CN107121620A - 一种电网巡检自动警示***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电网巡检自动警示***及方法。包括如下步骤：根据片区内节点及数据采集点位置建立采集站，依据片区环境及面积在片区内设置控制站，在合适地点建立中心站，在电网各种正常运行状态下，通过采集站收集整理相应状态下各监测点正常数据，控制站根据巡检需要指定相应的数据收集周期，在每个数据收集周期内用无人机采集每个采集站的数据，同时将数据和筛选结果上传至中心站。中心站接收控制站上传的数据，并进行存储保存，同时根据将实时数据与对比文件中的数据进行分析比较，并根据数据信息结合电网运行状态对数据节点的状态进行分析判断，并将结果通过短信或其他数据传递方式发送至控制站以及节点维护人员，并进行相关数据存储工作。
Description
技术领域
本发明涉及无人机电网巡检领域，尤其涉及一种电网巡检自动警示***及方法。
背景技术
电网巡检是电力作业的重要内容之一，其目的是通过巡检得到的的各种量测信息，进而分析整个能量采集模块以及各设备的运行状态，防范风险的发生。通过及时收集信息，进行整体分析，能够有效的提高电网的运行效率。但同时，巡检过程中涉及设备及***的各种信息数据，数据量大，且经常发生变化，通过传统的人工巡检方式难以达到及时、准确的采集要求。在一些实验性电网巡检项目中，通过自动化检测、无线传输等方法，结合计算机技术形成的远程检测***能够实现自动巡检，但由于针对每个测量点或设备都需要设置专门的监测装置，敷设大量数据线缆等，工程量庞大，且在电网设备分散的农村或山区等地方，无法进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于电力巡检的自动警示方法及***，其能够实现自动巡检以及自动提醒功能。
为实现上述功能，本发明包括如下主要步骤：
1、基于电网节点或重要数据采集点，建立用于收集该点数据信息的的采集站，该采集站应包括用于供无人机与采集站进行数据交换的平台、实现自供电功能的能量采集模块、信息采集模块、数据存储模块、采集站控制模块。
2、建立控制站，该控制站应具备操控无人机、地图显示、无人机追踪、数据分析、任务处理体积远程数据传输功能，该控制站应当根据巡检区域以及无人机控制范围来确定地理位置。
3、在上述基础上，建立中心站，该中心站用于收集控制站上传的数据信息、分析和处理异常数据、存储和传输相关数据、分析电网状态并发送警示信息。
4、在电网各种正常运行状态下，通过采集站或人工采集的方式收集整理相应状态下各监测点正常数据，并整理为相应状态数据的对比文件，该文件中的数据应该包括一些非检测节点的辅助信息数据以更好地综合判断。
5、控制站根据巡检需要指定相应的数据收集周期，在每个数据收集周期内依次或分批采集每个采集站的数据信息，并进行进一步分析筛选，同时将数据和筛选结果上传至中心站。
6、中心站接收控制站上传的数据，并进行存储保存，同时根据将实时数据与对比文件中的数据进行分析比较，筛选异常的数据，并根据数据信息结合电网运行状态对数据节点的状态进行分析判断，并将结果通过短信或其他数据传递方式发送至控制站以及节点维护人员，并进行相关数据存储工作。
附图说明
图1为本发明一种用于电力巡检的自动警示***结构示意图；
图2为本发明一种用于电力巡检的自动警示***显示界面(其一)；
图3为本发明一种用于电力巡检的自动警示方法及***能量模块原理图；
图4为本发明一种用于电力巡检的自动警示***中心站工作示意图。
具体实施方式
下面结合具体步骤对本发明的方法和***进行进一步描述。
如图1所示，其一、基于电网节点或重要数据采集点，建立用于收集该点数据信息的的采集站，该采集站应包括用于供无人机与采集站进行数据交换的平台、实现自供电功能的能量采集模块、信息采集模块、数据存储模块、采集站控制模块。在上述步骤中建立的采集站是所有数据的来源，采集站独立存在于各采集节点，因此其具体功能应该包括以下几个方面：
1)实现监测***能量自供给的能量采集模块，能量采集***为整个采集站运行的基础，易知的，为保障监测结果的准确性，该能量采集模块应避免对电网***的正常运转造成干扰。实际使用中，相爱用从输电线路获取所需电能是最为合适和有意义的方法，而从输电线路采集电能，一般采用互感器(包括电流互感器和电压互感器)，基于实际操作中电流互感器(电流互感器相当于一个恒流源，其工作原理见图3)安全性更高，且更满足作为电源的需求，因此采用电流互感器作为能量采集模块的电力采集器。电流互感器工作原理与变压器类似，在输电线路的火线和零线之间串联电流互感器将大电流变换为小电流，以供采集站内各种设备使用，通过电流互感器上前后绕组的设置实现电流采集，通过分流零件将电流分配至独立的设备，同时，在电流互感器后侧(即连接设备的一侧)应当设置接地线路，以电流互感器内部短路造成设备损坏或其他安全事故，同时基于电流互感器 的特性，在其后侧应当接入安全回路，禁止电流互感器后侧开路(可能造成电流互感器内部发热损毁)。同时为保证在前侧线路(及电网火线零线)断开的时候，采集站能够继续运转，能量采集模块中还设有能量存储模块
2)信息采集模块，针对输电线路的交流电检测，市场上现在已经有了成熟的产品，根据输电线路电压电流大小选择合适的芯片模块即可。由于***采用离线式数据传输方法，因此需要将离散型数据转化为数字化信号以便于存储和传输，其中涉及到信号转变模式、电路设计以及相关硬件设备等问题。
3)用于短距离向无人机传输本地数据的无线发射模块，本***采用了NRF24L01数据通信模块，用以实现节点模块和无人机上中继模块之间的数据通信，主要包括频率发生器、控制器、解调器、晶体振荡器以及功率放大器等。该模块工作温度范围从-40°至85°，能够适应绝大多数的使用环境。
再使用前和使用过程中，需要对NRF24L01的控制单元即单片机进行编程控制，
其部分配置如下：
A：初始化配置，
B：寄存器配置，
…
#define READ_REG 0x00
#define WRITE_REG 0x20
#define RD_RX_PLOAD 0x61
…
#define CONFIG 0x00//寄存器地址配置
#define RF_CH 0x05
#define EN_RXADDR 0x02
…。
其二、建立控制站，该控制站应具备操控无人机、地图显示、无人机追踪、数据分析、任务处理体积远程数据传输功能，该控制站应当根据巡检区域以及无人机控制范围来确定地理位置。
其三、建立中心站，该中心站用于收集控制站上传的数据信息、分析和处理异常数据、存储和传输相关数据、分析电网状态并发送警示信息。
作为中心站，其功能复杂，处理数量庞大，且需要实时对电网状态进行评估，在异常数据出现时能够即时做出判断并发出指定，因此需要稳定的计算机***支持的同时配备专人处理和监察***状况。
其四、在上述***建立的基础上，利用采集站进行节点信息的采集，并将采集获得的数据信息经过筛选之后存储。
其五、在电网各种正常运行状态下，通过采集站或人工采集的方式收集整理相应状态下各监测点正常数据，并整理为相应状态数据的对比文件，该文件中的数据应该包括一些非检测节点的辅助信息数据以更好地综合判断。
如图2中所示，在进行数据编制过程中，应当根据各采集节点的类型分别设立不同的数据文件，指定相应采集表(存储内容包括用于显示的面板数据，以及用于存储的数字化数据)
其六、控制站根据巡检需要指定相应的数据收集周期，在每个数据收集周期内依次或分批利用无人机采集每个采集站的数据信息，并进行进一步分析筛选，同时将数据和筛选结果上传至中心站。其中无人机可采用现有无人机产品进行改造后使用，市场上现有的人无人机已能够实现巡航、拍摄、远程控制等功能，为使无人机能够配合***使用，需要增加存储模块以及无线传输模块，且该无线传输模块应该与步骤一中采集站设定的无线传输模块相配合。与之对应的，依然采用NRF24L01无线传输模块进行数据传输(NEF24L01能够发送数据同时也能够接收数据，利用此功能，可以实现无人机向采集站、控制站或中心站的数据接收和发送)。
控制站需要采集由无人机手的的各采集点监测数据，为实现无人机与控制站之间的信号传输。
其七、中心站接收控制站上传的数据，并进行存储保存，同时根据将实时数据与对比 文件中的数据进行分析比较，筛选异常的数据，并根据数据信息结合电网运行状态对数据节点的状态进行分析判断，并将结果通过短信或其他数据传递方式发送至控制站以及节点维护人员，并进行相关数据存储工作。
其中，中心站进行自动警示功能是利用移动通信模块和软件结合实现。运用VC及VS软件进行程序开发，运用基础类库和可视化框架以及动态链接库将各种数据处理并以可视化界面显示，通过对移动通信模块进行再次开发，配置数据源，通过软件进行相关参数的设置控制，依据条件选择自动发送短信或其他通讯数据。
电网巡检状态模块如图4，首先，利用移动通信模块获取有控制站发送的电网巡检状态文件；巡检状态模块的数据接收单元检测到源数据(包括实时检测数据以及特殊事件对应的临时数据)，即进行分析提取，并依据制定好的数据类型和方式分别导入对应的实时数据文件以及临时数据文件中；***从本地存储单元中获取常态下对应的对比数据(标准数据)，将对比数据和实时数据、临时数据经过比较、分析、判断；个人那句预先设置的正常数据范围等结果设定，若发现异常或错误，即通过移动通信模块发送警示信息至维护人员的移动端或手机。
实际应用过程中，中心站需要向节电维护者的手机或其他移动端上发送警示信息，或者向其他数据中心传输数据。在上述远距离无线通信时，***采用移动通信模块进行远距离数据传输(同步骤六中控制站向中心站传输数据使用的移动通信模块)，模块可以利用GSM和GPRS移动通信技术进行无线数据传输，具备高数据率，可以实现长期在线，分组收发，能够保证中心站即时有效的进行数据传输工作。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (4)
1.一种电网巡检自动警示方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，按照电网区域和巡检计划划分采集片区，根据片区内节点及数据采集点位置建立采集站，该采集站应包括用于供无人机与采集站进行数据交换的平台、实现自供电功能的能量采集模块、信息采集模块、数据存储模块、采集站控制模块。
步骤二，依据片区环境及面积在片区内设置控制站，该控制站具备操控无人机、地图显示、无人机追踪、数据分析、任务处理体积远程数据传输功能。
步骤三，在合适地点建立中心站，该中心站用于收集控制站上传的数据信息、分析和处理异常数据、存储和传输相关数据、分析电网状态并发送警示信息。
步骤四，上述基础之上，在电网各种正常运行状态下，通过采集站收集整理相应状态下各监测点正常数据，并整理为相应状态数据的对比文件，该文件中的数据应该包括一些非检测节点的辅助信息数据以更好地综合判断。
步骤五，控制站根据巡检需要指定相应的数据收集周期，在每个数据收集周期内利用无人机依次或分批采集每个采集站的数据信息，并进行进一步分析筛选，同时将数据和筛选结果上传至中心站。
步骤六，中心站接收控制站上传的数据，并进行存储保存，同时根据将实时数据与对比文件中的数据进行分析比较，筛选异常的数据，并根据数据信息结合电网运行状态对数据节点的状态进行分析判断，并将结果通过短信或其他数据传递方式发送至控制站以及节点维护人员，并进行相关数据存储工作。
2.根据权利要求1所述一种电网巡检自动警示方法，其特征在于，所述步骤一中能量采集模块使用电流互感器，所述能量采集模块还设有能量存储模块。
3.根据权利要求1所述一种电网巡检自动警示方法，其特征在于，所述步骤二和步骤三中进行无线传输的模块，包括用于无人机与采集站或者无人机与控制站之间的NRF24L01短距离无线收发模块，还包括用于控制站和中心站的GSM和GPRS移动通信模块。
4.一种电网巡检自动警示***，其特征在于，包括无人机、采集站、控制站以及中心站，所述采集站、控制站和中心站按照叙述顺序从低到高呈分层关系，即设于巡检区域的中心站下级为该巡检区域内的多个控制站，每个控制站下层有该控制站监控区域的若干采集站，控制站还设有若干无人机以收集相关数据。
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