本發(fā)明涉及輸電線路監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，是一種智能絕緣子及其使用方法。

背景技術(shù)：

在高壓輸變電系統(tǒng)中，實現(xiàn)高壓與大地之間絕緣多數(shù)是通過陶瓷絕緣子實現(xiàn)的，如果絕緣瓷瓶污穢，其絕緣性將會遭到破壞，產(chǎn)生較大的泄漏電流，輕則增大電路的電流損耗，重則將供電電路燒毀。發(fā)生電網(wǎng)的污閃事故，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境日趨惡化，電壓升高，網(wǎng)絡(luò)擴大，交直流聯(lián)網(wǎng)不斷增多，電網(wǎng)污閃事故頻繁發(fā)生，涉及范圍廣，停電時間長，嚴重威脅了輸變電設(shè)備的安全運行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種智能絕緣子及其使用方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有的配電網(wǎng)故障檢測準確率不高及對故障“盲調(diào)”造成恢復(fù)供電耗時長、可靠性低的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過以下措施來實現(xiàn)的：智能絕緣子包括輸電線路、絕緣子、電線桿支架和數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺，所述絕緣子包括絕緣芯棒、包覆在絕緣芯棒外側(cè)的傘套和底座，所述底座的上部固定安裝在傘套上，底座的底部固定安裝在電線桿支架上，在底座內(nèi)部固定安裝有智能監(jiān)測單元，所述智能監(jiān)測單元包括分壓取電模塊、可充放電源模塊、控制模塊和通信模塊，所述分壓取電模塊與輸電線路電連接，所述分壓取電模塊與可充放電源模塊電連接，所述分壓取電模塊和可充放電源模塊均與控制模塊電連接，所述控制模塊與通信模塊通信連接，所述數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺與通信模塊通信連接。

下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案一的進一步優(yōu)化或/和改進：

上述分壓取電模塊上電連接有高壓引線，所述高壓引線與輸電線路電連接在一起；或/和，所述分壓取電模塊包括電容分壓器、變壓整流單元和電源變換單元，所述電容分壓器包括一個取能電容和至少一個與取能電容串聯(lián)的分壓電容,相鄰的分壓電容依序串聯(lián)在一起，所述分壓電容的輸出端接地，所述變壓整流單元與取能電容電連接，變壓整流單元與電源變換單元電連接。

上述智能監(jiān)測單元還包括硬件加密模塊，所述硬件加密模塊與控制模塊電連接。

上述還包括套裝在絕緣芯棒上部外側(cè)呈圓柱狀的均壓球，所述均壓球的上部設(shè)有凹槽，在絕緣芯棒上設(shè)有能與凹槽頂部卡扣在一起的壓板。

上述所述底座的底部設(shè)有螺紋孔，所述底座通過螺栓固定安裝在電線桿支架上。

本發(fā)明的技術(shù)方案之二是通過以下措施來實現(xiàn)的：一種上述智能絕緣子的使用方法，包括以下步驟：

第一步，將多個智能絕緣子間隔固定安裝的電線桿支架上并與各智能絕緣子所對應(yīng)位置的輸電線路電連接，之后進入第二步；

第二步，分壓取電模塊通過高壓引線從其所在位置的輸電線路上獲取電能，若分壓取電模塊所在位置的輸電線路通電，之后進入第三步；若分壓取電模塊所在位置的輸電線路斷電，則進入第四步；

第三步，分壓取電模塊同時向可充放電源模塊和控制模塊供電，可充放電源模塊存儲電能，之后進入第四步；

第四步，可充放電源模塊向控制模塊提供電能，控制模塊獲取輸電線路的供電狀態(tài)信息數(shù)據(jù)并通過通信模塊將輸電線路的供電信息數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺，之后進入第五步；

第五步，數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺將智能絕緣子所采集的供電信息數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)解析和安全認證，對通過安全校驗后的有效供電信息數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)儲存并進行數(shù)據(jù)清洗和分析服務(wù)，之后進入第六步；

第六步，將經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗和分析服務(wù)的有效供電信息數(shù)據(jù)進行過濾和重新分組，之后進入第七步；

第七步，數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺依據(jù)配電網(wǎng)的線路結(jié)構(gòu)、運行方式所建立的數(shù)據(jù)模型進行拓撲分析，對故障進行判斷并查找相對應(yīng)的故障點，工作人員修復(fù)故障并恢復(fù)供電，結(jié)束。

下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案二的進一步優(yōu)化或/和改進：

上述在第四步中，所述控制模塊獲取輸電線路的供電狀態(tài)信息數(shù)據(jù)并通過通信模塊將輸電線路的供電信息數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺時，還設(shè)有數(shù)據(jù)傳輸加密過程，所述數(shù)據(jù)傳輸加密過程包括以下步驟：

第一步，在控制模塊與數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺之間建立通信連接，之后進入第二步；

第二步，使用硬件加密模塊將待傳輸?shù)墓╇娦畔?shù)據(jù)進行加密處理，即對硬件加密模塊中的加密算法建立密鑰協(xié)商，若成功，則進入第三步，若失敗，則退出；

第三步，實現(xiàn)加密通信傳輸供電信息數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺，并判斷供電信息數(shù)據(jù)加密傳輸是否出錯，之后進入第四步；

第四步，若數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺得到電信息數(shù)據(jù)出錯，則退出；若數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺得到的供電信息數(shù)據(jù)沒有出錯，則進入第五步；

第五步，判斷是否繼續(xù)傳輸供電信息數(shù)據(jù)，若繼續(xù)傳輸供電信息數(shù)據(jù)，則進入第三步；若供電信息數(shù)據(jù)傳輸完畢，則退出。

本發(fā)明通過遠程gprs或nb-iot物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)將中高壓架空線路狀態(tài)傳遞給數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺，由數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺進行大數(shù)據(jù)分析；本發(fā)明不僅對線路實現(xiàn)絕緣功能，而且能夠?qū)崟r監(jiān)視配電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)異常停電，快速分析判別，準確故障定位，精確指揮配電搶修到位，盡快恢復(fù)非故障區(qū)域的供電，隔離故障區(qū)域，將故障損失降到最低，有效地提高供電可靠性。本發(fā)明的智能絕緣子可以低功耗在線運行，耗電量低。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2為本發(fā)明實施例二的方法流程圖。

附圖3為本發(fā)明實施例二的通信加密方法流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明不受下述實施例的限制，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實際情況來確定具體的實施方式。

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步描述：

實施例1：如附圖1、2所示，智能絕緣子包括輸電線路、絕緣子、電線桿支架和數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺，所述絕緣子包括絕緣芯棒、包覆在絕緣芯棒外側(cè)的傘套和底座，所述底座的上部固定安裝在傘套的底部，底座的底部固定安裝在電線桿支架上，在底座內(nèi)部固定安裝有智能監(jiān)測單元，所述智能監(jiān)測單元包括分壓取電模塊、可充放電源模塊、控制模塊和通信模塊，所述分壓取電模塊與輸電線路電連接，所述分壓取電模塊與可充放電源模塊電連接，所述分壓取電模塊和可充放電源模塊均與控制模塊電連接，所述控制模塊與通信模塊通信連接，所述數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺與通信模塊通信連接。

這里的絕緣芯棒可以采用環(huán)氧樹脂玻璃纖維引拔棒，作為復(fù)合絕緣子的骨架，起著支撐傘套、內(nèi)絕緣、連接兩端金具以及承受機械負荷等多重作用，具有很高的抗張強度，一般可達600mpa以上，是普通鋼材的兩倍，陶瓷材料的5至8倍，并具有良好的介電性能和耐化學(xué)侵蝕性，還有良好的抗彎曲疲勞，抗蠕變和抗沖擊性。這里的傘套為硅橡膠傘套，主要起著保護絕緣芯棒芯棒、遮擋雨雪、增大爬電距離和產(chǎn)品外絕緣的作用，是以高分子聚合物硅橡膠為基體，輔以阻燃劑，抗老化劑，偶聯(lián)劑等填料經(jīng)高溫高壓硫化而成，具有良好的憎水性和遷移性，以及良好的耐腐蝕，耐老化，電絕緣等性能。同時該硅橡膠傘套具有很高的污閃電壓和耐碎性能，電壓分布均勻，與陶瓷傘套相比其在同等條件下閃絡(luò)電壓是陶瓷傘套的2倍以上。這里的絕緣芯棒還可以采用erc高溫耐酸棒，芯絕緣棒與硅橡膠傘套的接觸界面涂有特種偶聯(lián)劑。傘套可采用高溫高壓下一次性整體成型的傘套，有效延長了產(chǎn)品的使用壽命。

當(dāng)輸電線路出現(xiàn)停電故障時，取電設(shè)備無法繼續(xù)提供系統(tǒng)所需的工作電源，但這個時候需要控制模塊將停電故障信息用無線通信方式傳送至數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺，從而要求智能監(jiān)測單元在掉電故障發(fā)生時能夠具備維持工作一段時間，這里的可充放電源模塊可以采用超級電容儲備電源向控制模塊供電，超級電容最突出的優(yōu)點就是壽命長，可連續(xù)使用幾十年。

控制模塊為現(xiàn)有公知技術(shù)，本發(fā)明可以采用意法半導(dǎo)體stm32f103系列低功耗芯片，是整個智能絕緣子控制中心，實現(xiàn)中高壓架空線路供電狀態(tài)數(shù)據(jù)采集，并通過遠程gprs通信方式或nb-iot物聯(lián)網(wǎng)通信方式將中高壓架空線路供電狀態(tài)傳到遠端數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺，同時可接收數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺的控制命令，修改配置參數(shù)，或?qū)浖绦蜻M行遠程升級。智能監(jiān)測單元是智能絕緣子的核心部分，通過遠程gprs通信方式或nb-iot物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)將架空線路狀態(tài)傳遞給數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺。

可根據(jù)實際需要，對上述智能絕緣子作進一步優(yōu)化或/和改進：

如附圖1、2、3所示，所述分壓取電模塊上電連接有高壓引線，所述高壓引線與輸電線路電連接在一起；或/和，所述分壓取電模塊包括電容分壓器、變壓整流單元和電源變換單元，所述電容分壓器包括一個取能電容和至少一個與取能電容串聯(lián)的分壓電容,相鄰的分壓電容依序串聯(lián)在一起，所述分壓電容的輸出端接地，所述變壓整流單元與取能電容電連接，變壓整流單元與電源變換單元電連接。

如附圖1、2、3所示，智能監(jiān)測單元還包括硬件加密模塊，所述硬件加密模塊與控制模塊電連接。

在本發(fā)明中因并存多種通信方式，采用明文報文傳輸?shù)耐ㄐ欧绞綐O易導(dǎo)致系統(tǒng)受到各種網(wǎng)絡(luò)攻擊的風(fēng)險；加之各智能絕緣子的安裝位置分布廣，地點分散，形成了設(shè)備數(shù)量多、運行環(huán)境惡劣等特點，在部分地區(qū)存在搭接、偽造等接入電力信息網(wǎng)的安全風(fēng)險。為了保證電網(wǎng)信息傳輸安全，采用加密措施進行數(shù)據(jù)安全防護，本發(fā)明采用專用芯片和安全協(xié)議規(guī)范來實現(xiàn)安全防護。這里的硬件加密模塊為現(xiàn)有公知技術(shù)，本發(fā)明的硬件加密模塊可以采用nrsec3000加密芯片，該芯片實現(xiàn)了國家商用密碼產(chǎn)品所需的sm2和sm1算法專用加密模塊、des/3des加密模塊和rsa公鑰算法引擎，具備防止暴力破解、密碼猜測、數(shù)據(jù)恢復(fù)等功能。而軟件加密則是通過產(chǎn)品內(nèi)置的加密軟件實現(xiàn)對存儲文件、交互信息等信息的加密功能。nrsec3000采用32位嵌入式risc架構(gòu)的cpu，特點是低功耗、高性能、高代碼密度，具有獨立的存儲器保護單元（mpu）和存儲器加密單元（meu），與cpu通過spi高速總線進行數(shù)據(jù)交互。

如附圖1、2所示，還包括套裝在絕緣芯棒上部外側(cè)呈圓柱狀的均壓球，所述均壓球的上部設(shè)有凹槽，在絕緣芯棒上設(shè)有能與凹槽頂部卡扣在一起的壓板。本發(fā)明的均壓球以及底座均為金屬件，均壓球和底座均采用柱體結(jié)構(gòu)，方便安裝。這里在均壓球上部設(shè)置凹槽，方便將多余的高壓引線通過壓板壓接在凹槽內(nèi)部。

如附圖1、2所示，所述底座的底部設(shè)有螺紋孔，所述底座通過螺栓固定安裝在電線桿支架上。本發(fā)明的連接金具均采用特種鋼材制造，密封性好，有效解決了界面電氣擊穿的問題，保證了底座的可靠性與穩(wěn)定性。

實施例2：如圖1、2所示，一種上述智能絕緣子的使用方法，包括以下步驟：

第一步，將多個智能絕緣子間隔固定安裝的電線桿支架上并與各智能絕緣子所對應(yīng)位置的輸電線路電連接，之后進入第二步；

第二步，分壓取電模塊通過高壓引線從其所在位置的輸電線路上獲取電能，若分壓取電模塊所在位置的輸電線路通電，之后進入第三步；若分壓取電模塊所在位置的輸電線路斷電，則進入第四步；

第三步，分壓取電模塊同時向可充放電源模塊和控制模塊供電，可充放電源模塊存儲電能，之后進入第四步；

第四步，可充放電源模塊向控制模塊提供電能，控制模塊獲取輸電線路的供電狀態(tài)信息數(shù)據(jù)并通過通信模塊將輸電線路的供電信息數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺，之后進入第五步；

第五步，數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺將智能絕緣子所采集的供電信息數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)解析和安全認證，對通過安全校驗后的有效供電信息數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)儲存并進行數(shù)據(jù)清洗和分析服務(wù)，之后進入第六步；

第六步，將經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗和分析服務(wù)的有效供電信息數(shù)據(jù)進行過濾和重新分組，之后進入第七步；

第七步，數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺依據(jù)配電網(wǎng)的線路結(jié)構(gòu)、運行方式所建立的數(shù)據(jù)模型進行拓撲分析，對故障進行判斷并查找相對應(yīng)的故障點，工作人員修復(fù)故障并恢復(fù)供電，結(jié)束。

在智能絕緣子的智能監(jiān)測單元監(jiān)測到絕緣子安裝位置停電時，由智能絕緣子的通信模塊通過移動通信技術(shù)（gprs/nb-iot通信方式）將采集的輸電線路狀態(tài)信息數(shù)據(jù)傳送至系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺，數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺負責(zé)與控制模塊進行通信，數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺會將智能絕緣子所采集的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)解析和安全認證，對通過安全校驗后的有效數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)儲存并將有效數(shù)據(jù)交由數(shù)據(jù)清洗和分析服務(wù)，再由系統(tǒng)應(yīng)用層進行數(shù)據(jù)的過濾和重新分組，再依據(jù)配電網(wǎng)線路結(jié)構(gòu)、運行方式所建立的數(shù)據(jù)模型進行拓撲分析，這里采用了dijkstra算法與電力數(shù)據(jù)模型相結(jié)合的最優(yōu)路徑算法，從而準確、快速的進行故障點的查找和故障判斷。本發(fā)明實現(xiàn)了快速、準確定位故障點，高效可靠且低成本；有效解決了現(xiàn)有的查找故障的落后做法，提高電網(wǎng)供電可靠性，提高配網(wǎng)整體的供電能力，減少運行維護費用和各種損耗，以幫助調(diào)度員準確確定故障位置，隔離故障區(qū)域，盡快恢復(fù)非故障區(qū)域的供電，將故障損失降到最低，有效地提高供電可靠性和經(jīng)濟效益。

如附圖1、2、3所示，在第四步中，所述控制模塊獲取輸電線路的供電狀態(tài)信息數(shù)據(jù)并通過通信模塊將輸電線路的供電信息數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺時，還設(shè)有數(shù)據(jù)傳輸加密過程，所述數(shù)據(jù)傳輸加密過程包括以下步驟：

第一步，在控制模塊與數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺之間建立通信連接，之后進入第二步；

第二步，使用硬件加密模塊將待傳輸?shù)墓╇娦畔?shù)據(jù)進行加密處理，即對硬件加密模塊中的加密算法建立密鑰協(xié)商，若成功，則進入第三步，若失敗，則退出；

第三步，實現(xiàn)加密通信傳輸供電信息數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺，并判斷供電信息數(shù)據(jù)加密傳輸是否出錯，之后進入第四步；

第四步，若數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺得到電信息數(shù)據(jù)出錯，則退出；若數(shù)據(jù)采集服務(wù)平臺得到的供電信息數(shù)據(jù)沒有出錯，則進入第五步；

第五步，判斷是否繼續(xù)傳輸供電信息數(shù)據(jù)，若繼續(xù)傳輸供電信息數(shù)據(jù)，則進入第三步；若供電信息數(shù)據(jù)傳輸完畢，則退出。

以上技術(shù)特征構(gòu)成了本發(fā)明的實施例，其具有較強的適應(yīng)性和實施效果，可根據(jù)實際需要增減非必要的技術(shù)特征，來滿足不同情況的需求。