CN114636439A - 一种基于云计算平台的物联网电力检测系统 - Google Patents

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CN114636439A CN202210090314.XA CN202210090314A CN114636439A CN 114636439 A CN114636439 A CN 114636439A CN 202210090314 A CN202210090314 A CN 202210090314A CN 114636439 A CN114636439 A CN 114636439A
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Abstract

本发明公开了一种基于云计算平台的物联网电力检测系统，包括在线监测系统电子测量、无线通讯、太阳能新能源技术及软件技术等实现对导线覆冰、导线温度、导线弧垂、导线微风振动、导线舞动、次档距震荡、导线张力、绝缘子串风偏(倾斜)、杆塔应力分布、杆塔倾斜、杆塔振动、杆塔基础滑移、绝缘子污秽、环境气象、图像，视、杆塔塔材被盗等状况的实时在线监测，预防电力线路重大事故灾害的发生。系统采用模块化设计，可以独立使用，也可自由组合。

Description

一种基于云计算平台的物联网电力检测系统
技术领域
本发明涉及电力监测领域，具体涉及一种基于云计算平台的物联网电力检测系统。
背景技术
随着国家电力建设的发展，电网规模不断扩大，在复杂地形条件下的电网建设和设备维护工作也越来越多，输电线路的巡检和维护越来越表现出分散性大、距离长、难度高等特点。因此对输电线路本体、周边环境以及气象参数的智能化远程监测成为智能电网改造的重要工作。输电线路在线监测系统是智能电网输电环节的重要组成部分，是实现输电线路状态运行、检修管理、提升生产运行管理精益化水平的重要技术手段。
目前最常见的电力线路故障监测方式是在电力线路上悬挂传统的电磁式故障指示器，当电力线路发生单相接地等故障时，线路出现非正常的大电流，故障指示器检测到后进行告警，线路管理人员需沿线巡查各线路段的故障指示器，直到找到发生故障的线路段，然后进行具体的故障排查和维修。对于这种传统靠人力排查的方式，不但耗时费力，而且在雨雪等影响视线的天气下，巡线检查极为不便，而且故障排查的时效性非常低下，管理人员不能够及时处理故障，会带来难以估量的损失。
面向智能电网应用的物联网，其主要特征是在电力生产、输送和消费的各环节中，广泛部署具有感知能力、计算能力和执行能力的智能设备，采用标准协议通过电力信息通信网络，实现信息的安全可靠传输、协同处理、统一服务及应用集成，从而实现从电力生产到消费全过程的全景全息感知、互联互通和无缝结合。智能电网与物联网的技术融合，有助于构建可靠稳定、经济高效、规范标准、友好互动的新一代电网，并提升电网各应用环节的智能化水平。云计算作为一个虚拟资源池，能为面向智能电网的物联网应用提供强大的、低成本的、动态伸缩的计算配电设备状态监测云平台，有助于实现海量数据的计算和挖掘，具备节能环保、高可靠性、高可用性和高安全性的特征。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于云计算平台的物联网电力检测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于云计算平台的物联网电力检测系统，包括电力监测云平台，所述电力监测云平台包括：
电源模块对安装在输电线路上的监测装置采用特种高能电池和感应取能对蓄电池充电，并与通讯模块实时连接在线；
所述通讯模块进行数据采集和监测装置并对输电线路的运行数据和环境数据进行实时采集，并通过三层架构模式实现数据传输；
微气象监测模块监测电力通道内的环境温、湿度、风向气象参数，经过大量的数据积累，可应用采集气象参数为线路规划设计提供依据，为线路维修、维护提供参考；
覆冰预警模块通过全天候采集运行状态下输电线路的绝缘子串拉力、绝缘子串风偏角、绝缘子串倾斜角、风速、风向、温度、湿度特征参数，将数据信息实时传输到分析处理中心，通过智能分析计算导线覆冰厚度；
图像/视频监控模块采用数字视频压缩技术、远距离GPRS/CDMA/3无线通讯技术、新能源及低功耗应用技术、软件技术及网络技术将电力杆塔、导线现场的图像、气象信息经过压缩、分组后通过无线网络传输到监控中心，从而实现对输电线路周边环境及环境参数的全天候监测；
导线温度监测模块实时监测输电线路导线温度、导线电流、日照、风速、风向、环境温度；
动态增容模块根据实际气象环境、设备数据计算输电线路当前的稳态输送容量限额，并通过所述导线温度监测模块进行实时增容；
杆塔倾斜监测模块通过测量杆塔、拉线的倾斜角度，并测量环境的风速、风向、温度、湿度，将测量结果通过移动/联通GPRS/GSM网络发送到接收中心；
微风振动监测模块实时测量导线的振动加速度、振幅、频率、导线温度，并通过Zigbee或RF射频模块将数据无线上传至铁塔上的监测装置；所述监测装置同时对本塔所在微气象区的风速、参数进行实时采集，将所有数据通过 SMS/GPRS/CDMA！通讯方式将数据传往监测中心，中心系统据IEEE和CIGRE方法判断导、地线和OPGW的危险程度,预测疲劳寿命；
导线弧垂监测模块采用高能电池或导线感应取能技术，实时测量导线对地距离的变化情况，监测线下树木、建筑物与导线之间的距离；
雷击、污闪模块包括雷击及闪络传感器、监控主机、太阳能电池板、蓄电池、通讯装置；当铁塔因雷击发生绝缘子闪络时、或正常运行情况下绝缘子发生污闪、雾闪或冰闪时，监测装置会通过GSM短消息将闪络的类型及时间、杆塔号发送到监测中心。
作为优选，所述通讯模块包括数据采集单元和监测装置，所述数据采集单元和所述监测装置之间采用RF、Zigbee、WIFI其中一种方式进行通讯，判断若所述监测装置是否具备光纤接入条件，采用光端机将杆塔上的的数据传输至中心CAG实现数据落地；若不具备光纤接入条件通过无线网络将各监测装置数据汇总至有光纤接入杆塔上的监测装置，利用光交换机将无线监测装置数据传输至中心CAG。
作为优选，所述图像/视频监控模块包括采集层，用于监控视频图像的采集和初步处理，利用标准化管理体系克服硬件设备品牌质量不同的问题，将不同格式的实时数据转化为统一的标准；传输层，用于视频图像数据的汇集、交换与传输，需要强大的网络资源；支撑层，将物理资源抽象化虚拟资源，实现基础资源管理、信息分类、视频数据分布式存储和智能分析等功能，能够对外提供基础设施即服务和平台即服务，使底层硬件资源能够被访问和管理；应用层，针对电力系统中的不同业务，提供相对应的服务，即视频监控即服务。
作为优选，所述导线温度监测模块包括测温单元、塔上监测装置、通讯基站和分析查询单元，其中测温单元安装在输电线路导线或金具上，实时采集导线及金具温度，并通过Zigbee或RF射频模块将数据无线上传至铁塔上的监测装置；
所述监测装置同时对本塔所在微气象区的日照、风速、风向、环境温度进行实时采集，将所有数据通过SMS/GPRS/CDMA通讯方式将数据传往监测中心，当各温度监测点温度超过预设值时即刻启动报警。
作为优选，所述电力监测云平台还包括反外力破坏监测模块，所述反外力破坏监测模块包括高清夜视摄像机、智能视频监视及分析装置；当有人靠近铁塔或攀爬、工程施工车辆靠近铁塔、超高车辆越限、对导线造成撞线威胁时，智能分析单元立即启动预警功能，并启动摄像机图像连拍功能，将抓拍图像传输至监控中心，同时启动现场语音告警；所述监控中心有报警信息、图像的及时显示及存储，并以语音或短信方式进行告警。
作为优选，所述导线弧垂监测模块计算导线的弧垂，所述弧垂计算公式为：f＝(h/q)*[cos(Id1*q/2h)-1]，其中f为最低点弧垂，h为两根杆塔之间的高度差，q为导线上竖向所受载荷集度，Id1为主杆塔对应的等效档距，杆塔到最低点弧垂的水平距离。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
STC_OLM系列输电线路状态在线监测系统电子测量、无线通讯、太阳能新能源技术及软件技术等实现对导线覆冰、导线温度、导线弧垂、导线微风振动、导线舞动、次档距震荡、导线张力、绝缘子串风偏(倾斜)、杆塔应力分布、杆塔倾斜、杆塔振动、杆塔基础滑移、绝缘子污秽、环境气象、图像，视、杆塔塔材被盗等状况的实时在线监测，预防电力线路重大事故灾害的发生。系统采用模块化设计，可以独立使用，也可自由组合。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种基于云计算平台的物联网电力检测系统的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的一种基于云计算平台的物联网电力检测系统中通讯模块分层结构示意图；
图3是根据本发明实施例的一种基于云计算平台的物联网电力检测系统中导线弧垂计算示意图；
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述：
如图1-3所示，本系统基于基于云计算平台，包含三层架构，包括基础设施即服务、平台即服务和软件即服务，具体包括：
监测装置电源模块
(1)监测装置采用太阳能对蓄电池浮充的方式进行供电，对日照照射相对较弱地区也可同时采用太阳能及风能对蓄电池进行充电的方式进行供电。
监测装置安装于铁塔上，安装较为困难，因此减小设备体积及重量成为监测装置设计首要考虑的因素。监测装置采用超低功耗技术，装置待机电流保持在20mA、12V以内，因此在同等容量电源条件下，装置可连续运行时间比其他产品长30％以上。正常情况下数据采集装置配置12V、33AH电池即可连续运行30天以上，且具备体积小、重量轻的特点，有利于现场安装。
监测装置选用硅能绿色环保电池作为储能系统，该电池相比铅酸及其他类型电池系统具备以下优点：
储备容量高，达到国际要求的2倍。
充电接受能力强，达到国际要求的3倍。
大电流放电效率高，可高倍率放电，30C放电8S内电池不损伤。
自放电小，年自放电率小于2％
充放电无记忆(次数)。
能耐高温及高寒，可以在
Figure BDA0003488857070000061
范围内使用绿色环保，该产品采用复合硅盐电解质取代硫酸，无污染，电池极板亦可再生使用。
循环使用寿命长，户外监测装置可使用
Figure BDA0003488857070000062
年。
(1)安装在导线上的监测装置采用以下两种方式进行供电：
A、特种高能电池：采用进口特种高能电池进行供电，体积小、重量轻、耐高低温，使用寿命达8年以上。
B、感应取能对蓄电池充电：采用高能感应线圈取电及对蓄电池进行浮充的方式进行供电，取电效率高、通讯模块可实时在线。
监测装置通讯模块
(1)数据采集单元(导线温度、导线舞动、导线张力、导线弧垂等)与塔上监测装置之间采用RF、Zigbee、WIFI等方式进行通讯，通讯距离
Figure BDA0003488857070000071
(2)塔上监测装置与CMA状态监测代理之间采用RJ45 RF Zigbee、WIFI 等方式进行通讯；
(3)CMA或集成有CMA功能的监测装置与CAG(状态信息接入网关机)之间采用OPGWWIFI、GPRS/CDMA/3G卫星等方式进行通讯；
若具备光纤接入条件杆塔上的监测装置，采用光端机将杆塔上的的数据传输至中心CAG实现数据落地；不具备光纤接入条件杆塔上的监测装置通过无线网络将各监测装置数据汇总至有光纤接入杆塔上的监测装置，利用光交换机将无线监测装置数据传输至中心CAG。
输电线路微气象监测模块
复杂地形的输电线路，往往几千米甚至几百千米内，山岭纵横、海拔高程悬殊，气象变化显著，小气候特点十分突出，邻近气象台站的观测记录，不能满足微地形地段线路的设计、维护需求。对微地形、微气象的认识不足，对沿线风口、峡谷、分水岭等高山局部特殊地段的气象资料掌握不够，是近年来我国电网主干线500(330、220、110)kV线路频频发生倒塔、断线事故的主要原因。微气象监测系装置主要监测电力通道内的环境温、湿度、风向等气象参数，经过大量的数据积累，可应用采集气象参数为线路规划设计提供依据，为线路维修、维护提供参考。
监测参数：温度、湿度、风速、风向、雨量和大气压、日照；
参数技术指标：
温度监测范围：
Figure BDA0003488857070000081
精度：土0.2C；
分辨率：0.1C
湿度监测范围：
Figure BDA0003488857070000082
精度：土4％RH
分辨率：1％RH
风速测量范围：
Figure BDA0003488857070000083
精度：±(0.5+0.03V)m/s，V为标准风速值；
分辨率：0.1m/s；
起动风速：v 0.2m/s；
抗风强度：75m/s。
风向测量范围：
Figure BDA0003488857070000084
测量精度：土2°；
分辨率：0.1°；
启动风速：v 0.2m/s；
抗风强度：75m/s；
雨量测量范围：
Figure BDA0003488857070000085
分辨力：0.2mm。
输电线路覆冰预警检测模块
覆冰事故在世界范围内都是冬季输电线路常见事故，事故破坏力大、波及面广、损失惨重。轻则导致绝缘子串冰闪跳闸、相间闪络跳闸和导线大幅舞动等可恢复供电周期较短的重大事故，重则导致杆塔倾斜甚至倒塌、线路金具严重损坏和导线脆断接地等可恢复供电周期较长的特大事故。输电线路覆冰在线监测通过全天候采集运行状态下输电线路的绝缘子串拉力、绝缘子串风偏角、绝缘子串倾斜角、风速、风向、温度、湿度等特征参数，将数据信息实时传输到分析处理中心，通过智能分析计算导线覆冰厚度。相关部门根据线路荷载、覆冰厚度厚度及周边气象环境，结合视频监测系统拍回的现场图片，直观地了解线路的覆冰状况，决定是否需要实施预防措施。监测参数：绝缘子串拉力、绝缘子串风偏角、绝缘子串倾斜角、环境温度、湿度、风速、风向、图像等；
参数技术指标：
拉力传感器量程：7t、10t、16t、21t、32t、42t、55t(根据实际需要定制)；拉力传感器测量范围：
Figure BDA0003488857070000091
FS(线性工作区间)；拉力传感器准确度级别(FS):0.2及以上；拉力传感器技术指标：分度数n＞500；回零误差乙(％FS)：＜±0.1；示值误差J(％FS)：＜±0.2；重复性R'(％FS)：＜±0.2；滞后H'(％FS)：＜±0.3；长期稳定性(％FS)：＜±0.2；倾角测量角度范围：双轴w±90°；倾角测量精度：w±0.1°；倾角测量分辨率：±0.01°；温度监测范围：
Figure BDA0003488857070000101
精度：土0.3C；分辨率： 0.1C；湿度监测范围：
Figure BDA0003488857070000102
精度：土4％RH分辨率：1％RH风速测量范围：
Figure BDA0003488857070000103
精度：±(0.5+0.03V)m/s,V为标准风速值；分辨率：0.1m/s；起动风速：v 0.2m/s；抗风强度：75m/s；风向测量范围：
Figure BDA0003488857070000104
测量精度：土2°；分辨率：0.1°；启动风速：v 0.2m/s；抗风强度：75m/s。
输电线路图像/视频监控模块
输电线路巡检和维护分散性大、距离长、难度高的特点，迫切需要一种简便、有效的监控、监测手段对输电线路周边状况及环境参数进行多目标、全天候监测,使输电线路运行于可视可控之中。输电线路图像、视频监控系统采用先进的数字视频压缩技术、远距离GPRS/CDMA/3无线通讯技术、新能源及低功耗应用技术、软件技术及网络技术将电力杆塔、导线现场的图像、气象信息经过压缩、分组后通过GPRS/CDM等无线网络传输到监控中心，从而实现对输电线路周边环境及环境参数的全天候监测，使线路管理人员在中央监控室也可看到杆塔现场信息，将事故消灭在隐患状态，大大提高线路安全运行水平，为输电线路的巡视及状态检修提供了一条新的思路。同时，大大节省了现场人力巡检的人力、物力。不拍摄时摄像机处于防护罩之内，扫摄时摄像机伸出防护罩。
系统主要用途：覆冰区导线、地线、塔体覆冰状况观测；跨江、河、山等大跨越区监测；易滑坡、塌方区监测；线路周围建筑施工等易受人为外力破坏区监测；导线、塔体、绝缘子串、线夹、防震锤等部件异常监测；通道内树木、竹等易生长物监测；山川、河流等人员不易到达区巡视；偏远地区变电站监视。
对电力视频监控系统常见故障的特征进行分析可知：
(1)图像丢失：表现为视频输出为全黑或全蓝，其灰度直方图数值为常数。
(2)图像失真：表现为图像存在杂色或扭曲变形，与正常图像同时进行傅里叶变换后对比，其幅度相位均产生变化。
(3)云台损坏不可靠：云台无法控制，只能对某一恒定位置进行监控，图像输出不随控制信号变化。
(4)镜头抖动：表现为图像整体存在周期性的小幅抖动。
输电线路导线温度监测及动态增容模块
近年来，我国经济的持续快速增长，导致了电网规划建设滞后和输电能力不足的问题日益突出，加剧了电网和电源发展的不协调矛盾，带来了一系列问题。一些输电线路受到输送容量热稳定限额的限制，已严重制约系统内输电线路的输送容量，极大地影响了电网供电能力。而受输电走廊征用困难以及环境保护等因素制约，建设新的输电线路投资大，建设周期长，征地开辟新的线路走廊难度高。因此，如何提高现有架空输电线路单位走廊的输送容量，最大限度地提高现有输电线路的传输能力，已成为确保电网安全、经济、可靠运行的一个迫在眉睫的突出问题。
输电线路常年运行在户外，受外界环境腐蚀、老化、振动等因素，导致导线接头、线夹等部位容易发热。电力部门采用定期巡视测温、特巡测温等方式获取导线易发热点部位温度，但由于周期性漏失或不能及时反映导线的温升情况进行预警，导致导线温升过高造成大量的电力事故。
导线温度在线监测系统实时监测输电线路导线温度、导线电流、日照、风速、风向、环境温度等参数。系统主要由测温单元、塔上监测装置、通讯基站和分析查询系统四部分组成。其中体积小、重量轻的测温单元安装在输电线路导线或金具上，实时采集导线及金具温度，并通过Zigbee或RF射频模块将数据无线上传至铁塔上的监测装置。监测装置同时对本塔所在微气象区的日照、风速、风向、环境温度等参数进行实时采集，将所有数据通过 SMS/GPRS/CDMA等通讯方式将数据传往监测中心，当各温度监测点温度超过预设值时即刻启动报警。
输电线路动态增容是在充分利用现有输电设施、通道状况的基础上，引入输电线路在线监测与计算分析工具，根据实际气象环境、设备数据，如环境温度、风速、风向、日照以及导线型号、导线发射率、导线吸收率、导线最高温度阻值等详细的导线数据，计算输电线路当前的稳态输送容量限额，为调度和运行提供方便及有效的分析手段，通过导线温度在线监测进行实时增容，有效发挥输电线路的输送能力。监测参数：导线温度、环境温度、风速、风向、日照；
参数技术指标：
导线温度采集单元质量：小于2.5kg；
单套温度采集单元外接温度传感器数量：2路；
导线温度传感器：铂电阻/光纤；
导线温度测量范围：
Figure BDA0003488857070000131
测量精度：大于土0.5C；
采集方式：接触式测温；
通信方式：WIFI/Zigbee；
电源：高能电池或导线感应取电，寿命大于8年；
温度监测范围：
Figure BDA0003488857070000132
精度：土0.3C；分辨率：0.1C；
湿度监测范围：1％-100％精度：土4％RH分辨率：1％RH；
风速测量范围：
Figure BDA0003488857070000133
精度：±(0.5+0.03V)m/s,V为标准风速值；
分辨率：0.1m/s；
起动风速：v 0.2m/s；
抗风强度：75m/s；
风向测量范围：
Figure BDA0003488857070000134
测量精度：土2°；
分辨率：0.1°；
启动风速：v 0.2m/s；
抗风强度：75m/s。
输电线路杆塔倾斜监测模块：
输电线路走廊地质、气象环境复杂，近年来由于线路杆塔倾斜倒塌引起的电力事故呈上升趋势。引起杆塔倾斜的原因主要有以下几方面：(1)长期定向风舞引起杆塔受力不均(2)自然地质灾害(3)杆塔周围建筑施工(4) 杆塔本体异常、导线断裂(5)导线、地线覆冰(6)拉线、塔材被盗(7)采煤、采矿区地陷、滑移等。杆塔倾斜一般缓慢发展，绝大多数事故是可提前预防的。输电线路杆塔倾斜在线监测通过测量杆塔、拉线的倾斜角度，并测量环境的风速、风向、温度、湿度等参数，将测量结果通过移动/联通GPRS/GSM 网络发送到接收中心。中心软件可及时显示杆塔的倾斜状况，并可显示杆塔的倾斜趋势、倾斜速度，在倾斜角度到达某值时以短信、界面、警笛等方式发出报警信息，预防事故的发生。
监测参数：杆塔的顺线倾斜角、横向倾斜角、环境温度、风速、风向；
参数技术指标：
杆塔倾斜角动态测量范围：双轴土20°；
杆塔倾斜角测量误差：w±0.05°；
风速测量范围：
Figure BDA0003488857070000151
精度：±(0.5+0.03V)m/s,V为标准风速值；
分辨率:0.1m/s；
起动风速：v 0.2m/s；
抗风强度：75m/s。
风向测量范围：
Figure BDA0003488857070000152
测量精度：±2°；
分辨率:0.1°；
启动风速：v 0.2m/s；
抗风强度：75m/s。
输电线路微风振动监测模块：
导、地线的微风振动是由微风引起的一种高频率、小振幅的导线运动，是勾起导、地线疲劳断股等事故的主要原因。自上世纪初美国首先在一条输电线路的海峡跨越处发现导线的振动断股现象以来，人们一直在进行着微风振动问题的研究，包括振动机理、防振理论、振动试验、防振装置、防振导线等多方面，几十年来，已经积累了丰富的经验。在超高压架空线路上，均设计应用了各种具体的防振技术措施，有效地抑制了微风振动，减轻了对线路的危害。但是，由于微风振动的机理极其复杂，通过理论计算或试验研究的结果与现场实际往往差别很大。按照DL/T 741-2001《架空送电线路运行规程》中“大跨越段应定期对导、地线进行振动测量”的要求，现行测量方法是在一段时间内使用测振仪器进行现场安装测量并记录相关数据。但因现场测试时间有限，测振仪器本身条件和现场工作环境等问题，测量结果代表性不高，缺乏实时性。输电线路微风振动监测，在导线及OPG线夹出口89mr处安装振动监测单元，采用加速度传感器或光纤传感器进行测量。振动监测单元实时测量导线的振动加速度、振幅、频率、导线温度，并通过Zigbee或RF射频模块将数据无线上传至铁塔上的监测装置。监测装置同时对本塔所在微气象区的风速、参数进行实时采集，将所有数据通过SMS/GPRS/CDMA！通讯方式将数据传往监测中心，中心系统据IEEE和CIGRE方法,判断导、地线和OPGW的危险程度,预测疲劳寿命，根据测量数据评估防振措施的有效性，并及时做出修正。
监测参数：导线(地线)的振动加速度、频率、振幅、环境温度、风速、风向；
参数技术指标：
导线振动加速度测量范围：土5g；
导线振动加速度测量精度：土0.1g°；
导线振动振幅测量范围：
Figure BDA0003488857070000161
导线振动振幅测量精度：土5％；
导线振动频率测量范围：0～200HZ；
风速测量范围：
Figure BDA0003488857070000162
精度：±(0.5+0.03V m/s,V为标准风速值；
分辨率：0.1m/s；
起动风速：v 0.2m/s；
抗风强度：75m/s；
风向测量范围：
Figure BDA0003488857070000163
测量精度：土2°；
分辨率：0.1°；
启动风速：v 0.2m/s；
抗风强度：75m/s。
输电线路反外力破坏监测模块：
输电线路具有面广、线长、高空、野外的特点，极易遭遇外力破坏。随着经济的快速发展，输电线路的运行环境日益恶化，输电线路走廊内的树木、房屋、道路、城镇建设、采石挖矿、施工对线路的破坏大量增加，对线路和安全运行构成了很大的威胁。输电公司一方面加强巡视力度，缩短巡视周期，做到对隐患早发现、早上报、早消除；另外还继续加强特巡、夜巡，对施工场所进行看护、制止野蛮施工。但由于巡视人员少、距离远，并且90％以上的事故具有短期内的突发性特点，是加强巡视所解决不了的，往往是刚巡视过就出现问题。据统计由于外力破坏引起的线路故障已占总线路总故障的60％以上，并且造成的故障具有停电时间长、不易重合闸、经济损失大的特点，并且呈逐年上升的趋势。线路反外力破坏预警系统由安装在杆塔上的高清夜视摄像机、智能视频监视及分析装置组成。当有人靠近铁塔或攀爬；工程施工车辆靠近铁塔；超高车辆越限，对导线造成撞线威胁时，智能分析单元立即启动预警功能，并启动摄像机图像连拍功能，将抓拍图像传输至监控中心，同时启动现场语音告警。监控中心具有报警信息、图像的及时显示及存储，并以语音、短信等方式进行告警，监测中心还可立即进行远程喊话，重大偷盗行为发生时可与110 联动出警，确保线路的安全运行。监测参数：杆塔周边及本体图像；参数技术指标：通讯方式：无线RF Zigbee、GSMGPRS 3G等电源；导线上为高能电池或可充电电池与导线取能相结合，铁塔上为太阳能对蓄电池供电；
输电线路导线对地距离(弧垂)监测模块：
高压线路运行过程中，由于负荷增加、环境温度过高等引起导线弧垂的增加，因而造成导线对地、物距离的减小，一方面引起电力接地、短路等重大事故，另一方面也限制了导线的输送能力。
输电线路导线弧垂监测装置安装在导线的弧垂最低处或需要监测的部位，用高能电池或导线感应取能技术，实时测量导线对地距离的变化情况，可及时发现导线弧垂的变化，并可实时监测线下树木、建筑物等与导线之间的距离，避免接地事故的发生。监测装置集成了导线温度测量功能，可实时监测导线的温度变化情况，及时发现导线、接点温度异常，还可选装夜视摄像系统，对导线弧垂进行现场拍照，远程查看弧垂情况，与测量数据对比，增加测量及报警可靠性。系统应用软件针对导线弧垂实时数据进行计算分析，并可结合导线的温度和气象数据对导线预期弧垂进行计算，建立预警机制，确保线路运行和被跨越设备的安全。同时，系统应用软件可结合环境的气象参数、导线温度、导线特性等数据，依据专家分析、计算系统计算出导线载流量，提高导线输送能力。
该系统雷达测距模块利用西安的军工技术优势，与西安微波厂、西安电子科技大学联合研制，采用铝合金微波波导腔体结构喇叭天线·腔体内包含混频管、震荡管及收发谐振天线、高增益定向喇叭天线。具有体积小、功耗低、测量距离远、精度高、成本低的特点，使军用技术能够更好地服务于工业监测领域。模块能够准确地测量导线对地、物的距离，相比其他测量方法具有直观、精确度高的特点，可广泛应用于
Figure BDA0003488857070000193
的交直流输电线路。
监测参数：导线对地距离、导线温度、环境温度、环境湿度、风速、风向、图像等；参数技术指标：测量方式：雷达直接测量距离，结合导线温度监测；通讯方式：无线RF Zigbee、GSM GPRS 3G等；电源：导线上为高能电池或可充电电池与导线取能相结合，铁塔上为太阳能对蓄电池供电；对地测量距离：
Figure BDA0003488857070000191
米；测量精度：土5cm；导线温度传感器：铂电阻/光纤；导线温度测量范围：
Figure BDA0003488857070000192
测量精度：大于土0.5C；温度采集方式：接触式测温；摄像机：传感器芯片：SONY CCD；像素数：》704(H)X 576(V)；最低照度：<O.OILux；变焦率：》光学18倍；
输电线路山火预警系统森林火灾会给森林带来严重危害。森林火灾位居破坏森林的三大自然灾害(病害、虫害、火灾)之首，它不仅给人类的经济建设造成巨大损失，破坏生态环境，而且还会威胁到人民生命财产安全。森林火灾的发生，对电网安全稳定运行造成威胁。轻则引起可恢复的线路跳闸等临时事故，重则造成烧毁铁塔，引起长时间的不可恢复的重大电力事故。给电力安全运行带来重大隐患。
为防范山林火灾对输电线路安全运行的影响，各电力公司要求各单位经常性地开展防范山火引发输电线路跳闸的专项检查工作。安排人力物力，加大输电线路巡查频度，重点检查火灾多发地区、清明祭扫附近的线路走廊，及时发现隐患，防止火灾影响电力输电线路运行安全。以上手段能有效地减少火灾对电力安全的影响，但由于巡视只能是间歇性巡查，加上线路走廊基本上人员难以到达，给巡视工作造成很大的困难，大多数事故是由于巡视不到位引起的。
因此对线路走廊火灾的实时监测、监控就尤为重要，如何对火灾做到、提前预防、提前发现、提前处置，使火灾消失在萌芽状态或火灾引起的损失减小到最少是相关电力部门需研究的重要课题。基于火焰探测技术的线路走廊火灾预警系统，利用先进的传感器技术、新能源技术、无线通讯技术、软件技术实现对高压线路走廊火灾的监测预警。系统利用新型的火焰探测传感器，探测铁塔周围的零星火焰，该传感器能够发现300米外直径为30厘米大小的火焰团，探测精度高，可靠性高，已被广泛地应用于油田、隧道、航天发射场等监测领域。系统同时监测现场环境的温度、湿度、风速、风向、图像数据，将上述数据压缩后通过GPRS通讯网络传输到监测中心，中心软件首先对接收到的火灾报警信息进行现场及短信报警，其次值班人员通过上送的图像数据进行分析观测，确认警情，做出相应的决策。中心软件具备强大的智能分析处理能力，能够对一段时间采集的环境温度、湿度、风速、风向数据进行分析处理，对隐性由于气候干燥引起的火灾进行趋势预警，提前做好防灾准备。通过该系统的应用，可对隐性火灾提前预警，对零星火灾进行及时告警，大大减少人力巡视，提高火灾的预警能力，减少由于火灾引起的重大电力事故的发生。
监测参数：火焰、环境温度、温度、风速、风向、图像、降雨量等；
参数技术指标：测量方式：雷达直接测量距离，结合导线温度监测；通讯方式：无线RF Zigbee、GSM GPRS 3G等；电源：太阳能对蓄电池供电；测量距离：300米；测量精度：30米外蜡烛火焰；摄像机：传感器芯片：SONY CC；D 像素数：》704(H)X 576(V)；最低照度：<0.01Lux；变焦率：》光学18 倍；温度监测范围：
Figure BDA0003488857070000211
精度：土0.2C；分辨率：0.1C；湿度监测范围：
Figure BDA0003488857070000212
精度：土4％RH；分辨率：1％RH；风速测量范围：
Figure BDA0003488857070000213
精度：±(0.5+0.03V)m/s，V为标准风速值；分辨率：0.1m/s；起动风速：v 0.2m/s；抗风强度：75m/s。风向测量范围：
Figure BDA0003488857070000214
测量精度：土2°；分辨率：0.1°；启动风速：v 0.2m/s；抗风强度：75m/s；雨量测量范围：
Figure BDA0003488857070000215
分辨力：0.2mm。
输电线路雷击、污闪定位模块：
高压/特高压输电线路绝缘子的雷击闪络和污闪(含雾闪及冰闪)是引起事故跳闸的两大主要原因。线路闪络跳闸后，变电站的故障录波装置能指出闪络点的可能区段，但不能确定发生闪络的具体杆位，需要运行人员巡线查找；另外，部分瓷绝缘子串和复合绝缘子在闪络后，被电弧烧伤的痕迹在地面借助望远镜仍然难以发现，常需要逐基登杆检查，耗费大量人力、物力和时间，影响安全运行，给供电企业和用户造成损失。绝缘子雷击闪络/污闪双检测装置是依据自主专利技术生产的新一代绝缘子闪络指示器，将其安装在铁塔主材上，当铁塔因雷击发生绝缘子闪络时、或正常运行情况下绝缘子发生污闪、雾闪或冰闪时，监测装置会通过GSM短消息将闪络的类型及时间、杆塔号发送到监测中心，也可同时发往相关人员手机，监测中心会以界面、声光、短信等形式报警，同时进行报警信息的存储。便于巡线人员了解闪络杆位，并确定闪络性质(雷击闪络或工频闪络)：为事故分析提供依据。绝缘子雷击闪络/污闪双检测装置由雷击及闪络传感器、监控主机、太阳能电池板、蓄电池、通讯装置等部件构成。将电流传感器套装在铁塔的一根主材的适当高度位置上，每基杆塔一个。
原理：(1)正常运行情况下，流过杆塔一根主材的电流仅为绝缘子的泄漏电流和架空地线中工频感应电流的分流电流，为毫安级到安培级。指示器不会动作，无任何报警信息；(2)当雷直击杆塔时，威胁线路安全运行、流经杆塔入地的雷电流为几十千安，当雷电流大于设定值时，电流传感器中感应的雷电流信号经信号处理器处理后，向雷击触发电路输出信号，高速采集电路便会采集到该信号，同时向中心发送高幅值雷击告警信息；(3)当雷直击杆塔、且雷电流超过杆塔的耐雷水平发生反击时，一相绝缘子闪络，会有几千安至几十千安的工频短路电流流过杆塔，电流传感器中感应的工频短路电流信号经信号处理器处理后，向闪络触发电路输出信号，高速采集电路便会采集到该信号，同时向中心发送雷击、闪络告警信息；(4)在无雷击、正常运行情况下，当绝缘子发生污闪、雾闪或冰闪时，工频短路电流流过杆塔，电流传感器中感应的工频短路电流信号经信号处理器处理后，向闪络触发电路输出信号，高速采集电路便会采集到该信号，同时向中心发送闪络告警信息；
参数技术指标：
通讯方式：无线RF Zigbee、GSM GPRS 3G等；
电源：太阳能对蓄电池供电；
电流测量范围：
Figure BDA0003488857070000231
雷击、污闪定位精度：精确至每级杆塔；
装置响应时间：0.1S。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于云计算平台的物联网电力检测系统，其特征在于，包括电力监测云平台，所述电力监测云平台包括：
电源模块对安装在输电线路上的监测装置采用特种高能电池和感应取能对蓄电池充电，并与通讯模块实时连接在线；
所述通讯模块进行数据采集和监测装置并对输电线路的运行数据和环境数据进行实时采集，并通过三层架构模式实现数据传输；
微气象监测模块监测电力通道内的环境温、湿度、风向气象参数，经过大量的数据积累，可应用采集气象参数为线路规划设计提供依据，为线路维修、维护提供参考；
覆冰预警模块通过全天候采集运行状态下输电线路的绝缘子串拉力、绝缘子串风偏角、绝缘子串倾斜角、风速、风向、温度、湿度特征参数，将数据信息实时传输到分析处理中心，通过智能分析计算导线覆冰厚度；
图像/视频监控模块采用数字视频压缩技术、远距离GPRS/CDMA/3无线通讯技术、新能源及低功耗应用技术、软件技术及网络技术将电力杆塔、导线现场的图像、气象信息经过压缩、分组后通过无线网络传输到监控中心，从而实现对输电线路周边环境及环境参数的全天候监测；
导线温度监测模块实时监测输电线路导线温度、导线电流、日照、风速、风向、环境温度；
动态增容模块根据实际气象环境、设备数据计算输电线路当前的稳态输送容量限额，并通过所述导线温度监测模块进行实时增容；
杆塔倾斜监测模块通过测量杆塔、拉线的倾斜角度，并测量环境的风速、风向、温度、湿度，将测量结果通过移动/联通GPRS/GSM网络发送到接收中心；
微风振动监测模块实时测量导线的振动加速度、振幅、频率、导线温度，并通过Zigbee或RF射频模块将数据无线上传至铁塔上的监测装置；所述监测装置同时对本塔所在微气象区的风速、参数进行实时采集，将所有数据通过SMS/GPRS/CDMA！通讯方式将数据传往监测中心，中心系统据IEEE和CIGRE方法判断导、地线和OPGW的危险程度,预测疲劳寿命；
导线弧垂监测模块采用高能电池或导线感应取能技术，实时测量导线对地距离的变化情况，监测线下树木、建筑物与导线之间的距离；
雷击、污闪模块包括雷击及闪络传感器、监控主机、太阳能电池板、蓄电池、通讯装置；当铁塔因雷击发生绝缘子闪络时、或正常运行情况下绝缘子发生污闪、雾闪或冰闪时，监测装置会通过GSM短消息将闪络的类型及时间、杆塔号发送到监测中心。
2.根据权利要求1所述的一种基于云计算平台的物联网电力检测系统，其特征在于，所述通讯模块包括数据采集单元和监测装置，所述数据采集单元和所述监测装置之间采用RF、Zigbee、WIFI其中一种方式进行通讯，判断若所述监测装置是否具备光纤接入条件，采用光端机将杆塔上的的数据传输至中心CAG实现数据落地；若不具备光纤接入条件通过无线网络将各监测装置数据汇总至有光纤接入杆塔上的监测装置，利用光交换机将无线监测装置数据传输至中心CAG。
3.根据权利要求1所述的一种基于云计算平台的物联网电力检测系统，其特征在于，所述图像/视频监控模块包括采集层，用于监控视频图像的采集和初步处理，利用标准化管理体系克服硬件设备品牌质量不同的问题，将不同格式的实时数据转化为统一的标准；传输层，用于视频图像数据的汇集、交换与传输，需要强大的网络资源；支撑层，将物理资源抽象化虚拟资源，实现基础资源管理、信息分类、视频数据分布式存储和智能分析等功能，能够对外提供基础设施即服务和平台即服务，使底层硬件资源能够被访问和管理；应用层，针对电力系统中的不同业务，提供相对应的服务，即视频监控即服务。
4.根据权利要求1所述的一种基于云计算平台的物联网电力检测系统，其特征在于，所述导线温度监测模块包括测温单元、塔上监测装置、通讯基站和分析查询单元，其中测温单元安装在输电线路导线或金具上，实时采集导线及金具温度，并通过Zigbee或RF射频模块将数据无线上传至铁塔上的监测装置；
所述监测装置同时对本塔所在微气象区的日照、风速、风向、环境温度进行实时采集，将所有数据通过SMS/GPRS/CDMA通讯方式将数据传往监测中心，当各温度监测点温度超过预设值时即刻启动报警。
5.根据权利要求1所述的一种基于云计算平台的物联网电力检测系统，其特征在于，所述电力监测云平台还包括反外力破坏监测模块，所述反外力破坏监测模块包括高清夜视摄像机、智能视频监视及分析装置；当有人靠近铁塔或攀爬、工程施工车辆靠近铁塔、超高车辆越限、对导线造成撞线威胁时，智能分析单元立即启动预警功能，并启动摄像机图像连拍功能，将抓拍图像传输至监控中心，同时启动现场语音告警；所述监控中心有报警信息、图像的及时显示及存储，并以语音或短信方式进行告警。
6.根据权利要求1所述的一种基于云计算平台的物联网电力检测系统，其特征在于，所述导线弧垂监测模块计算导线的弧垂，所述弧垂计算公式为：f＝(h/q)*[cos(Id1*q/2h)-1]，其中f为最低点弧垂，h为两根杆塔之间的高度差，q为导线上竖向所受载荷集度，Id1为主杆塔对应的等效档距，杆塔到最低点弧垂的水平距离。
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