【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统临电预警，具体地说，涉及一种输电走廊临电预警装备系统。
技术介绍
1、由于电力系统多种输电线路分布较广泛，结合目前城市化进程的加快，占地面积大、子项工程多、施工紧急的城市运维、工程建设逐渐增加，诸如大型塔吊、吊臂车、升降车等施工车辆使用频率大幅增加，电力设施35kv、110kv、220kv、500kv线路，存在横跨建筑工程施工现场可能性，作为非电网企业的施工车辆对线路风险和保护意识不足，一旦作业范围外扩，极有可能造成输电线路故障、现场人身安全隐患及保供电事故。
2、应用临电预警技术，对复杂输电线路下的施工车辆装载临电预警装置，并在塔吊、吊臂车、升降车工作过程中实时检测周围电场情况，对靠近安全距离进行实时预警，将有效提高现场临电监控水平，保护电网线路及现场作业人员安全具有重要意义。
3、临电预警技术目前主要在智能临电预警安全帽产品中应用。主要适用在配网场景下，当佩戴安全帽的人员靠近带电体时，通过临电预警技术形成临电预警算法，实现临电预警功能，实时提醒人员靠近带电体。但鉴于其使用场景较单一，无法覆盖电力系统复杂输电走廊的多种输电线路场景并实现临电预警功能。鉴于此，我们提出了一种输电走廊临电预警装备系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种输电走廊临电预警装备系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述技术问题的解决，本专利技术的目的之一在于，提供了一种预警系统，所述预警系统包括预警传感群、惯性导航系统、预警
3、所述预警传感群用于获取施工车辆吊臂位移前后姿态数据与位置数据，获取施工车辆吊臂位移前后的电场数据；
4、所述惯性导航系统用于获取施工车辆吊臂位移前后姿态数据与位置数据，最终判断施工车辆吊臂的实际位置；
5、所述预警范围矫正系统主要通过电场传感器、姿态传感器、气压传感器、温湿度传感器等多维数据对电场进行矫正，从而保证电场采集稳定性；
6、所述报警系统用于通过通讯单元lora模块与预警传感群进行预警信息交互，当预警传感群达到预警阈值，触发报警系统，可实现预警与施工车辆的机械联动。
7、结合上述预警传感群及报警系统，可实现施工车辆吊臂、车斗等作为传感器进行电场预警，实现预警与施工车辆机械联动的人机交互功能。
8、作为本技术方案的进一步改进，所述预警传感群在应用过程中，将预警传感群安装在施工车辆吊臂、车斗位置，通过电场传感器、气压传感器、姿态传感器获取施工车辆吊臂接近带电体的电场数据，获取施工车辆吊臂位移前后的姿态数据与位置数据，获取施工车辆吊臂的高度数据，形成临电预警数据及算法。
9、作为本技术方案的进一步改进，所述惯性导航系统主要由gps、姿态传感器、气压传感器构成；
10、gps主要是通过定位形成电子围栏，提供施工车辆吊臂、车斗的绝对位置数据；
11、姿态传感器、气压传感器主要是获取施工车辆吊臂、车斗的位移数据及位置数据；
12、基于gps定位的施工车辆吊臂、车斗的绝对位置数据，通过姿态传感器、气压传感器数据获取的位移变化量判断施工车辆吊臂、车斗的实际位置，从而通过姿态、气压、定位等多数据融合消除误差，实现对施工车辆吊臂、车斗位置矫正，gps定位及空间定位功能。
13、作为本技术方案的进一步改进，所述惯性导航系统主要是通过对传感器的空间姿态进行实时计算，将加速度转换至导航坐标系(n系)中进行二次积分，分别获得空间速度与位置；具体为：
14、首先使用四元数q＝[q0 q1 q2 q3]t作为姿态表示方法，使用一阶近似对四元数微分方程求数值解，可得离散化的四元数更新方程：
15、
16、式中，qk-1为更新前的姿态数据，qk为更新后的姿态数据，ω＝[ωx ωy ωz]为陀螺仪采集到的三轴角速度数据，i4×4为4×4矩阵，t为采样周期；利用上式计算后再将其归一化，即完成了通过陀螺仪数据更新姿态；
17、将加速度计数据由载体坐标系(b系)转换至导航坐标系(n系)，减去重力向量后即可得到空间中的运动加速度：
18、
19、其中，a为运动加速度，左上标n/b表示向量所处的坐标系，gn为当地重力加速度模值；为由b系到n系的方向余弦矩阵，其可通过四元数表示为：
20、
21、之后，即可对加速度na进行二次积分，分别得到空间速度nv与位置np。
22、作为本技术方案的进一步改进，所述惯性导航系统中，还通过扩展卡尔曼滤波算法对系统中各个变量的误差进行估计；具体为：
23、首先定义5维的状态向量：
24、
25、其中包含了姿态估计误差δφ，n系中的速度误差δv和位置误差δp，以及b系中的陀螺仪偏移δω和加速度偏移δa，均为三维向量；为了方便利用测量进行更新，此处姿态误差使用欧拉角进行表示，在对姿态进行误差修正时，将-δφ/t代入式(1)即可；
26、写出系统状态更新方程：
27、
28、
29、式中，为更新后的状态向量，k为第k次采样，ωk为系统噪声，φk为系统状态矩阵，i与0均为3×3矩阵，[nak×]为向量nak对应的叉乘矩阵：
30、
31、之后，系统状态即可随着传感器采样进行迭代更新，直到获得测量值；
32、测量值有：(1)零速检测获得的δω测量值；(2)零速更新获得的δv；(3)启发式偏移清除获得的测量值；(4)气压计数据获得的δp(3)测量值；依据上述顺序，写出包含所有量的测量矩阵h：
33、
34、通过上述公式，利用卡尔曼滤波原理对系统状态进行估计，将所得的误差值从惯性导航系统所得数据中减去，即可得到系统的最终估计值，从而消除误差，实现准确定位。
35、作为本技术方案的进一步改进，基于电场传感器处于静止时，传感器与带电体具有固定的位置距离且稳定的电场特性，但鉴于电场传感器安装在施工车辆吊臂、车斗上应用，存在机械振动、作业动态移动以及受温湿度变化影响，会造成电场值偏差，故所述预警范围矫正系统通过姿态传感器、气压传感器、温湿度传感器获取电场传感器位置的三维空间坐标系，取得位移变化量，并通过消除位移量，矫正电场值，获得稳定电场，从而实现在雨天、故障情况下预警范围矫正功能。
36、作为本技术方案的进一步改进，所述预警范围矫正系统应用过程中，基于获取施工车辆吊臂的实际位置及施工车辆吊臂位移前后的电场数据，通过预警范围矫正系统对吊臂距离带电体位移变化量进行修正，从而保证电场采集的稳定性；
37、实时电场通过三维正交平板电场传感器采集而来，电场传感器感应电场的方式可以等效为三组正交平板的电容充放电的过程；其中，一组平板的充放电压过程如下式：
38、
39、式中，v0为电容初始电压，ve为电容的终本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种输电走廊临电预警装备系统，其特征在于：包括一种预警系统，所述预警系统包括预警传感群、惯性导航系统、预警范围矫正系统和报警系统四个部分；
2.根据权利要求1所述的输电走廊临电预警装备系统，其特征在于：所述预警传感群在应用过程中，将预警传感群安装在施工车辆吊臂、车斗位置，通过电场传感器、气压传感器、姿态传感器获取施工车辆吊臂接近带电体的电场数据，获取施工车辆吊臂位移前后的姿态数据与位置数据，获取施工车辆吊臂的高度数据，形成临电预警数据及算法。
3.根据权利要求2所述的输电走廊临电预警装备系统，其特征在于：所述惯性导航系统主要由GPS、姿态传感器、气压传感器构成；
4.根据权利要求3所述的输电走廊临电预警装备系统，其特征在于：所述惯性导航系统主要是通过对传感器的空间姿态进行实时计算，将加速度转换至导航坐标系——n系中进行二次积分，分别获得空间速度与位置；具体为：
5.根据权利要求4所述的输电走廊临电预警装备系统，其特征在于：所述惯性导航系统中，还通过扩展卡尔曼滤波算法对系统中各个变量的误差进行估计；具体为：
6.根据权
7.根据权利要求6所述的输电走廊临电预警装备系统，其特征在于：所述预警范围矫正系统应用过程中，基于获取施工车辆吊臂的实际位置及施工车辆吊臂位移前后的电场数据，通过预警范围矫正系统对吊臂距离带电体位移变化量进行修正，从而保证电场采集的稳定性；
8.根据权利要求7所述的输电走廊临电预警装备系统，其特征在于：所述预警范围矫正系统基于卡尔曼滤波技术，实现对采集到的电场值进行矫正；其滤波步骤如下：
9.根据权利要求8所述的输电走廊临电预警装备系统，其特征在于：还包括一种多预警系统互联方式，主要是由预警系统、集中器、监控平台构成；
10.根据权利要求9所述的输电走廊临电预警装备系统，其特征在于：所述多预警系统互联方式中，基于上述预警系统，根据电场传感器获取施工车辆吊臂的电场数据，实现输电线路空间安全作业距离范围划定时，其划定思路为：
...【技术特征摘要】
1.一种输电走廊临电预警装备系统，其特征在于：包括一种预警系统，所述预警系统包括预警传感群、惯性导航系统、预警范围矫正系统和报警系统四个部分；
2.根据权利要求1所述的输电走廊临电预警装备系统，其特征在于：所述预警传感群在应用过程中，将预警传感群安装在施工车辆吊臂、车斗位置，通过电场传感器、气压传感器、姿态传感器获取施工车辆吊臂接近带电体的电场数据，获取施工车辆吊臂位移前后的姿态数据与位置数据，获取施工车辆吊臂的高度数据，形成临电预警数据及算法。
3.根据权利要求2所述的输电走廊临电预警装备系统，其特征在于：所述惯性导航系统主要由gps、姿态传感器、气压传感器构成；
4.根据权利要求3所述的输电走廊临电预警装备系统，其特征在于：所述惯性导航系统主要是通过对传感器的空间姿态进行实时计算，将加速度转换至导航坐标系——n系中进行二次积分，分别获得空间速度与位置；具体为：
5.根据权利要求4所述的输电走廊临电预警装备系统，其特征在于：所述惯性导航系统中，还通过扩展卡尔曼滤波算法对系统中各个变量的误差进行估计；具体为：
6.根据权利要求5所述的输电走...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚小胜，潘浩，朱钱鑫，王前进，尹泓江，张毅，万洪强，邱廷伟，张丙珍，袁彬彬，张立忠，王红平，龙伟，王耀平，黄小东，张海虎，杨凌霄，乔东，刘洋，毕泽民，雷保福，杨永旭，皇剑，刘孟禹，朱圆爱，赵文卓，吴勤波，刘磊，方松，喻韦铭，陈云，张辉，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司玉溪供电局，
类型：发明
国别省市：
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