CN113985209A - 一种应急电网线路故障监测系统 - Google Patents

Abstract

一种涉及电力系统监测技术领域的应急电网线路故障监测系统，包含无人机、故障信息收集站和多个故障在线监测设备；故障在线监测设备包含故障指示器、GPRS无线通信模块、无人机中继平台和蓄电池，无人机中继平台包含降落识别点、中继电能输送单元和中继数据接收单元；故障信息收集站包含故障分析定位模块、监控服务器、无人机储仓和路由器，无人机储仓用于连接和收纳无人机；无人机包含数据存储运算模块、GPS巡航模块、图像采集识别装置和电源模块，数据存储运算模块和电源模块分别设有数据传输单元和电能接收单元；该故障监测系统能够利用小型无人机来完成较大范围的电网线路故障监测。

Description

一种应急电网线路故障监测系统

技术领域

本发明涉及电力系统监测技术领域，尤其是涉及一种应急电网线路故障监测系统。

背景技术

在现有的电力系统监测中，无人机因为机动灵活、反应迅速、视野宽阔、功能多样，而得到广泛应用；公告号为CN108828399B的中国发明专利公开了一种远程自动查找电力输电线故障监控系统，该系统的运行模式为：线路保护动作——保护装置将故障测距发至规约转换器——规约转换器将故障测距数据转化为无人机电台数传数据发至无人机监控平台——无人机启动飞至故障点收集采集输电线路故障情况——故障情况发至供电公司运维部——运维部组织消缺排除故障，从而降低了电力输电线路维护运行成本，缩短了故障查找时间；但是在实际应用过程中，如果采用小型的无人机，控制和数据传输距离只有5～7公里，且容易受到建筑物等干扰，电池能够提供的飞行时间不到半个小时，利用无人机发回故障情况，就必须保证小范围的飞行应用，存在的距离限制较大，如果采用大型的无人机，不仅会增加使用和维护成本，而且体积过大，在城市中会遭到应用限制。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种应急电网线路故障监测系统，能够利用小型无人机来完成较大范围的电网线路故障监测。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种应急电网线路故障监测系统，包含无人机、故障信息收集站和多个安装于相应塔杆上的故障在线监测设备；所述故障在线监测设备包含故障指示器、GPRS无线通信模块、无人机中继平台和蓄电池，所述无人机中继平台包含降落识别点、中继电能输送单元和中继数据接收单元，所述蓄电池分别与故障指示器、GPRS无线通信模块和中继电能输送单元电连接，所述GPRS无线通信模块分别与故障指示器和中继数据接收单元信号连接；所述故障信息收集站包含故障分析定位模块、监控服务器、无人机储仓和与GPRS无线通信模块无线信号连接的路由器，所述监控服务器分别与故障分析定位模块、无人机储仓和路由器信号连接，所述无人机储仓用于连接和收纳无人机；所述无人机包含数据存储运算模块、GPS巡航模块、图像采集识别装置和电源模块，所述数据存储运算模块分别与GPS巡航模块、图像采集识别装置和电源模块信号连接，所述数据存储运算模块和电源模块分别设有数据传输单元和电能接收单元。

进一步，所述无人机中继平台的中继电能输送单元和无人机的电能接收单元采用无线充电技术电连接。

进一步，所述无人机中继平台的中继数据接收单元和无人机的数据传输单元采用NFC技术信号连接。

进一步，所述蓄电池通过太阳能电池板储存电能。

进一步，所述故障在线监测设备还包含监测箱体，所述太阳能电池板固定于检测箱体的顶面，所述太阳能电池板的上板面四角通过立柱支撑有水平的透明玻璃板，所述降落识别点固定于透明玻璃板的下板面中央，所述中继电能输送单元和中继数据接收单元分别设于降落识别点两侧，所述无人机的图像采集识别装置包含安装于无人机壳体下表面中央的摄像头，所述数据传输单元和电能接收单元分别与中继数据接收单元和中继电能输送单元对应并设于无人机的相应起落架处。

进一步，所述蓄电池与相应塔杆的电网线路电连接。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明公开的应急电网线路故障监测系统，当应急电网线路发生故障时，对应塔杆上的故障在线监测设备能够通过故障指示器收集故障线路信息，并通过GPRS无线通信模块发送给故障信息收集站，故障信息收集站在经过分析定位后，将位置信息和图像采集飞行线路通过无人机储仓传入无人机的数据存储运算模块中，并放出无人机，无人机根据预存的位置信息在GPS的导航作用下，到达对应的故障在线监测设备上空，并根据预存的图像采集飞行线路对故障电网线路进行沿线摄像采集，采集结束后重新回到故障在线监测设备上空，并通过图像识别无人机中继平台的降落识别点，准确降落，使得无人机的数据传输单元和电能接收单元分别与无人机中继平台的中继数据接收单元和中继电能输送单元能够对应连接，利用无人机中继平台给无人机进行充电的同时，将电网线路图像采集数据通过故障在线监测设备的GPRS无线通信模块直接传输给故障信息收集站，进行后续的故障排查工作，无人机在蓄电后自动返回无人机储仓；

相对于传统的故障监测系统，本发明的无人机能够不受本身控制和数据传输距离的限制，只要电量充足，能够飞到任意距离的电网线路故障处，进行图像采集，而且因为是利用故障在线监测设备的GPRS无线通信模块进行信号回传，能够有效避免本身直接传输中会出现的信号干扰和中断，此外，由于无人机能够到达任意塔杆的故障在线监测设备进行蓄电，也能够始终保持电量充足，至少也能够比传统监测系统的无人机多出一倍的飞行电量；综上所述，本发明能够利用小型无人机来完成较大范围的电网线路故障监测，且在小型化的同时，大大降低了无人机的使用和维护费用。

附图说明

图1是本发明的实施结构示意框图；

图2是所述无人机与故障在线监测设备的连接示意图。

图中：1、监测箱体；2、太阳能电池板；3、中继数据接收单元；4、降落识别点；5、中继电能输送单元；6、电能接收单元；7、摄像头；8、数据传输单元；9、透明玻璃板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行说明，在描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系，仅是与本发明的附图对应，为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位：

实施例一：

结合附图1所述的应急电网线路故障监测系统，包含无人机、故障信息收集站和多个安装于相应塔杆上的故障在线监测设备；故障在线监测设备包含故障指示器、GPRS无线通信模块、无人机中继平台和蓄电池，根据需要，蓄电池与相应塔杆的电网线路电连接，在电网线路发生故障前能够给蓄电池进行充电；无人机中继平台包含降落识别点4、中继电能输送单元5和中继数据接收单元3，蓄电池分别与故障指示器、GPRS无线通信模块和中继电能输送单元5电连接，GPRS无线通信模块分别与故障指示器和中继数据接收单元3信号连接；故障信息收集站包含故障分析定位模块、监控服务器、无人机储仓和与GPRS无线通信模块无线信号连接的路由器，监控服务器分别与故障分析定位模块、无人机储仓和路由器信号连接，无人机储仓用于连接和收纳无人机，也即无人机储仓具有无人机收纳空间，且无人机储仓具有可拆卸连接无人机的数据传输线和充电线；无人机包含数据存储运算模块、GPS巡航模块、图像采集识别装置和电源模块，数据存储运算模块分别与GPS巡航模块、图像采集识别装置和电源模块信号连接，数据存储运算模块和电源模块分别设有数据传输单元8和电能接收单元6，数据传输单元8和电能接收单元6能够分别与中继数据接收单元3和中继电能输送单元5采用连接器的方式对应插拔连接；

当应急电网线路发生故障时，对应塔杆上的故障在线监测设备能够通过故障指示器收集故障线路信息，并通过GPRS无线通信模块发送给故障信息收集站，故障信息收集站在经过分析定位后，将位置信息和图像采集飞行线路通过无人机储仓传入无人机的数据存储运算模块中，并放出无人机，无人机根据预存的位置信息在GPS的导航作用下，到达对应的故障在线监测设备上空，并根据预存的图像采集飞行线路对故障电网线路进行沿线摄像采集，采集结束后重新回到故障在线监测设备上空，并通过摄像头7图像识别无人机中继平台的降落识别点4，准确降落，使得无人机的数据传输单元8和电能接收单元6分别与无人机中继平台的中继数据接收单元3和中继电能输送单元5能够对应连接，利用无人机中继平台给无人机进行充电的同时，将电网线路图像采集数据通过故障在线监测设备的GPRS无线通信模块直接传输给故障信息收集站，进行后续的故障排查工作，无人机在蓄电后自动返回无人机储仓。

实施例二：

结合附图2所示，与实施例一的不同之处在于，无人机中继平台的中继电能输送单元5和无人机的电能接收单元6采用无线充电技术电连接，无人机中继平台的中继数据接收单元3和无人机的数据传输单元8采用NFC技术信号连接，蓄电池通过太阳能电池板2储存电能；故障在线监测设备还包含监测箱体1，太阳能电池板2固定于检测箱体1的顶面，通过太阳能电池板2来对蓄电池进行充电，节约了能源；太阳能电池板2的上板面四角通过立柱支撑有水平的透明玻璃板9，透明玻璃板9在不妨碍阳光照射太阳能电池板2的同时，能够起到遮风挡雨的效果；降落识别点4固定于透明玻璃板9的下板面中央，中继电能输送单元5和中继数据接收单元3分别设于降落识别点4两侧，无人机的图像采集识别装置包含安装于无人机壳体下表面中央的摄像头7，数据传输单元8和电能接收单元6分别与中继数据接收单元3和中继电能输送单元5对应并设于无人机的相应起落架处，降落识别点4、中继电能输送单元5和中继数据接收单元3均位于透明玻璃板9下方，能够起到保护作用，增加使用寿命，采用无线充电技术和NFC技术，能够避免连接器插拔不对应，或者插拔接头外漏损坏。

本发明未详述部分为现有技术，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，均应将上述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内容。

Claims (6)

1.一种应急电网线路故障监测系统，其特征是：包含无人机、故障信息收集站和多个安装于相应塔杆上的故障在线监测设备；所述故障在线监测设备包含故障指示器、GPRS无线通信模块、无人机中继平台和蓄电池，所述无人机中继平台包含降落识别点（4）、中继电能输送单元（5）和中继数据接收单元（3），所述蓄电池分别与故障指示器、GPRS无线通信模块和中继电能输送单元（5）电连接，所述GPRS无线通信模块分别与故障指示器和中继数据接收单元（3）信号连接；所述故障信息收集站包含故障分析定位模块、监控服务器、无人机储仓和与GPRS无线通信模块无线信号连接的路由器，所述监控服务器分别与故障分析定位模块、无人机储仓和路由器信号连接，所述无人机储仓用于连接和收纳无人机；所述无人机包含数据存储运算模块、GPS巡航模块、图像采集识别装置和电源模块，所述数据存储运算模块分别与GPS巡航模块、图像采集识别装置和电源模块信号连接，所述数据存储运算模块和电源模块分别设有数据传输单元（8）和电能接收单元（6）。

2.根据权利要求1所述的应急电网线路故障监测系统，其特征是：所述无人机中继平台的中继电能输送单元（5）和无人机的电能接收单元（6）采用无线充电技术电连接。

3.根据权利要求2所述的应急电网线路故障监测系统，其特征是：所述无人机中继平台的中继数据接收单元（3）和无人机的数据传输单元（8）采用NFC技术信号连接。

4.根据权利要求3所述的应急电网线路故障监测系统，其特征是：所述蓄电池通过太阳能电池板（2）储存电能。

5.根据权利要求4所述的应急电网线路故障监测系统，其特征是：所述故障在线监测设备还包含监测箱体（1），所述太阳能电池板（2）固定于检测箱体（1）的顶面，所述太阳能电池板（2）的上板面四角通过立柱支撑有水平的透明玻璃板（9），所述降落识别点（4）固定于透明玻璃板（9）的下板面中央，所述中继电能输送单元（5）和中继数据接收单元（3）分别设于降落识别点（4）两侧，所述无人机的图像采集识别装置包含安装于无人机壳体下表面中央的摄像头（7），所述数据传输单元（8）和电能接收单元（6）分别与中继数据接收单元（3）和中继电能输送单元（5）对应并设于无人机的相应起落架处。

6.根据权利要求1所述的应急电网线路故障监测系统，其特征是：所述蓄电池与相应塔杆的电网线路电连接。

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