專利名稱:一種輸電線監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種輸電線監(jiān)測(cè)裝置，監(jiān)測(cè)裝置包括：處理單元、供電單元和依次連接的2.4GHz無(wú)線接收單元、WiFi接收模塊單元、轉(zhuǎn)換模塊單元、數(shù)據(jù)收發(fā)中繼模塊單元、光接口模塊單元；利用本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)建設(shè)用于輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)的無(wú)線通信專網(wǎng)，成本小、覆蓋范圍廣，能提供較高的帶寬和數(shù)據(jù)傳輸率，有效解決輸電線路鏈狀無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸瓶頸問(wèn)題，適用于輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測(cè)通信的遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸。
【專利說(shuō)明】
一種輸電線監(jiān)測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)測(cè)裝置，具體涉及一種輸電線監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]實(shí)現(xiàn)智能輸配電重要手段的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)是智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)。它能提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，降低故障頻率，提高輸配電資產(chǎn)的利用效率。實(shí)現(xiàn)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵在于解決各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)通信，建立一個(gè)針對(duì)輸電線路的通信專網(wǎng)，完成數(shù)據(jù)的采集及實(shí)時(shí)傳輸，同時(shí)建立完整的監(jiān)測(cè)、分析及控制系統(tǒng)。
[0003]高壓輸電線路一般涉及的范圍廣闊，地理?xiàng)l件多樣，監(jiān)測(cè)通信點(diǎn)位于輸電線路的桿塔上，因此利用桿塔上的光纜資源，采用0FDM+MM0技術(shù)與WiFi無(wú)線通信技術(shù)方式建立通信專網(wǎng)，能提供長(zhǎng)距離覆蓋及良好的系統(tǒng)擴(kuò)展性，比有線方式更為高效。
[0004]基于WIFI技術(shù)的無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)也稱為“多跳(mult1-hop)”網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)一般為網(wǎng)狀網(wǎng)，是一種非常適合于覆蓋大面積開(kāi)放區(qū)城(包括室外和室內(nèi))的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)解決方案。其的特點(diǎn)是由包括一組呈網(wǎng)狀分布的無(wú)線接入點(diǎn)(AP)構(gòu)成，AP均采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式通過(guò)無(wú)線中繼鏈路互聯(lián)，將傳統(tǒng)WLAN中的無(wú)線〃熱點(diǎn)〃擴(kuò)展為真正大面積覆蓋的無(wú)線〃熱區(qū)〃。
[0005]傳統(tǒng)的基于WIFI技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不能夠適用于組建輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)通信專網(wǎng)，其原因是:
[0006]首先，基于WIFI技術(shù)的無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)每個(gè)短跳的傳輸距離短，傳輸數(shù)據(jù)所需要的功率也較小。既然多跳網(wǎng)絡(luò)通常使用較低功率將數(shù)據(jù)傳輸?shù)洁徑墓?jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線信號(hào)干擾也較小，網(wǎng)絡(luò)的信道質(zhì)量和信道利用效率大大提高，因而能夠?qū)崿F(xiàn)更高的網(wǎng)絡(luò)容量。比如在高密度的城市網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，Mesh網(wǎng)絡(luò)能夠減少使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的相鄰用戶的相互干擾，大大提高信道的利用效率。而輸電線路中節(jié)點(diǎn)之間的距離較長(zhǎng)、密度小，呈線狀分布，不適合組建傳統(tǒng)的Mesh網(wǎng)絡(luò)。
[0007]其次，無(wú)線Mesh設(shè)備由于使用了多跳功能，其本質(zhì)是采用多級(jí)中繼的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。因此，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎托阅艽蟠蛘劭?，在傳輸視頻等大數(shù)據(jù)量信息時(shí)，其實(shí)時(shí)性和可用性都得不到有效的保障。由于無(wú)線傳輸?shù)乃俾屎艽蟪潭壬先Q于無(wú)線信道，雨雪雷電等天氣情況和外部電磁環(huán)境都會(huì)對(duì)設(shè)備的傳輸速率造成影響。因此，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率是不穩(wěn)定的，造成了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的低下。
[0008]再次，若采用全Mesh方案組網(wǎng)，Mesh網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)在輸電線路上其實(shí)不是構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)狀的網(wǎng)絡(luò)，而是一個(gè)鏈型的網(wǎng)絡(luò)，并且路由只有一條。其原因是無(wú)線Mesh設(shè)備的覆蓋能力只能達(dá)到與其相鄰的設(shè)備，而不能覆蓋更多。這就使得這個(gè)Mesh的鏈型無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)十分脆弱，一旦某個(gè)節(jié)點(diǎn)失效，其鏈路就會(huì)斷裂。由于10km就需要50個(gè)設(shè)備，設(shè)備數(shù)目過(guò)多，其單點(diǎn)故障的概率就越大。
[0009]最后，Mesh網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)多跳的網(wǎng)絡(luò)，但是跳躍的級(jí)數(shù)是有限制的，大多數(shù)Mesh設(shè)備都只支持十幾跳。換句話說(shuō)，Mesh網(wǎng)絡(luò)只能進(jìn)行十幾次中繼傳輸，無(wú)法實(shí)現(xiàn)更多次的中繼傳輸。Mesh網(wǎng)絡(luò)跳躍次數(shù)的增加會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜化，每個(gè)節(jié)點(diǎn)所需要維護(hù)的路由表成幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，而跳躍次數(shù)過(guò)多會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)性能的下降。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]為克服上述缺陷，本實(shí)用新型提供了一種輸電線監(jiān)測(cè)裝置，組建鏈型無(wú)線通信專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
[0011 ]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型具體的技術(shù)方案如下:
[0012]一種輸電線監(jiān)測(cè)裝置，所述監(jiān)測(cè)裝置包括:處理單元、供電單元和依次連接的
2.4GHz無(wú)線接收單元、WiFi接收模塊單元、0FDM+M頂O-WiFi轉(zhuǎn)換模塊單元、0FDM+MM0數(shù)據(jù)收發(fā)中繼模塊單元、光接口模塊單元；
[0013]所述2.4GHz無(wú)線接收單元的開(kāi)機(jī)自動(dòng)掃頻范圍為2400M至2483M;所述WiFi接收模塊單元用2.4GHz無(wú)線接收單元接收無(wú)線傳感器傳送的數(shù)據(jù)和下發(fā)的控制指令;所述OFDM+MMO-WiFi轉(zhuǎn)換模塊單元完成WiFi接收模塊單元和0FDM+MM0模塊單元之間雙向協(xié)議的轉(zhuǎn)換及幀格式的轉(zhuǎn)換;所述OFDM+MHTO數(shù)據(jù)收發(fā)中繼模塊單元完成及同其他子站或基站的無(wú)線稀疏路由裝置的通訊和數(shù)據(jù)傳送;所述光接口模塊單元與輸電線路桿塔的通信光纜連接。
[0014]所述處理單元包括:中央處理器CPU，分別與中央處理器CPU相連的存儲(chǔ)單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，所述存儲(chǔ)單元用于暫存各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；
[0015]所述中央處理器CPU分別與WiFi接收模塊單元、(FDM+MIMO-WiFi轉(zhuǎn)換模塊單元和0FDM+M頂O模塊單元連接。
[0016]所述2.4GHz無(wú)線接收單元設(shè)置有信道，所述信道的覆蓋范圍為600m。
[0017]所述監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置在具有光纜接線盒的輸電線路桿塔。
[0018]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的一種輸電線監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)建設(shè)用于輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)的無(wú)線通信專網(wǎng)，成本小、覆蓋范圍廣，能提供較高的帶寬和數(shù)據(jù)傳輸率，有效解決輸電線路鏈狀無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸瓶頸問(wèn)題，適用于輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測(cè)通信的遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸。
【附圖說(shuō)明】

[0019]圖1為監(jiān)測(cè)裝置的示意圖；
[0020]圖2為監(jiān)測(cè)裝置的供電單元示意圖；
[0021 ]圖3為監(jiān)測(cè)裝置的組網(wǎng)示意圖；
[0022]圖4為監(jiān)測(cè)裝置的上行數(shù)據(jù)傳送方框圖；
[0023]圖5為監(jiān)測(cè)裝置的下行數(shù)據(jù)傳送方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]一種輸電線監(jiān)測(cè)裝置，如圖1所示，該裝置包括:處理單元、2.4GHz無(wú)線接收單元、WiFi接收模塊單元、轉(zhuǎn)換模塊單元、數(shù)據(jù)收發(fā)中繼模塊單元、光接口模塊單元和供電單元，其中處理單元包括:存儲(chǔ)單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和中央處理器CPU，其中存儲(chǔ)單元用于暫存各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；2.4GHz無(wú)線接收單元能夠在2400M至2483M范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)開(kāi)機(jī)自動(dòng)掃頻功能，共有50個(gè)信道，可以同時(shí)供50個(gè)用戶在同一場(chǎng)同時(shí)工作，無(wú)需手工配置信道，覆蓋范圍最遠(yuǎn)可達(dá)600米;WiFi接收模塊單元利用2.4GHz無(wú)線接收單元接收來(lái)自無(wú)線傳感器傳送的數(shù)據(jù)和下發(fā)的控制指令;轉(zhuǎn)換模塊單元完成WiFi接收模塊單元和數(shù)據(jù)收發(fā)中繼模塊單元之間雙向協(xié)議的轉(zhuǎn)換及幀格式的轉(zhuǎn)換;數(shù)據(jù)收發(fā)中繼模塊單元完成及同其他子站或基站的無(wú)線稀疏路由裝置的通訊和數(shù)據(jù)傳送。
[0026]如圖2所示;所述供電單元包括取能線圈；所述取能線圈與前端抗沖擊保護(hù)電路的輸入端連接;所述前端抗沖擊保護(hù)電路的輸出端通過(guò)加法器I與整流濾波電路的輸入端連接;所述整流濾波電路的輸出端通過(guò)加法器2分別與DC/DC電源模塊的輸入端和儲(chǔ)能保護(hù)電路的輸入端連接;在所述加法器I和加法器2間設(shè)有用于調(diào)節(jié)所述整流濾波電路的輸入端電壓的電壓反饋支路。在所述取能線圈中設(shè)有與其感應(yīng)的輸電導(dǎo)線;所述DC/DC電源模塊與負(fù)載連接。
[0027]如圖3所示，220kV以上架空輸電線路兩個(gè)變電站之間的跨度約100?300公里，桿塔間距約300?500米，通信光纜沿線架空敷設(shè)，監(jiān)測(cè)裝置安裝于具有光纜接線盒的桿塔上，利用光纖作為骨干通信鏈路，通過(guò)WiFi方式將附近各桿塔(無(wú)光纜接頭盒)上的傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后采用0FDM+M頂O傳輸技術(shù)通過(guò)監(jiān)測(cè)裝置將數(shù)據(jù)傳送到位于變電站的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0028]—個(gè)路由裝置WiFi模塊的實(shí)際有效覆蓋范圍僅為幾公里。以每臺(tái)監(jiān)測(cè)裝置為中繼，將傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)多跳的方式，傳送至遠(yuǎn)距離外的位于變電站輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳送步驟如下:
[0029]如圖4所示，無(wú)線稀疏路由裝置向變電站上行的傳送數(shù)據(jù)。上行上傳數(shù)據(jù)時(shí)，采用類似時(shí)分復(fù)用的方法，將各子站數(shù)據(jù)流按照一定的順序傳輸。傳輸時(shí)，將OFDM symbol slot的序列同要傳輸數(shù)據(jù)子站的序列相對(duì)應(yīng)，組成時(shí)分的數(shù)據(jù)流進(jìn)行傳輸。在上傳數(shù)據(jù)時(shí)，傳輸層的報(bào)文到達(dá)網(wǎng)絡(luò)層時(shí)被分為多個(gè)數(shù)據(jù)塊，在這些數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部加上一些相關(guān)控制信息后，發(fā)送到變電站輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng);輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在接收到數(shù)據(jù)后，要將各數(shù)據(jù)包原來(lái)加上的包頭和包尾等控制信息去掉(拆包)，然后組合成報(bào)文，回復(fù)原來(lái)的數(shù)據(jù)格式。
[0030]如圖5所示，無(wú)線稀疏路由裝置向變電站下行的傳送數(shù)據(jù)。下行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，根據(jù)不同路由裝置的傳送順序，將OFDM symboI slot的序列同子站的序列相對(duì)應(yīng)。無(wú)線稀疏路由裝置只處理自己所對(duì)應(yīng)的OFDM symbol slot，而將后續(xù)的symbol slot轉(zhuǎn)發(fā)至下一個(gè)裝置。同時(shí)，OFDM下行子幀的控制信息(FCH&DLMAP)也隨著數(shù)據(jù)發(fā)向下一個(gè)裝置。
[0031 ]若整個(gè)鏈路上提供總傳輸速率為2Mbps，則平均每個(gè)子站能提供約150kbps的傳輸速率。每個(gè)子站的處理延遲為約10?20毫秒，每4公里的傳輸延遲為0.13微秒，一個(gè)數(shù)據(jù)包從最遠(yuǎn)端無(wú)線雙模CPE到無(wú)線基帶服務(wù)器的延遲〈0.5秒，能夠滿足輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)通信的要求。
[0032]需要聲明的是，本【實(shí)用新型內(nèi)容】及【具體實(shí)施方式】意在證明本實(shí)用新型所提供技術(shù)方案的實(shí)際應(yīng)用，不應(yīng)解釋為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本實(shí)用新型的精神和原理啟發(fā)下，可作各種修改、等同替換、或改進(jìn)。但這些變更或修改均在申請(qǐng)待批的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種輸電線監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述監(jiān)測(cè)裝置包括:處理單元、供電單元和依次連接的2.4GHz無(wú)線接收單元、WiFi接收模塊單元、轉(zhuǎn)換模塊單元、數(shù)據(jù)收發(fā)中繼模塊單元、光接口模塊單元； 所述2.4GHz無(wú)線接收單元的開(kāi)機(jī)自動(dòng)掃頻范圍為2400M至2483M;所述WiFi接收模塊單元用2.4GHz無(wú)線接收單元接收無(wú)線傳感器傳送的數(shù)據(jù)和下發(fā)的控制指令;所述轉(zhuǎn)換模塊單元完成WiFi接收模塊單元和數(shù)據(jù)收發(fā)中繼模塊單元之間雙向協(xié)議的轉(zhuǎn)換及幀格式的轉(zhuǎn)換；所述數(shù)據(jù)收發(fā)中繼模塊單元完成同其他子站或基站的無(wú)線稀疏路由裝置的通訊和數(shù)據(jù)傳送;所述光接口模塊單元與輸電線路桿塔的通信光纜連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)收發(fā)中繼模塊單元包括:OFDM單元模塊和M頂O單元模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述處理單元將輸電線路的狀態(tài)量信息通過(guò)光纖連接發(fā)送到后臺(tái)；同時(shí)處理單元接受后臺(tái)對(duì)輸電線路的控制命令字。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述處理單元包括:中央處理器CPU，分別與中央處理器CHJ相連的存儲(chǔ)單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，所述存儲(chǔ)單元用于暫存各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)； 所述中央處理器CPU分別與WiFi接收模塊單元、轉(zhuǎn)換模塊單元和數(shù)據(jù)收發(fā)中繼模塊單元連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述供電單元包括取能線圈；所述取能線圈與前端抗沖擊保護(hù)電路的輸入端連接;所述前端抗沖擊保護(hù)電路的輸出端通過(guò)加法器I與整流濾波電路的輸入端連接;所述整流濾波電路的輸出端通過(guò)加法器2分別與DC/DC電源模塊的輸入端和儲(chǔ)能保護(hù)電路的輸入端連接;在所述加法器I和加法器2間設(shè)有用于調(diào)節(jié)所述整流濾波電路的輸入端電壓的電壓反饋支路。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述取能線圈中設(shè)有與其感應(yīng)的輸電導(dǎo)線;所述DC/DC電源模塊與負(fù)載連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述2.4GHz無(wú)線接收單元設(shè)置有信道，所述信道的覆蓋范圍為600m。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置在具有光纜接線盒的輸電線路桿塔。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK205725152SQ201620306289
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】卜憲德, 郭經(jīng)紅, 李炳林, 郭云飛, 田文鋒, 張 浩, 姚繼明, 呂立冬, 孫曉艷, 劉世棟, 姚啟桂, 王向群
【申請(qǐng)人】全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司