CN114034339A - 一种基于多传感器融合的输电线路舞动监测方法及系统 - Google Patents

一种基于多传感器融合的输电线路舞动监测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于多传感器融合的输电线路舞动监测方法及系统，获取输电线路在第t个采集周期内的传感数据集；对所述传感数据集中的各传感数据进行加权计算，得到传感加权值；对所述传感加权值与传感设定阈值进行比较；若所述传感加权值小于所述传感设定阈值，则定义输电线路在第t个采集周期内没有发生舞动；若所述传感加权值大于或等于所述传感设定阈值，则获取输电线路在第t+1个采集周期内的所述传感数据集和视频数据。本发明通过直观的、有效的获得输电线路的实际舞动轨迹，提高了舞动预警的准确度，同时降低了数据冗余。

Description

一种基于多传感器融合的输电线路舞动监测方法及系统
技术领域
本发明涉及输电线路技术领域，特别是涉及一种基于多传感器融合的输电线路舞动监测方法及系统。
背景技术
我国输电线路建设力度逐年加大，目前已完成建设的输电线路总里程已近120万千米。输电线路的安全运行逐渐成为焦点问题，为保证国内区域供电质量和供电可靠性，采用智能化、网络化和现代化的技术手段对输电线路进行监测成为了未来发展的重要趋势。
在我国电力系统体系中，由低频率(约0.1～3Hz)和大震动(约10米)等因素引起的线路舞动逐渐成为了威胁高压输电线路安全的痛点问题；采用相关的技术对舞动现象频发的区域进行高效监测，成为了输电线路在线监测的难点。在现有的技术中，多以舞动检测传感器为基础，再配合气象、拉力和覆冰传感器，以Lora、4G和5G等通信模块作为工具将舞动数据发送至物联网管理平台，存在舞动轨迹不直观、舞动数据准确度较差和容易引发预警错误等缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于多传感器融合的输电线路舞动监测方法及系统，通过加入视频联动监拍技术，为输电线路维修人员提供更加直观的线路舞动轨迹，降低了线路维修出勤成本，保障了电网的安全稳定运行。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于多传感器融合的输电线路舞动监测方法，包括：
获取输电线路在第t个采集周期内的传感数据集；
对所述传感数据集中的各传感数据进行加权计算，得到传感加权值；
对所述传感加权值与传感设定阈值进行比较；若所述传感加权值小于所述传感设定阈值，则定义输电线路在第t个采集周期内没有发生舞动；若所述传感加权值大于或等于所述传感设定阈值，则获取输电线路在第t+1个采集周期内的所述传感数据集和视频数据。
优选地，所述获取输电线路在第t个采集周期内的传感数据集，包括：
获取输电线路在第t个采集周期内的导线温度数据集、气象数据集、导线舞动数据集和导线覆冰数据集；
对所述导线温度数据集求平均值得到导线平均温度值，对所述气象数据集求平均值得到气象平均数据，对所述导线舞动数据集求平均值得到导线舞动平均值，对所述导线覆冰数据集求平均值得到导线覆冰平均值；所述传感数据集包括所述导线平均温度值、所述气象平均数据、所述导线舞动平均值和所述导线覆冰平均值。
优选地，所述方法还包括：
对所述导线舞动平均值进行加权计算，得到舞动加权值；对所述舞动加权值与舞动设定阈值进行比较；若所述舞动加权值小于所述舞动设定阈值，则定义输电线路在第t个采集周期内没有发生舞动；若所述舞动加权值大于或等于所述舞动设定阈值，则获取输电线路在第t+1个采集周期内的所述传感数据集和所述视频数据。
优选地，所述对所述传感数据集中的各传感数据进行加权计算，得到传感加权值，包括：
对所述导线平均温度值进行加权计算，得到温度加权值；
对所述气象平均数据进行加权计算，得到气象加权值；
对所述导线舞动平均值进行加权计算，得到舞动加权值；
对所述导线覆冰平均值进行加权计算，得到覆冰加权值；
对所述温度加权值、所述气象加权值、所述舞动加权值和所述覆冰加权值进行求和，得到所述传感加权值。
本发明还提供了一种基于多传感器融合的输电线路舞动监测系统，包括：
数据获取模块，获取输电线路在第t个采集周期内的传感数据集；
加权计算模块，对所述传感数据集中的各传感数据进行加权计算，得到传感加权值；
第一判断模块，对所述传感加权值与传感设定阈值进行比较；若所述传感加权值小于所述传感设定阈值，则定义输电线路在第t个采集周期内没有发生舞动；若所述传感加权值大于或等于所述传感设定阈值，则获取输电线路在第t+1个采集周期内的所述传感数据集和视频数据。
优选地，所述数据获取模块包括：
数据获取单元，获取输电线路在第t个采集周期内的导线温度数据集、气象数据集、导线舞动数据集和导线覆冰数据集；
平均值单元，对所述导线温度数据集求平均值得到导线平均温度值，对所述气象数据集求平均值得到气象平均数据，对所述导线舞动数据集求平均值得到导线舞动平均值，对所述导线覆冰数据集求平均值得到导线覆冰平均值；所述传感数据集包括所述导线平均温度值、所述气象平均数据、所述导线舞动平均值和所述导线覆冰平均值。
优选地，所述系统还包括：
第二判断模块，对所述导线舞动平均值进行加权计算，得到舞动加权值；对所述舞动加权值与舞动设定阈值进行比较；若所述舞动加权值小于所述舞动设定阈值，则定义输电线路在第t个采集周期内没有发生舞动；若所述舞动加权值大于或等于所述舞动设定阈值，则获取输电线路在第t+1个采集周期内的所述传感数据集和所述视频数据。
优选地，所述加权计算模块包括：
温度加权单元，对所述导线平均温度值进行加权计算，得到温度加权值；
气象加权单元，对所述气象平均数据进行加权计算，得到气象加权值；
舞动加权单元，对所述导线舞动平均值进行加权计算，得到舞动加权值；
覆冰加权单元，对所述导线覆冰平均值进行加权计算，得到覆冰加权值；
加权计算单元，对所述温度加权值、所述气象加权值、所述舞动加权值和所述覆冰加权值进行求和，得到所述传感加权值。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明涉及一种基于多传感器融合的输电线路舞动监测方法及系统，获取输电线路在第t个采集周期内的传感数据集；对所述传感数据集中的各传感数据进行加权计算，得到传感加权值；对所述传感加权值与传感设定阈值进行比较；若所述传感加权值小于所述传感设定阈值，则定义输电线路在第t个采集周期内没有发生舞动；若所述传感加权值大于或等于所述传感设定阈值，则获取输电线路在第t+1个采集周期内的所述传感数据集和视频数据。本发明通过直观的、有效的获得输电线路的实际舞动轨迹，提高了舞动预警的准确度，同时降低了数据冗余。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于多传感器融合的输电线路舞动监测方法流程图；
图2为本发明基于多传感器融合的输电线路舞动监测系统结构图。
符号说明：1-数据获取模块，2-加权计算模块，3-第一判断模块，4-第二判断模块，5-远程终端，6-存储模块。
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。
本发明的目的是提供一种于多传感器融合的输电线路舞动监测方法及系统，通过加入视频联动监拍技术，为输电线路维修人员提供更加直观的线路舞动轨迹，降低了线路维修出勤成本，保障了电网的安全稳定运行。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明基于多传感器融合的输电线路舞动监测方法流程图。如图所示，本发明提供了一种基于多传感器融合的输电线路舞动监测方法，包括：
步骤S1，获取输电线路在第t个采集周期内的传感数据集。具体地，所述步骤S1包括：
步骤S11，获取输电线路在第t个采集周期内的导线温度数据集、气象数据集、导线舞动数据集和导线覆冰数据集。
步骤S12，对所述导线温度数据集求平均值得到导线平均温度值，对所述气象数据集求平均值得到气象平均数据，对所述导线舞动数据集求平均值得到导线舞动平均值，对所述导线覆冰数据集求平均值得到导线覆冰平均值；所述传感数据集包括所述导线平均温度值、所述气象平均数据、所述导线舞动平均值和所述导线覆冰平均值。
其中，所述气象数据集包括风速数据集、风向数据集、湿度数据集和雪深数据集等N个气象数据。依次对其求平均值得到风速平均值、风向平均值、湿度平均值和雪深平均值等K个气象平均值。所述气象平均数据包括所述风速平均值、所述风向平均值、所述湿度平均值和所述雪深平均值等K个气象平均值。K的数值依据实际需求进行选取。
所述导线舞动数据集包括导线舞动振幅数据集和导线舞动频率数据集等M个舞动数据，依次对其求平均值得到振幅平均值和频率平均值等M个舞动平均值。M的数值依据实际需求进行选取。所述导线舞动平均值包括所述振幅平均值和所述频率平均值等M个舞动平均值。
所述导线覆冰数据集包括等值覆冰厚度数据集、覆冰综合载荷数据集和不均衡张力差等P个覆冰数据，依次对其求平均值得到厚度平均值、载荷平均值和不均衡张力平均值等P个覆冰平均值。所述导线覆冰平均值包括所述厚度平均值、所述载荷平均值和所述不均衡张力平均值等P个覆冰平均值。P的数值依据实际需求进行选取。
步骤S2，对所述传感数据集中的各传感数据进行加权计算，得到传感加权值。优选地，所述步骤S2包括：
步骤S21，对所述导线平均温度值进行加权计算，得到温度加权值。
计算公式为：
C＝C1×z1；
式中：C为温度加权值，C1为温度平均值，z1为温度的权重。
步骤S22，对所述气象平均数据进行加权计算，得到气象加权值。
计算公式为：
Figure BDA0003340612820000051
式中：A为气象加权值，Ak为第k个气象平均值，xk为第k个气象平均值的权重，例如第k个气象平均值为所述风速平均值，基于风速对导线发生舞动的影响力较大，则对应的所述风速平均值的权重就偏大。
步骤S23，对所述导线舞动平均值进行加权计算，得到舞动加权值。
计算公式为：
Figure BDA0003340612820000061
式中：B为舞动加权值，Bm为第m个舞动平均值，ym为第m个舞动平均值的权重。
本实施例中，对所述舞动加权值与舞动设定阈值进行比较；若所述舞动加权值小于所述舞动设定阈值，则定义输电线路在第t个采集周期内没有发生舞动；若所述舞动加权值大于或等于所述舞动设定阈值，则获取输电线路在第t+1个采集周期内的所述传感数据集和视频数据，并发送至远程终端，以使运维人员能通过所述传感数据集和所述视频数据准确的得到输电线路是否发生舞动。
步骤S24，对所述导线覆冰平均值进行加权计算，得到覆冰加权值。
计算公式为：
Figure BDA0003340612820000062
式中：D为覆冰加权值，Dp为第p个覆冰平均值，wp为第p个覆冰平均值的权重，例如第p个覆冰平均值为所述不均衡张力平均值，基于不均衡张力对导线发生舞动的影响力较大，则对应的所述不均衡张力平均值的权重就偏大。
步骤S25，对所述温度加权值、所述气象加权值、所述舞动加权值和所述覆冰加权值进行求和，得到所述传感加权值。
计算公式为：Q＝A+B+C+D；
式中：Q为传感加权值。
本实施例中，所述风速平均值的权重、所述温度平均值的权重、所述厚度平均值的权重和所述不均衡张力平均值的权重相对其他平均值的权重偏高。
步骤S3，对所述传感加权值与传感设定阈值进行比较；若所述传感加权值小于所述传感设定阈值，则定义输电线路在第t个采集周期内没有发生舞动；若所述传感加权值大于或等于所述传感设定阈值，则获取输电线路在第t+1个采集周期内的所述传感数据集和视频数据。并发送至所述远程终端，以使运维人员能通过所述传感数据集和所述视频数据准确的得到输电线路是否发生舞动。
图2为本发明基于多传感器融合的输电线路舞动监测系统结构图。如图所示，本发明提供了一种基于多传感器融合的输电线路舞动监测系统，包括：数据获取模块1、加权计算模块2和第一判断模块3。
所述数据获取模块1获取输电线路在第t个采集周期内的传感数据集。具体地，所述数据获取模块1包括：数据获取单元和平均值单元。
所述数据获取单元获取输电线路在第t个采集周期内的导线温度数据集、气象数据集、导线舞动数据集和导线覆冰数据集。所述数据获取单元具体包括N+M+P+1个传感器，每个所述传感器获取一种数据，例如通过温度传感器获取所述导线温度数据集。
所述平均值单元对所述导线温度数据集求平均值得到导线平均温度值，对所述气象数据集求平均值得到气象平均数据，对所述导线舞动数据集求平均值得到导线舞动平均值，对所述导线覆冰数据集求平均值得到导线覆冰平均值；所述传感数据集包括所述导线平均温度值、所述气象平均数据、所述导线舞动平均值和所述导线覆冰平均值。本实施例中，所述平均值单元的型号为stm32。
所述加权计算模块2对所述传感数据集中的各传感数据进行加权计算，得到传感加权值。
具体地，所述加权计算模块2包括：温度加权单元、气象加权单元、舞动加权单元、覆冰加权单元和加权计算单元。
所述温度加权单元对所述所述导线平均温度值进行加权计算，得到温度加权值。
所述气象加权单元对所述气象平均数据进行加权计算，得到气象加权值。
所述舞动加权单元对所述导线舞动平均值进行加权计算，得到舞动加权值。
作为一种可选的实施方式，本发明所述系统还包括：第二判断模块4。
所述第二判断模块4对所述舞动加权值与舞动设定阈值进行比较；若所述舞动加权值小于所述舞动设定阈值，则定义输电线路在第t个采集周期内没有发生舞动；若所述舞动加权值大于或等于所述舞动设定阈值，则获取输电线路在第t+1个采集周期内的所述传感数据集和所述视频数据，并发送至远程终端5，以使运维人员能通过所述传感数据集和所述视频数据准确的得到输电线路是否发生舞动。
所述覆冰加权单元对所述导线覆冰平均值进行加权计算，得到覆冰加权值。
所述加权计算单元对所述温度加权值、所述气象加权值、所述舞动加权值和所述覆冰加权值进行求和，得到所述传感加权值。
本实施例中，所述加权计算单元与所述温度加权单元、所述气象加权单元、所述舞动加权单元和所述覆冰加权单元之间均通过UART串口连接。
进一步地，所述平均值单元与所述温度加权单元、所述气象加权单元、所述舞动加权单元和所述覆冰加权单元之间均通过UART串口连接。
优选地，所述系统还包括：存储模块6。
所述存储模块6对所述导线温度数据集、所述气象数据集、所述导线舞动数据集、所述导线覆冰数据集、所述导线平均温度值、所述气象平均数据、所述导线舞动平均值、所述导线覆冰平均值、所述温度加权值、所述气象加权值、所述舞动加权值、所述覆冰加权值和所述传感加权值进行存储。
所述第一判断模块3对所述传感加权值与传感设定阈值进行比较；若所述传感加权值小于所述传感设定阈值，则定义输电线路在第t个采集周期内没有发生舞动；若所述传感加权值大于或等于所述传感设定阈值，则获取输电线路在第t+1个采集周期内的所述传感数据集和视频数据，并发送至所述远程终端5，以使运维人员能通过所述传感数据集和所述视频数据准确的得到输电线路是否发生舞动。
本实施例中，所述所述加权计算单元与所述第一判断模块3之间、所述第一判断模块3与所述远程终端5之间和所述第二判断模块4与所述远程终端5之间均通过LoRa模块进行通信。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种基于多传感器融合的输电线路舞动监测方法，其特征在于，包括：
获取输电线路在第t个采集周期内的传感数据集；
对所述传感数据集中的各传感数据进行加权计算，得到传感加权值；
对所述传感加权值与传感设定阈值进行比较；若所述传感加权值小于所述传感设定阈值，则定义输电线路在第t个采集周期内没有发生舞动；若所述传感加权值大于或等于所述传感设定阈值，则获取输电线路在第t+1个采集周期内的所述传感数据集和视频数据。
2.根据权利要求1所述的输电线路舞动监测方法，其特征在于，所述获取输电线路在第t个采集周期内的传感数据集，包括：
获取输电线路在第t个采集周期内的导线温度数据集、气象数据集、导线舞动数据集和导线覆冰数据集；
对所述导线温度数据集求平均值得到导线平均温度值，对所述气象数据集求平均值得到气象平均数据，对所述导线舞动数据集求平均值得到导线舞动平均值，对所述导线覆冰数据集求平均值得到导线覆冰平均值；所述传感数据集包括所述导线平均温度值、所述气象平均数据、所述导线舞动平均值和所述导线覆冰平均值。
3.根据权利要求2所述的输电线路舞动监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述导线舞动平均值进行加权计算，得到舞动加权值；对所述舞动加权值与舞动设定阈值进行比较；若所述舞动加权值小于所述舞动设定阈值，则定义输电线路在第t个采集周期内没有发生舞动；若所述舞动加权值大于或等于所述舞动设定阈值，则获取输电线路在第t+1个采集周期内的所述传感数据集和所述视频数据。
4.根据权利要求2所述的输电线路舞动监测方法，其特征在于，所述对所述传感数据集中的各传感数据进行加权计算，得到传感加权值，包括：
对所述导线平均温度值进行加权计算，得到温度加权值；
对所述气象平均数据进行加权计算，得到气象加权值；
对所述导线舞动平均值进行加权计算，得到舞动加权值；
对所述导线覆冰平均值进行加权计算，得到覆冰加权值；
对所述温度加权值、所述气象加权值、所述舞动加权值和所述覆冰加权值进行求和，得到所述传感加权值。
5.一种基于多传感器融合的输电线路舞动监测系统，其特征在于，包括：
数据获取模块，获取输电线路在第t个采集周期内的传感数据集；
加权计算模块，对所述传感数据集中的各传感数据进行加权计算，得到传感加权值；
第一判断模块，对所述传感加权值与传感设定阈值进行比较；若所述传感加权值小于所述传感设定阈值，则定义输电线路在第t个采集周期内没有发生舞动；若所述传感加权值大于或等于所述传感设定阈值，则获取输电线路在第t+1个采集周期内的所述传感数据集和视频数据。
6.根据权利要求5所述的输电线路舞动监测系统，其特征在于，所述数据获取模块包括：
数据获取单元，获取输电线路在第t个采集周期内的导线温度数据集、气象数据集、导线舞动数据集和导线覆冰数据集；
平均值单元，对所述导线温度数据集求平均值得到导线平均温度值，对所述气象数据集求平均值得到气象平均数据，对所述导线舞动数据集求平均值得到导线舞动平均值，对所述导线覆冰数据集求平均值得到导线覆冰平均值；所述传感数据集包括所述导线平均温度值、所述气象平均数据、所述导线舞动平均值和所述导线覆冰平均值。
7.根据权利要求6所述的输电线路舞动监测系统，其特征在于，所述系统还包括：
第二判断模块，对所述导线舞动平均值进行加权计算，得到舞动加权值；对所述舞动加权值与舞动设定阈值进行比较；若所述舞动加权值小于所述舞动设定阈值，则定义输电线路在第t个采集周期内没有发生舞动；若所述舞动加权值大于或等于所述舞动设定阈值，则获取输电线路在第t+1个采集周期内的所述传感数据集和所述视频数据。
8.根据权利要求6所述的输电线路舞动监测系统，其特征在于，所述加权计算模块包括：
温度加权单元，对所述导线平均温度值进行加权计算，得到温度加权值；
气象加权单元，对所述气象平均数据进行加权计算，得到气象加权值；
舞动加权单元，对所述导线舞动平均值进行加权计算，得到舞动加权值；
覆冰加权单元，对所述导线覆冰平均值进行加权计算，得到覆冰加权值；
加权计算单元，对所述温度加权值、所述气象加权值、所述舞动加权值和所述覆冰加权值进行求和，得到所述传感加权值。
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