CN114971173A - 基于物联网技术的输电全景智慧管控平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于物联网技术的输电全景智慧管控平台，涉及电力安全技术领域，包括接触采集模块、管控中心、负荷分析模块、电力监测模块以及风险评估模块；管控中心接收到接触采集模块上传的接触信息后，以线路为单位对接触信息进行分类，并通过接触分析模块对每一线路的接触信息进行损耗分析，得到接触损耗信息；负荷分析模块用于根据接触损耗信息对线路进行负荷系数评估；若负荷系数大于负载阈值，则生成线路更换指令至基层人员，以提醒基层人员更换输电线路导线和连接金具，避免线路老化、破损引发的电力安全事故；管控中心用于根据负荷系数确定对应线路的输电容量阈值，有序开展动态增容或减容，避免线路超载损坏，提高输电安全。

Description

基于物联网技术的输电全景智慧管控平台

技术领域

本发明涉及电力安全技术领域，具体是基于物联网技术的输电全景智慧管控平台。

背景技术

近年来，我国输电线路建设速度越来越快，输电精益化管理要求越来越高。输电线路作为电网安全运行重要的环节之一，线路的安全运行和维护至关重要。

而外界环境和各种自然灾害(例如：台风、地震、雷电、覆冰、山火等)对输电网络往往造成不小的破坏，例如引发风偏放电、断线、倒塌等事故；评估自然灾害破坏情况，根据不同设备对自然灾害抵抗能力给出危险等级是减少自然灾害对输电网络危害，提高设备安全性的重要举措；为此，本发明提出基于物联网技术的输电全景智慧管控平台。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出基于物联网技术的输电全景智慧管控平台。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出基于物联网技术的输电全景智慧管控平台，包括接触采集模块、管控中心、负荷分析模块、电力监测模块以及风险评估模块；

所述接触采集模块用于全天候感知导线和连接金具的温度及周围气象信息，并通过自组网将相关接触信息进行汇集上传至管控中心；

所述管控中心接收到接触采集模块上传的接触信息后，以线路为单位对接触信息进行分类，并通过接触分析模块对每一线路的接触信息进行损耗分析，得到接触损耗信息并将接触损耗信息打上时间戳存储至数据库；

所述负荷分析模块用于根据数据库中存储的带有时间戳的接触损耗信息对线路进行负荷系数评估；若负荷系数CF大于负载阈值，则生成线路更换指令至基层人员，以提醒基层人员更换输电线路导线和连接金具；

所述负荷分析模块用于将对应线路的负荷系数CF传输至管控中心，所述管控中心用于根据负荷系数CF确定对应线路的输电容量阈值；

所述电力监测模块用于实时侦测采集输电线路导线上的异常放电行波电流；当侦测到异常放电行波电流时，生成异常分析信号至风险评估模块；响应于异常分析信号，所述风险评估模块用于调取对应线路的当前接触信息以及历史检修数据进行融合分析，智能评估对应线路的风险等级。

进一步地，所述接触分析模块的具体分析步骤如下：

以24小时为一个周期，周期性将接收到的接触信息进行统合，建立对应接触参数随时间变化的曲线图；其中接触参数包括导线温度、连接金具温度以及环境温度、湿度、风速、雨量和日照强度；

将接触信息中的各个接触参数与对应的参数阈值相比较；若接触参数≥对应的参数阈值，则在对应的曲线图中截取对应的曲线段并标注为红色，记为损耗曲线段；针对同一曲线图，统计损耗曲线段的数量为C1；

将损耗曲线段对时间进行积分得到损耗参考能量C2；利用公式Cs＝C1×a1+C2×a2计算得到对应接触参数的损耗指数Cs，其中a1、a2均为系数因子；将所有接触参数的损耗指数进行合并，得到接触损耗信息。

进一步地，所述负荷分析模块的具体评估步骤为：

获取接触损耗信息中的各个接触参数的损耗指数，结合数据库中存储的各接触参数对线路负荷的影响因子，计算得到对应线路的负荷单值Wi；若Wi≥负荷阈值，则反馈超负荷信号至负荷分析模块；

统计对应线路的负荷总周期为F1，将所有的负荷单值进行求和得到负荷总值FZ；统计超负荷信号的出现次数为P1；截取相邻超负荷信号间的时间段为负荷缓冲时段；统计每个负荷缓冲时段内的周期数为Li；

统计Li小于预设第一数量的出现次数为P2，将对应Li与预设第一数量的差值求和得到差缓值CZ；利用公式CH＝P2×g1+CZ×g2计算得到差缓系数CH，其中g1、g2为系数因子；利用公式CF＝F1×g3+FZ×g4+P1×g5+CH×g6计算得到对应线路的负荷系数CF，其中g3、g4、g5、g6为系数因子。

进一步地，对应的输电容量阈值的获取方法为：

所述数据库内存储有负荷系数范围与输电容量阈值的映射关系表；

首先确定负荷系数CF在映射关系表中位于的负荷系数区间，获取该负荷系数区间对应的输电容量阈值并标记为调配容量；所述管控中心用于驱动供电调配模块将对应线路的输电容量调整至调配容量。

进一步地，其中所述接触分析模块还包括：

将导线温度和连接金具温度与对应的极限温度阈值相比较；若导线温度或连接金具温度大于对应的极限温度阈值，则生成温度预警信号；

所述管控中心接收到温度预警信号后对温度超限的输电线路发热点进行定位，并驱动报警模块发出警报。

进一步地，所述风险评估模块的具体分析步骤为：

当接收到异常分析信号，调取对应线路的当前接触信息，计算得到对应线路的接触影响系数JC；调取对应线路的负荷系数CF；

调取对应线路的历史检修数据；在预设时间段内，统计对应线路的检修次数为J1；将最近一次检修时刻与***当前时刻进行时间差计算得到缓冲时长HT；利用公式FX＝(JC×a3+J1×a4+CF×a5)×HT计算得到对应线路的风险值FX；其中a3、a4、a5为系数因子。

进一步地，所述风险评估模块还包括：根据风险值FX制定相应检修消缺策略；所述数据库存储有风险值范围与检修消缺策略的映射关系表。

进一步地，接触影响系数JC的计算方法为：

获取对应线路的当前接触信息，将各项接触参数的数值与数据库中存储的对应接触参数的安全数据进行对比，得到对应接触参数的数据差值；

获取大于零的各接触参数的数据差值，结合数据库中存储的各接触参数对线路负荷的影响因子，计算得到对应线路的接触影响系数JC。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中所述管控中心接收到接触采集模块上传的接触信息后，以线路为单位对接触信息进行分类，并通过接触分析模块对每一线路的接触信息进行损耗分析，得到接触损耗信息并将接触损耗信息打上时间戳存储至数据库；所述负荷分析模块用于根据数据库中存储的带有时间戳的接触损耗信息对线路进行负荷系数评估；若负荷系数CF大于负载阈值，则生成线路更换指令至基层人员，以提醒基层人员更换输电线路导线和连接金具，避免线路老化、破损引发的电力安全事故；

2、本发明中所述负荷分析模块用于将对应线路的负荷系数CF传输至管控中心，所述管控中心用于根据负荷系数CF确定对应线路的输电容量；所述管控中心用于驱动供电调配模块将对应线路的输电容量调整至对应的输电容量阈值；本发明能够根据对应线路的负荷系数CF指导供电调配模块合理调配线路输送容量，有序开展动态增容或减容，避免线路超载损坏，提高输电安全；

3、本发明中所述电力监测模块用于实时侦测采集输电线路导线上的异常放电行波电流；当侦测到异常放电行波电流时，生成异常分析信号至风险评估模块；响应于异常分析信号，所述风险评估模块用于调取对应线路的当前接触信息以及历史检修数据进行融合分析，计算得到对应线路的风险值FX；根据风险值FX制定相应检修消缺策略，为调度电网方式安排提供依据；有效提高检修效率，消弭线路隐患，实现资源分配利用最大化。

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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明基于物联网技术的输电全景智慧管控平台的***框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，基于物联网技术的输电全景智慧管控平台，包括接触采集模块、管控中心、接触分析模块、数据库、负荷分析模块、供电调配模块、报警模块、电力监测模块以及风险评估模块；

接触采集模块为安装于输电线路导线、耐张线夹、接续管、引流板等处的低功耗监测传感器组，用于全天候感知导线和连接金具的温度及周围气象信息，并通过自组网将相关接触信息进行汇集上传至管控中心；

其中监测传感器组包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器、雨量传感器以及日照强度传感器；接触信息为导线和连接金具的温度及周围气象信息；周围气象信息包括环境温湿度、风速、雨量及日照强度等；

管控中心接收到接触采集模块上传的接触信息后，以线路为单位对接触信息进行分类，并通过接触分析模块对每一线路的接触信息进行损耗分析，得到接触损耗信息并将接触损耗信息打上时间戳存储至数据库；

接触分析模块的具体分析步骤如下：

以24小时为一个周期，周期性将接收到的接触信息进行统合，建立对应接触参数随时间变化的曲线图；其中接触参数包括导线温度、连接金具温度以及环境温度、湿度、风速、雨量、日照强度等；

将接触信息中的各个接触参数与对应的参数阈值相比较；若接触参数≥对应的参数阈值，则在对应的曲线图中截取对应的曲线段并标注为红色，记为损耗曲线段；

针对同一曲线图，统计损耗曲线段的数量为C1；将损耗曲线段对时间进行积分得到损耗参考能量C2；将损耗曲线段的数量、损耗参考能量进行归一化处理并取其数值；利用公式Cs＝C1×a1+C2×a2计算得到对应接触参数的损耗指数Cs，其中a1、a2均为系数因子；

将所有接触参数的损耗指数进行合并，得到接触损耗信息；

负荷分析模块与数据库相连接，用于对数据库中存储的带有时间戳的接触损耗信息对线路进行负荷系数评估，具体评估步骤为：

获取接触损耗信息中的各个接触参数的损耗指数，结合数据库中存储的各接触参数对线路负荷的影响因子，计算对应线路的负荷单值并标记为Wi；其中接触损耗信息以24小时为一个周期，i表示第i个周期；

统计对应线路的负荷总周期为F1，将所有的负荷单值进行求和得到负荷总值FZ；将负荷单值Wi与负荷阈值相比较；若Wi≥负荷阈值，则反馈超负荷信号至负荷分析模块；统计超负荷信号的出现次数为P1；

截取相邻超负荷信号间的时间段为负荷缓冲时段；统计每个负荷缓冲时段内的周期数为Li；将Li与预设第一数量相比较；统计Li小于预设第一数量的出现次数为P2，当Li小于预设第一数量时，获取Li与预设第一数量的差值并求和得到差缓值CZ；利用公式CH＝P2×g1+CZ×g2计算得到差缓系数CH，其中g1、g2为系数因子；

将负荷总周期、负荷总值、超负荷信号的出现次数以及差缓系数进行归一化处理并取其数值，利用公式CF＝F1×g3+FZ×g4+P1×g5+CH×g6计算得到对应线路的负荷系数CF，其中g3、g4、g5、g6为系数因子；

负荷分析模块用于将对应线路的负荷系数CF传输至管控中心，管控中心用于根据负荷系数CF确定对应线路的输电容量；具体为：

数据库内存储有负荷系数范围与输电容量阈值的映射关系表；

首先确定负荷系数CF在映射关系表中位于的负荷系数区间，获取该负荷系数区间对应的输电容量阈值并标记为调配容量；

管控中心用于将调配容量与对应线路的当前输电容量相比较，若不一致，则驱动供电调配模块将对应线路的输电容量调整至调配容量；本发明能够根据对应线路的负荷系数CF指导供电调配模块合理调配线路输送容量，有序开展动态增容或减容，避免线路超载损坏，提高输电安全；

其中，管控中心还用于：将负荷系数CF与负载阈值相比较；若CF大于负载阈值，则生成线路更换指令至基层人员，以提醒基层人员更换输电线路导线和连接金具，避免线路老化、破损引发的电力安全事故；其中输电线路导线和连接金具更换后，负荷系数CF归零重新计算；

其中接触分析模块还包括：将导线温度和连接金具温度与对应的极限温度阈值相比较；若导线温度或连接金具温度大于对应的极限温度阈值，则生成温度预警信号；

接触分析模块用于将温度预警信号反馈至管控中心，管控中心接收到温度预警信号后对温度超限的输电线路发热点进行定位，并驱动报警模块发出警报，以帮助基层人员实时掌控超载线路、老旧线路运行状态，指导开展精准运维；

电力监测模块为安装在输电线路上的异常状态监测终端，用于实时侦测采集输电线路导线上的异常放电行波电流；当侦测到异常放电行波电流时，生成异常分析信号至风险评估模块；异常分析信号携带有对应线路标识；

响应于异常分析信号，风险评估模块用于调取对应线路的当前接触信息以及历史检修数据进行融合分析，智能评估对应线路的风险等级；并根据风险等级辅助制定检修消缺策略，为调度电网方式安排提供依据；具体分析步骤为：

当接收到异常分析信号，调取对应线路的当前接触信息；将各项接触参数的数值与数据库中存储的对应接触参数的安全数据进行对比，得到对应接触参数的数据差值；

获取大于零的各接触参数的数据差值，结合数据库中存储的各接触参数对线路负荷的影响因子，计算得到对应线路的接触影响系数JC；

调取对应线路的负荷系数CF；调取对应线路的历史检修数据；在预设时间段内，统计对应线路的检修次数为J1；将最近一次检修时刻与***当前时刻进行时间差计算得到缓冲时长HT；

利用公式FX＝(JC×a3+J1×a4+CF×a5)×HT计算得到对应线路的风险值FX；其中a3、a4、a5为系数因子；

根据风险值FX制定相应检修消缺策略；数据库存储有风险值范围与检修消缺策略的映射关系表；其中风险值FX越大，则对应检修消缺策略等级越高，即投入的检修消缺资源的规格数量越多，筹措的时限越短；有效提高检修效率，消弭线路隐患，实现资源分配利用最大化。

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

本发明的工作原理：

基于物联网技术的输电全景智慧管控平台，在工作时，接触采集模块用于全天候感知导线和连接金具的温度及周围气象信息，并通过自组网将相关接触信息进行汇集上传至管控中心，管控中心接收到接触采集模块上传的接触信息后，以线路为单位对接触信息进行分类，并通过接触分析模块对每一线路的接触信息进行损耗分析，得到接触损耗信息并将接触损耗信息打上时间戳存储至数据库；负荷分析模块用于根据数据库中存储的带有时间戳的接触损耗信息对线路进行负荷系数评估；若负荷系数CF大于负载阈值，则生成线路更换指令至基层人员，以提醒基层人员更换输电线路导线和连接金具，避免线路老化、破损引发的电力安全事故；

负荷分析模块用于将对应线路的负荷系数CF传输至管控中心，管控中心用于根据负荷系数CF确定对应线路的输电容量；数据库内存储有负荷系数范围与输电容量阈值的映射关系表；管控中心用于驱动供电调配模块将对应线路的输电容量调整至对应的输电容量阈值；本发明能够根据对应线路的负荷系数CF指导供电调配模块合理调配线路输送容量，有序开展动态增容或减容，避免线路超载损坏，提高输电安全；

电力监测模块用于实时侦测采集输电线路导线上的异常放电行波电流；当侦测到异常放电行波电流时，生成异常分析信号至风险评估模块；响应于异常分析信号，风险评估模块用于调取对应线路的当前接触信息以及历史检修数据进行融合分析，计算得到对应线路的风险值FX；根据风险值FX制定相应检修消缺策略，为调度电网方式安排提供依据；有效提高检修效率，消弭线路隐患，实现资源分配利用最大化。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.基于物联网技术的输电全景智慧管控平台，其特征在于，包括接触采集模块、管控中心、负荷分析模块、电力监测模块以及风险评估模块；

所述接触采集模块用于全天候感知导线和连接金具的温度及周围气象信息，并通过自组网将相关接触信息进行汇集上传至管控中心；

所述管控中心接收到接触采集模块上传的接触信息后，以线路为单位对接触信息进行分类，并通过接触分析模块对每一线路的接触信息进行损耗分析，得到接触损耗信息并将接触损耗信息打上时间戳存储至数据库；

所述负荷分析模块用于根据数据库中存储的带有时间戳的接触损耗信息对线路进行负荷系数评估；若负荷系数CF大于负载阈值，则生成线路更换指令至基层人员，以提醒基层人员更换输电线路导线和连接金具；

所述负荷分析模块用于将对应线路的负荷系数CF传输至管控中心，所述管控中心用于根据负荷系数CF确定对应线路的输电容量阈值；

所述电力监测模块用于实时侦测采集输电线路导线上的异常放电行波电流；当侦测到异常放电行波电流时，生成异常分析信号至风险评估模块；

响应于异常分析信号，所述风险评估模块用于调取对应线路的当前接触信息以及历史检修数据进行融合分析，智能评估对应线路的风险等级。

2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的输电全景智慧管控平台，其特征在于，所述接触分析模块的具体分析步骤如下：

以24小时为一个周期，周期性将接收到的接触信息进行统合，建立对应接触参数随时间变化的曲线图；其中接触参数包括导线温度、连接金具温度以及环境温度、湿度、风速、雨量和日照强度；

将接触信息中的各个接触参数与对应的参数阈值相比较；若接触参数≥对应的参数阈值，则在对应的曲线图中截取对应的曲线段并标注为红色，记为损耗曲线段；针对同一曲线图，统计损耗曲线段的数量为C1；

将损耗曲线段对时间进行积分得到损耗参考能量C2；利用公式Cs＝C1×a1+C2×a2计算得到对应接触参数的损耗指数Cs，其中a1、a2均为系数因子；将所有接触参数的损耗指数进行合并，得到接触损耗信息。

3.根据权利要求2所述的基于物联网技术的输电全景智慧管控平台，其特征在于，所述负荷分析模块的具体评估步骤为：

获取接触损耗信息中的各个接触参数的损耗指数，结合数据库中存储的各接触参数对线路负荷的影响因子，计算得到对应线路的负荷单值Wi；若Wi≥负荷阈值，则反馈超负荷信号至负荷分析模块；

统计对应线路的负荷总周期为F1，将所有的负荷单值进行求和得到负荷总值FZ；统计超负荷信号的出现次数为P1；截取相邻超负荷信号间的时间段为负荷缓冲时段；统计每个负荷缓冲时段内的周期数为Li；

统计Li小于预设第一数量的出现次数为P2，将对应Li与预设第一数量的差值求和得到差缓值CZ；利用公式CH＝P2×g1+CZ×g2计算得到差缓系数CH，其中g1、g2为系数因子；利用公式CF＝F1×g3+FZ×g4+P1×g5+CH×g6计算得到对应线路的负荷系数CF，其中g3、g4、g5、g6为系数因子。

4.根据权利要求3所述的基于物联网技术的输电全景智慧管控平台，其特征在于，对应的输电容量阈值的获取方法为：

所述数据库内存储有负荷系数范围与输电容量阈值的映射关系表；

首先确定负荷系数CF在映射关系表中位于的负荷系数区间，获取该负荷系数区间对应的输电容量阈值并标记为调配容量；所述管控中心用于驱动供电调配模块将对应线路的输电容量调整至调配容量。

5.根据权利要求2所述的基于物联网技术的输电全景智慧管控平台，其特征在于，其中所述接触分析模块还包括：

将导线温度和连接金具温度与对应的极限温度阈值相比较；若导线温度或连接金具温度大于对应的极限温度阈值，则生成温度预警信号；

所述管控中心接收到温度预警信号后对温度超限的输电线路发热点进行定位，并驱动报警模块发出警报。

6.根据权利要求3所述的基于物联网技术的输电全景智慧管控平台，其特征在于，所述风险评估模块的具体分析步骤为：

当接收到异常分析信号，调取对应线路的当前接触信息，计算得到对应线路的接触影响系数JC；调取对应线路的负荷系数CF；

调取对应线路的历史检修数据；在预设时间段内，统计对应线路的检修次数为J1；将最近一次检修时刻与***当前时刻进行时间差计算得到缓冲时长HT；利用公式FX＝(JC×a3+J1×a4+CF×a5)×HT计算得到对应线路的风险值FX；其中a3、a4、a5为系数因子。

7.根据权利要求6所述的基于物联网技术的输电全景智慧管控平台，其特征在于，所述风险评估模块还包括：根据风险值FX制定相应检修消缺策略；所述数据库存储有风险值范围与检修消缺策略的映射关系表。

8.根据权利要求6所述的基于物联网技术的输电全景智慧管控平台，其特征在于，接触影响系数JC的计算方法为：

获取对应线路的当前接触信息，将各项接触参数的数值与数据库中存储的对应接触参数的安全数据进行对比，得到对应接触参数的数据差值；

获取大于零的各接触参数的数据差值，结合数据库中存储的各接触参数对线路负荷的影响因子，计算得到对应线路的接触影响系数JC。

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