一种高压架空输电线路电压等级识别系统及方法技术方案

一种高压架空输电线路电压等级识别系统及方法，主要由检测装置和显示装置组成，通过检测装置采集的工频电场强度数据和海拔高度数据并将数据通过无线射频发送到显示装置，显示装置运行的电压等级识别应用程序利用分类器建立电压等级识别模型，并对测试数据进行测试，得到高压架空输电线路的电压等级。本申发明专利技术的高压架空输电线路电压等级识别系统操作简便，可靠性强、实时性高，能够实现快速准确识别，有效解决了现有输电线路安全报警装置不能进行电压等级识别的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高压架空输电线路电压等级识别系统及方法
本专利技术涉及电力
，尤其是一种高压架空输电线路电压等级识别系统及方法。
技术介绍
输电线路在电网中具有重要作用，输电线路的安全稳定运行关系着整个电网稳定，随着经济的不断发展，输电线路输送的电能不断增加，输电线路的保护、监测、安全管理的问题日益凸显，其稳定性面临着巨大挑战，尤其是外力破坏对输电线路的影响。不同电压等级的输电线路具有不同的安全距离，在架空输电线路附近的工程施工需要在安全距离以外进行，因此，需要对架空输电线路进行防外力破坏监测，针对上述问题，架空输电线路的电压等级识别成为亟待解决的问题。目前对输电线路安全距离报警装置主要采用电场检测技术，将电场传感器安装在可能进入到安全距离的人或物体上面，通过电场传感器检测到的电场强度值与安全阈值进行比较，当场强值大于安全阈值进行报警，从而提醒作业人员，避免造成人员事故，同时降低输电线路遭受外力破坏的风险。上述报警装置根据预先设置的电场强度阈值进行报警，然而不同输电线路的安全电场强度阈值不同，现有设备不具有识别电压等级的功能，因此只能在已知电压等级的情况下进行手动切换，增加操作步骤。由于作业人员的误操作、漏操作容易造成识别错误，从而发生事故。目前识别电压等级的方法主要利用多个电场传感器测量电场强度并计算电场强度梯度，将电场强度梯度的变化曲线与不同电压等级的变化曲线进行对比，从而实现电压等级的识别。采用多个电场传感器的电压识别系统部署复杂，且系统功耗高。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高压架空输电线路电压等级识别系统及方法，以解决现有安全距离报警装置不能进行电压等级识别的问题。本专利技术具体采用以下技术方案：一种高压架空输电线电压等级识别系统，所述系统包括检测装置和显示装置，其特征在于：所述检测装置和显示装置均设在高压架空输电线路的最低一相的下方地面；所述检测装置以预定的速度上升，并采集工频电场强度和海拔高度数值；所述检测装置和所述显示装置之间通过无线通信进行交互；所述检测装置包括：工频电场传感器、第一气压传感器、第一MCU微处理器；所述工频电场传感器检测工频电场强度，并将工频电场强度数据发送至所述第一MCU微处理器；所述第一气压传感器检测海拔高度，并将海拔高度数据发送至所述第一MCU微处理器；所述第一MCU微处理器将获取的工频电场强度数据和海拔高度数据发送至所述显示装置；所述显示装置包括：第二MCU微处理器、显示模块、存储模块；所述第二MCU微处理器处理从所述检测装置接收的工频电场强度数据和海拔高度数据，从而识别电压等级；所述显示模块设在所述显示装置表面，且与所述第二MCU微处理器连接，用于显示电压等级识别的结果及检测装置与显示装置之间的高度差；所述存储模块与所述第二MCU处理器连接，存储电压等级识别的结果数据。本专利技术还进一步采用以下优选技术方案：所述检测装置还包括第一通信模块、第一电源模块以及第一备用电池；所述检测装置通过所述第一通信模块与所述显示装置进行通信；所述第一电源模块所述第一MCU微处理器、工频电场传感器、第一气压传感器、第一通信模块以及第一备用电源连接，提供电能；所述第一备用电源在没有接入外接电源时，为所述检测装置内的各个模块供电。所述显示装置还包括第二通信模块、第二气压传感器、按键、第二电源模块以及第二备用电池；所述显示装置通过所述第二通信模块与所述检测装置进行通信；所述第二气压传感器与所述第二MCU微处理器连接，采集所述显示装置所在的海拔高度数据并在所述显示模块中进行显示；所述按键设在所述显示装置的表面，且与所述第二MCU处理器连接，通过所述按键对显示装置和检测装置的运行状态进行控置；所述第二电源模块与所述第二MCU微处理器、第二通信模块、显示模块、第二气压传感器以及所述第二备用电池连接，提供电能；所述第二备用电源在没有接入外接电源时，为所述显示装置内的各个模块供电。所述第一电源模块和第二电源模块均外接5V直流充电器。当所述检测装置和显示装置的高度差达到预定差时，所述检测装置停止移动和检测。在所述第二MCU微处理器中安装有已训练好的电压等级识别模型。所述电压等级识别模型通过对已知电压等级的工频电场数据和海拔高度数据，基于神经网络进行训练获得。一种根据前述的基于高压架空输电线路电压等级识别系统的高压架空输电线路电压等级识别方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：在已知电压等级的不同高压架空输电线路的下方设置所述检测装置和显示装置，所述检测装置以预定的速度向上移动并采集不同电压等级的工频电场强度数据和海拔高度数据；步骤2：根据在所述步骤1中采集的工频电场强度数据和海拔高度数据建立电压等级识别模型；步骤3：将建立好的电压识别等级模型移植到所述第二MCU微处理器；步骤4：将检测装置和显示装置放置在需要检测电压等级的高压架空输电线路的最低一相的下方地面，打开检测装置和显示装置电源，通过显示装置上的按键控制显示装置和检测装置进入运行状态；步骤5：显示装置的第二MCU微处理器获取第二气压传感器的海拔高度数据并保存在存储模块；步骤6：检测装置以预定的速度向上移动，通过第一气压传感器和工频电场传感器每秒获取N组海拔高度数据和与海拔高度处对应的工频电场强度数据，并将获取的传感数据通过第一通信模块实时发送到显示装置；步骤7：显示装置接收到检测装置发送的工频电场数据和海拔高度数据，并通过显示模块显示检测装置与显示装置的高度差，当高度差达到预定值时检测装置停止移动和采集数据；步骤8：第二MCU微处理器根据电压等级识别模型，对所述步骤7中采集的工频电场强度数据和海拔高度数据进行处理；步骤9：第二MCU微处理器将处理结果传送给显示模块进行显示，或者通过第二通信模块将处理结果传送给其他需要使用所述处理结果的设备；步骤10：通过显示装置上的停止按键控制显示装置进入休眠状态，同时将停止指令通过第二通信模块发送到检测装置，检测装置接收到停止指令后控制第一供电模块断开工频电场传感器与气压传感器的电源，并进入休眠状态。在所述步骤1中，在每个电压等级下重复采集M组数据，并对数据进行滤波和分组，其中一半作为电压等级识别模型中分类器的训练集，另一半作为测试集。所述步骤2包括以下步骤：步骤201：对所述步骤1中采集的电场数据和高度数据进行标记；步骤202：对训练集提取电场随着海拔高度差变化曲线作为特征，构造多层神经网络建立识别不同电压等级的电场与高度差变化特征的分类器；步骤203：对训练集进行重复训练，直到分类器的识别准确率在90％以上；步骤204：将测试集代入到电压等级识别模型，验证识别的准确率，如果准确率高于90％，执行所述步骤3；否则重新执行步骤1以及步骤201-步骤203，直到测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压架空输电线电压等级识别系统，所述系统包括检测装置和显示装置，其特征在于：/n所述检测装置和显示装置均设在高压架空输电线路的最低一相的下方地面；所述检测装置以预定的速度上升，并采集工频电场强度和海拔高度数值；/n所述检测装置和所述显示装置之间通过无线通信进行交互；/n所述检测装置包括：工频电场传感器、第一气压传感器、第一MCU微处理器；/n所述工频电场传感器检测工频电场强度，并将工频电场强度数据发送至所述第一MCU微处理器；/n所述第一气压传感器检测海拔高度，并将海拔高度数据发送至所述第一MCU微处理器；/n所述第一MCU微处理器将获取的工频电场强度数据和海拔高度数据发送至所述显示装置；/n所述显示装置包括：第二MCU微处理器、显示模块、存储模块；/n所述第二MCU微处理器处理从所述检测装置接收的工频电场强度数据和海拔高度数据，从而识别电压等级；/n所述显示模块设在所述显示装置表面，且与所述第二MCU微处理器连接，用于显示电压等级识别的结果及检测装置与显示装置之间的高度差；/n所述存储模块与所述第二MCU处理器连接，存储电压等级识别的结果数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种高压架空输电线电压等级识别系统，所述系统包括检测装置和显示装置，其特征在于：
所述检测装置和显示装置均设在高压架空输电线路的最低一相的下方地面；所述检测装置以预定的速度上升，并采集工频电场强度和海拔高度数值；
所述检测装置和所述显示装置之间通过无线通信进行交互；
所述检测装置包括：工频电场传感器、第一气压传感器、第一MCU微处理器；
所述工频电场传感器检测工频电场强度，并将工频电场强度数据发送至所述第一MCU微处理器；
所述第一气压传感器检测海拔高度，并将海拔高度数据发送至所述第一MCU微处理器；
所述第一MCU微处理器将获取的工频电场强度数据和海拔高度数据发送至所述显示装置；
所述显示装置包括：第二MCU微处理器、显示模块、存储模块；
所述第二MCU微处理器处理从所述检测装置接收的工频电场强度数据和海拔高度数据，从而识别电压等级；
所述显示模块设在所述显示装置表面，且与所述第二MCU微处理器连接，用于显示电压等级识别的结果及检测装置与显示装置之间的高度差；
所述存储模块与所述第二MCU处理器连接，存储电压等级识别的结果数据。


2.根据权利要求1所述的高压架空输电线电压等级识别系统，其特征在于：
所述检测装置还包括第一通信模块、第一电源模块以及第一备用电池；
所述检测装置通过所述第一通信模块与所述显示装置进行通信；
所述第一电源模块与所述第一MCU微处理器、工频电场传感器、第一气压传感器、第一通信模块以及第一备用电源连接，提供电能；
所述第一备用电源在没有接入外接电源时，为所述检测装置内的各个模块供电。


3.根据权利要求1所述的高压架空输电线电压等级识别系统，其特征在于：
所述显示装置还包括第二通信模块、第二气压传感器、按键、第二电源模块以及第二备用电池；
所述显示装置通过所述第二通信模块与所述检测装置进行通信；
所述第二气压传感器与所述第二MCU微处理器连接，采集所述显示装置所在的海拔高度数据并在所述显示模块中进行显示；
所述按键设在所述显示装置的表面，且与所述第二MCU处理器连接，通过所述按键对显示装置和检测装置的运行状态进行控置；
所述第二电源模块与所述第二MCU微处理器、第二通信模块、显示模块、第二气压传感器以及所述第二备用电池连接，提供电能；
所述第二备用电源在没有接入外接电源时，为所述显示装置内的各个模块供电。


4.根据权利要求1-3任意一项所述的高压架空输电线电压等级识别系统，其特征在于：
所述第一电源模块和第二电源模块均外接5V直流充电器。


5.根据权利要求1-3任意一项所述的高压架空输电线电压等级识别系统，其特征在于：
当所述检测装置和显示装置的高度差达到预定差时，所述检测装置停止移动和检测。


6.根据权利要求1所述的高压架空输电线电压等级识别系统，其特征在于：
在所述第二MCU微处理器中安装有已训练好的电压等级识别模型。


7.根据权利要求6所述的高压架空输电线电压等级识别系统，其特征在于：
所述电压等级识别模型通过对已知电压等级的工频电场数据和海拔高度数据，基于神经网络进行训练获得。


8.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：方刚，平学良，王文瑞，沈海平，钱磊，苏沛华，鲁方林，高杨德，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司无锡供电分公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32