專利名稱：基于多信息融合的一體化輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于多信息融合的一體化輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是電力系統(tǒng)的動脈，然而輸電線路基本上暴露在外，容易受到氣候、地質(zhì)、人為因素的影響，每年污閃、雷擊、覆冰、舞動等災(zāi)害給電網(wǎng)造成了巨大的損失，其運行狀態(tài)直接決定電力系統(tǒng)的安全和效益。隨著國家新能源體制的建立，對電網(wǎng)安全性能提出了更高的要求。為增強我國電力系統(tǒng)運行的可靠性，提高輸電管理的信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平，迫切需要建立一套性能可靠，功能豐富的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)終端，這是輸電線路檢修和可靠運行的發(fā)展方向，是提高輸電效率必要的基礎(chǔ)條件，亦是電網(wǎng)走向智能化的前提與基礎(chǔ)。目前國內(nèi)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置監(jiān)測功能均局限于對于某個或者某幾個狀態(tài)進行監(jiān)測，以目前輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置形態(tài)，為滿足智能電網(wǎng)對輸電線路狀態(tài)信息需求，極有可能出現(xiàn)單級桿塔上安裝多個狀態(tài)監(jiān)測裝置或者監(jiān)測裝置無序的增加監(jiān)測功能，不僅增加了建設(shè)成本，而且造成了極大的資源浪費，最為重要的是未統(tǒng)籌考慮各監(jiān)測技術(shù)間的優(yōu)勢互補，未考慮狀態(tài)監(jiān)測裝置點面間的信息互動。另外，國內(nèi)輸電線路上已有不少狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)投入運行，普遍采用GSM/GPRS無線公網(wǎng)或者其它無線通訊方式進行數(shù)據(jù)傳輸，存在通信運行維護費用高、通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋不全、傳輸速率不高、網(wǎng)絡(luò)維護復(fù)雜等問題，某種程度上制約了輸電線路狀態(tài)監(jiān)測的發(fā)展，不利于提高輸電效率、線路巡檢管理工作的開展。一種輸電線路綜合監(jiān)測系統(tǒng)(中國專利號200820109981)介紹了一種輸電線路綜合監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測終端和監(jiān)測控制中心，監(jiān)測終端設(shè)在需要監(jiān)測的輸電線路桿塔上， 對輸電線路桿塔及桿塔周圍環(huán)境進行實時監(jiān)測，并將監(jiān)測結(jié)果通過CDMA/GSM無線通信網(wǎng)絡(luò)傳送至監(jiān)測控制中心，監(jiān)測控制中心通過接收到的監(jiān)測信息對桿塔進行防盜及故障管理。該系統(tǒng)使用的CDMA/GSM網(wǎng)絡(luò)存在通信費用較高的缺點，而且，系統(tǒng)僅僅監(jiān)測輸電線路桿塔及桿塔周圍環(huán)境，功能較單一。輸電線路在線監(jiān)測裝置(中國專利號200820151558)介紹了一種輸電線路在線監(jiān)測裝置，它包括輻射傳感器、傾角傳感器、泄漏電流傳感器、導線溫度傳感器、環(huán)境溫度傳感器、高壓取電電路、數(shù)據(jù)采集和控制電路、以及數(shù)據(jù)通訊電路。以完成提高輸電線路輸送能力、線路覆冰預(yù)警、舞動及泄漏電流監(jiān)測等系統(tǒng)功能。該裝置功能比較全面，但僅僅作為獨立的監(jiān)測單元運行，不能滿足對整個輸電線路的綜合監(jiān)測要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于多信息融合的一體化輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置，意在深入對現(xiàn)有輸電線路監(jiān)測裝置的研究，解決監(jiān)測裝置重復(fù)無序布置、 功能單一的問題，并開發(fā)相應(yīng)的監(jiān)測裝置產(chǎn)品，在提高監(jiān)測精度的同時，最大限度的優(yōu)化傳感資源配置，降低裝置成本和通信費用。本實用新型解決上述技術(shù)問題的方案如下基于多信息融合的一體化輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置，它由線上傳感裝置，塔上傳感裝置，專用無線網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測裝置，信息主站，太陽能電池構(gòu)成；1.各部件的結(jié)構(gòu)線上傳感裝置1包括溫度傳感器和加速度傳感器，耦合取能模塊，無線傳感變送器一四部分，溫度傳感器的一端和加速度傳感器的一端分別與無線傳感變送器一連接；溫度傳感器的另一端和加速度傳感器的另一端分別與耦合取能模塊連接；塔上傳感裝置由傾角傳感器、拉力傳感器、氣象傳感器、電流傳感器、電位傳感器、 振動傳感器、精密電流傳感器、紅外熱像傳感器、可見光圖像傳感器和無線傳感變送器二組成，傾角傳感器，拉力傳感器，氣象傳感器，電流傳感器，電位傳感器，振動傳感器，精密電流傳感器，紅外熱像傳感器和可見光圖像傳感器分別與無線傳感變送器二連接；監(jiān)測裝置中設(shè)有復(fù)合通信接口，接口有3G/GPRS、光纖和/或?qū)Ｓ脽o線網(wǎng)絡(luò)；太陽能電池設(shè)有端口 I和端口 II兩個端口 ；2.各部件的連接關(guān)系太陽能電池的端口 I經(jīng)電源線與塔上傳感裝置相連，端口 II經(jīng)電源線與監(jiān)測裝置相連；線上傳感裝置由無線傳感變送器一與專用無線網(wǎng)絡(luò)相連；塔上傳感裝置經(jīng)無線傳感變送器二與專用無線網(wǎng)絡(luò)相連；監(jiān)測裝置通過復(fù)合通信接口的專用無線網(wǎng)絡(luò)接口與專用無線網(wǎng)絡(luò)相連；信息主站通過監(jiān)測裝置的復(fù)合通信接口與監(jiān)測裝置相連。上述各部件的連接關(guān)系中線上傳感裝置，塔上傳感裝置，監(jiān)測裝置，信息主站之間可根據(jù)實際情況，從3G/GPRS、光纖和專用無線網(wǎng)絡(luò)多種通信方式中選擇互連。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較的優(yōu)點有1.基于多信息融合的一體化輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置，將輸電線路上的各種監(jiān)測信息進行有效融合，解決了現(xiàn)有監(jiān)測裝置重復(fù)無序布置、功能單一的問題。2.基于多信息融合的一體化輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置，通過模塊化、標準化、智能化設(shè)計，在提高監(jiān)測精度的同時，最大限度的優(yōu)化傳感資源配置，降低了裝置成本和通信費用。3.基于多信息融合的一體化輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置，對輸電線路上的各有效參數(shù)的監(jiān)測，為信息主站提供實時數(shù)據(jù)與計算結(jié)果，用以建立歷史數(shù)據(jù)庫，能夠為大幅度提高輸電線路的安全經(jīng)濟運行水平，并為輸電線路的狀態(tài)檢修決策提供必要的依據(jù)；通過將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_專家系統(tǒng)進行分析并做出決策，能準確反映出輸電線路發(fā)生的各種狀態(tài)，提供安全評價。

圖1是本實用新型基于多信息融合的一體化輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型用于多參量融合覆冰監(jiān)測技術(shù)路線圖。
4[0027]圖中線上傳感裝置1，塔上傳感裝置2，專用無線網(wǎng)絡(luò)3，監(jiān)測裝置4，信息主站5， 太陽能電池6，無線傳感變送器一 7，耦合取能模塊8，溫度傳感器9，加速度傳感器10，傾角傳感器11，拉力傳感器12，氣象傳感器13，電流傳感器14，電位傳感器15，振動傳感器16， 精密電流傳感器17，紅外熱像傳感器18，可見光圖像傳感器19，無線傳感變送器二 20，復(fù)合通信接口 21，導線參數(shù)22。
具體實施方式
由于采集特征信息的目標點位置不同，傳感器或安裝于桿塔上或安裝于輸電線路上。線上傳感裝置采用高壓耦合取電的供電方式，其采集的信息可通過自建的專用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給桿塔上的監(jiān)測裝置，結(jié)合塔上傳感裝置采集的信息在監(jiān)測裝置內(nèi)實現(xiàn)信息融合及完成復(fù)雜算法計算，然后將相應(yīng)數(shù)據(jù)傳送到信息主站，實現(xiàn)對輸電線路監(jiān)測。本實用新型解決了傳感器之間的互操作性問題，并最終為建立即插即用的監(jiān)測設(shè)備作準備。監(jiān)測裝置與傳感器構(gòu)成整個智能組件，傳感器與監(jiān)測裝置以及監(jiān)測裝置與信息主站之間的通信，遵循DL/T 860 (IEC 61850)通信協(xié)議。基于IEC 61850的通信協(xié)議，將系統(tǒng)分為站控層、間隔層和過程層，有效的解決了監(jiān)測設(shè)備與傳感器之間的互操作性問題，即一個制造廠或者不同制造廠提供的兩個或多個傳感器之間可以通過監(jiān)測裝置順利的實現(xiàn)信息交換和使用這些信息執(zhí)行特定功能。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。本實用新型結(jié)構(gòu)如圖1所示，基于多信息融合的一體化輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置， 由線上傳感裝置1，塔上傳感裝置2，專用無線網(wǎng)絡(luò)3，監(jiān)測裝置4，信息主站5，太陽能電池6 構(gòu)成；線上傳感裝置1包括溫度傳感器9和加速度傳感器10，耦合取能模塊8，無線傳感變送器一 7四部分，塔上傳感裝置2由傾角傳感器11，拉力傳感器12，氣象傳感器13，電流傳感器14，電位傳感器15，振動傳感器16，精密電流傳感器17，紅外熱像傳感器18，可見光圖像傳感器19和無線傳感變送器二 20組成；監(jiān)測裝置4中設(shè)有復(fù)合通信接口 21，接口有3G/ GPRS、光纖和專用無線網(wǎng)絡(luò)；太陽能電池6設(shè)有端口 I、端口 II兩個端口。各部件的連接關(guān)系如下線上傳感裝置1中的溫度傳感器9和加速度傳感器10分別與無線傳感變送器一 7、耦合取能模塊8連接；線上傳感裝置1經(jīng)無線傳感變送器7與專用無線網(wǎng)絡(luò)3相連；塔上傳感裝置2中的傾角傳感器11，拉力傳感器12，氣象傳感器13，電流傳感器 14，電位傳感器15，振動傳感器16，精密電流傳感器17、紅外熱像傳感器18和可見光圖像傳感器19分別與無線傳感變送器二 20連接；塔上傳感裝置2經(jīng)無線傳感變送器二 20與專用無線網(wǎng)絡(luò)3相連；監(jiān)測裝置4通過復(fù)合通信接口 21的專用無線網(wǎng)絡(luò)接口與專用無線網(wǎng)絡(luò)3相連；信息主站5通過監(jiān)測裝置4的復(fù)合通信接口 21與監(jiān)測裝置4相連。太陽能電池6的端口 I經(jīng)電源線與與塔上傳感裝置2相連，端口 II經(jīng)電源線與監(jiān)測裝置4相連。線上傳感裝置1與塔上傳感裝置2中各傳感器功能如下溫度傳感器9，用于導線溫度監(jiān)測、金具溫度監(jiān)測；加速度傳感器10，用于覆冰監(jiān)測、舞動監(jiān)測；[0041]傾角傳感器11，用于覆冰監(jiān)測、風偏監(jiān)測、桿塔傾斜監(jiān)測；拉力傳感器12，用于覆冰監(jiān)測；氣象傳感器13，用于輔助覆冰監(jiān)測、風偏監(jiān)測、舞動監(jiān)測、污穢監(jiān)測、動態(tài)增容、降低輸電設(shè)計裕度；電流傳感器14，用于故障定位監(jiān)測；電位傳感器15，用于雷擊識別監(jiān)測；振動傳感器16，用于防盜監(jiān)測；精密電流傳感器17，用于絕緣子污穢監(jiān)測、避雷器監(jiān)測；紅外熱像傳感器18，用于金具溫度監(jiān)測、污穢監(jiān)測、山火監(jiān)測；可見光圖象傳感器19，用于覆冰監(jiān)測、污穢監(jiān)測、山火監(jiān)測、泥石流監(jiān)測、通道環(huán)境監(jiān)測和防盜監(jiān)測。由于采集特征信息的目標點位置不同，傳感器或安裝于桿塔上或安裝于輸電線上，安裝在輸電線上的傳感器及相應(yīng)的電路模塊采用高壓耦合取電的供電方式，采集的信息通過自建的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給桿塔上的監(jiān)測裝置，桿塔上的傳感器、監(jiān)測裝置以及相應(yīng)的電路模塊采用太陽能蓄電池的供電方式，來自不同位置的多傳感器信息在監(jiān)測裝置內(nèi)實現(xiàn)信息融合及完成復(fù)雜算法計算。而監(jiān)測裝置與信息主站之間的通信則根據(jù)實際情況，從光纖、無線專網(wǎng)和3G/GPRS等多種通信方式中選擇實現(xiàn)。本實用新型解決了傳感器之間的互操作性問題，并最終為建立即插即用的監(jiān)測設(shè)備作準備。監(jiān)測裝置4與傳感器構(gòu)成整個智能組件，傳感器與監(jiān)測裝置4以及監(jiān)測裝置4 與信息主站5之間的通信，遵循DL/T 860 (IEC 61850)通信協(xié)議?；贗EC 61850的通信協(xié)議，將系統(tǒng)分為站控層、間隔層和過程層，有效的解決了監(jiān)測裝置4與傳感器之間的互操作性問題，即一個制造廠或者不同制造廠提供的兩個或多個傳感器之間可以通過監(jiān)測裝置 4順利地實現(xiàn)信息交換和使用這些信息執(zhí)行特定功能。實施例以輸電線路覆冰監(jiān)測為例，如圖2所示，為了實現(xiàn)輸電線路覆冰狀態(tài)監(jiān)測功能，將溫度傳感器9、加速度傳感器10、傾角傳感器11、拉力傳感器12、氣象傳感器13和導線參數(shù) 22，其中導線參數(shù)包括材料、長度及組成等將數(shù)據(jù)傳至監(jiān)測裝置4進行數(shù)據(jù)融合和綜合診斷，再綜合可見光圖象傳感器19的監(jiān)測信息，形成完整數(shù)據(jù)信息傳至信息主站5，實現(xiàn)覆冰監(jiān)測，得出診斷結(jié)果。
權(quán)利要求1.基于多信息融合的一體化輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，它由線上傳感裝置， 塔上傳感裝置，專用無線網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測裝置，信息主站，太陽能電池構(gòu)成；1)各部件的結(jié)構(gòu)線上傳感裝置包括溫度傳感器和加速度傳感器，耦合取能模塊，無線傳感變送器一四部分，溫度傳感器的一端和加速度傳感器的一端分別與無線傳感變送器一連接；溫度傳感器的另一端和加速度傳感器的另一端分別與耦合取能模塊連接；塔上傳感裝置由傾角傳感器、拉力傳感器、氣象傳感器、電流傳感器、電位傳感器、振動傳感器、精密電流傳感器、紅外熱像傳感器、可見光圖像傳感器和無線傳感變送器二組成， 傾角傳感器，拉力傳感器，氣象傳感器，電流傳感器，電位傳感器，振動傳感器，精密電流傳感器、紅外熱像傳感器和可見光圖像傳感器分別與無線傳感變送器二連接；監(jiān)測裝置中設(shè)有復(fù)合通信接口，接口有3G/GPRS、光纖和/或?qū)Ｓ脽o線網(wǎng)絡(luò)； 太陽能電池設(shè)有端口 I和端口 II兩個端口 ；2)各部件的連接關(guān)系太陽能電池的端口 I經(jīng)電源線與塔上傳感裝置相連，端口 II經(jīng)電源線與監(jiān)測裝置相連；線上傳感裝置由無線傳感變送器一與專用無線網(wǎng)絡(luò)相連； 塔上傳感裝置經(jīng)無線傳感變送器二與專用無線網(wǎng)絡(luò)相連； 監(jiān)測裝置通過復(fù)合通信接口的專用無線網(wǎng)絡(luò)接口與專用無線網(wǎng)絡(luò)相連； 信息主站通過監(jiān)測裝置的復(fù)合通信接口與監(jiān)測裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多信息融合的一體化輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，所述各部件的連接關(guān)系中線上傳感裝置、塔上傳感裝置、監(jiān)測裝置、信息主站之間經(jīng)由 3G/GPRS、光纖和/或?qū)Ｓ脽o線網(wǎng)絡(luò)互連。
專利摘要本實用新型公開了基于多信息融合的一體化輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置。它由線上傳感裝置，塔上傳感裝置，專用無線網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測裝置，信息主站，太陽能電池構(gòu)成，用以實現(xiàn)輸電線路各種監(jiān)測信息的融合。本實用新型解決了現(xiàn)有監(jiān)測裝置重復(fù)無序布置、功能單一的問題，在提高監(jiān)測精度的同時，最大限度的優(yōu)化傳感資源配置，降低裝置成本和通信費用。
文檔編號G01D21/02GK202033053SQ20112011378
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者于維儉, 吳彪, 廖源, 朱時陽, 李明貴, 王凱, 王海濤, 謝植飚, 鄧雨榮 申請人:國網(wǎng)電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司, 廣西電網(wǎng)公司電力科學研究院