根据风力大小以及风吹的方向决定，通过图像拍摄装置6拍摄电缆100表面图片，根据图片判断电缆100表面是否完好，监测电缆100线路的表皮是否被破坏，有效节约能源，降低装置成本。

由于穿井电缆100无法直接测量电缆100的表面温度，因此，本发明的数据采集装置2设置有汇集带611和若干个环线带621，通过汇集带611和若干个环线带621将电缆100线进行包裹安装，通过穿刺头623进行穿刺检测，设置电流源提供稳定的电流，经过电阻R0和电阻R3之后先将电子开关K1闭合，电压表检测整个检测电路的电压值，在电子开关K1闭合时，得到第一个测量电压值，随着电流流过电阻R4，使电子开关K2闭合，电压表得到第二个测量电压值，经过计算得到热敏电阻622的值的大小，从而实现电缆100表面温度的实时监测。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (3)

1.一种适用混合电力线路的电缆温度智能监测系统，其特征在于，包括

无人机、数据采集装置、通信模块、云平台和用户终端，所述无人机沿输电线路飞行，在所述无人机上安装视频获取装置和红外图像获取装置，所述视频获取装置用于获取输电线路上的视频数据，所述红外图像获取装置用于检测输电线路的环境温度信息，所述视频获取装置和红外图像获取装置均通过通信模块与云平台连接，所述数据采集装置安装在输电线路上，所述数据采集装置用于采集输电线路表面温度信息，所述数据采集装置通过通信模块与云平台连接，所述用户终端与云平台连接；

还包括巡检装置，所述巡检装置安装在输电线路上，用于检测输电线路表面是否被破坏，所述巡检装置与云平台连接；

所述巡检装置包括套筒、滑轮、图像拍摄装置、工型杆和帆布，所述套筒套在输电线路上，所述套筒开有通孔，所述滑轮安装在通孔内，所述滑轮的底部与输电线路滑动连接，所述工型杆安装在套筒上端，所述帆布设置在工型杆上，所述图像拍摄装置安装在工型杆上端，用于拍摄输电线路表面图片，所述图像拍摄装置与云平台连接；

所述数据采集装置包括控制单元、电压表、电流源、电阻R0、汇集带和若干个环线带，所述汇集带包括橡胶外皮、正极线、负极线和接地线，所述汇集带与输电线路平行设置，所述环线带包括橡胶环带、穿刺头、检测电路和热敏电阻，所述橡胶环带环绕绑在输电线路外，所述热敏电阻位于橡胶环带和输电线路之间，所述穿刺头以及热敏电阻均与检测电路连接，穿刺头均刺穿汇集带的橡胶外皮，所述穿刺头设有三个，三个所述穿刺头分别与正极线、负极线和接地线连接，所述正极线与电阻R0连接，电阻R0与电压表和电流源的正极连接，负极线、接地线、电压表负极以及电流源的负极均接地，所述电压表以及电流源均与控制单元连接，所述控制单元与云平台连接；

还包括垫块，所述垫块与汇集带的橡胶外皮固定连接，所述垫块位于汇集带的橡胶外皮和输电线路之间，使得橡胶外皮和输电线路之间具有间隙；

还包括支撑块，所述支撑块位于热敏电阻和橡胶环带之间。

2.根据权利要求1所述的一种适用混合电力线路的电缆温度智能监测系统，其特征在于，

还包括控制系统、定位模块和运载车，根据电力GIS系统将需要检测的输电线路进行分段划分，获得若干个划分点，所述运载车设置在所述划分点处，所述定位模块安装在无人机上，用于检测无人机的位置，所述定位模块与控制系统连接，所述控制系统用于控制无人机进行起飞、沿飞行路径飞行以及降落，所述运载车用于将无人机运载到所述划分点处。

3.根据权利要求1所述的一种适用混合电力线路的电缆温度智能监测系统，其特征在于，

所述检测电路包括电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电子开关K1和电子开关K2，电阻R1与电子开关K1串联构成第一检测臂，热敏电阻Rf与电子开关K2串联构成第二检测臂，第一检测臂和第二检测臂两端分别与正极线和负极线连接，电阻R3、电阻R4及电阻R5串联构成分压电阻串，分压电阻串连接在正极线和接地线之间，电阻R3靠近正极线，电阻R5靠近接地线，电子开关K1的控制端连接在电阻R3和电阻R4之间，电子开关K2的控制端连接在电阻R4和电阻R5之间。

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