一种输电线路评估诊断系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种输电线路评估诊断方法，包括：A、在感知层采集输电线路的电力数据、电力异常数据和环境数据，包括输电线路各个节点的电压、电流、电量、功率、频率、功率因数、相位、谐波、电力失压、电力欠相和电力窃电，以及温度、湿度、覆冰、风偏、雷击、输电塔边风速和雨量、张力、应力、盐密程度、弧垂、位移与加速度；B、通过网络层将采集到的数据发送到应用层；C、在应用层对数据进行脉动分析，根据分析结果对输电线路进行评估诊断，并通过互联网固定端口、IP远程监控输电线路现场。本发明专利技术还公开了一种输电线路评估诊断系统。本发明专利技术实现了输电线路现场监控与故障诊断，既满足了远程信息管理要求，又实现了现场设备监控拓展的功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电网维护
，特别涉及一种基于GPRS-WSN (General PacketRadio Service-Wireless Sensor Network,通用无线分组业务-无线传感器网络)技术的输电线路评估诊断系统和方法。
技术介绍
截止到2010年，国家电网公司现有变电设备容量188654万千伏安，输电线路618837公里，这里还没有包含南方电网和非电力公司用户的投资数据。经济飞速发展过程中，电力是保障发展的第一要素；但随着经济不断变暖，导致自然灾害频繁发生，影响输电设备的安全运行，影响到电力供应的可靠性。早期输电系统是靠人力巡检，运行效率低，周期长，更缺乏实时监测手段无法反应线路的真实状态，严重影响着对输电系统的检测和维 修工作，为安全有效的输电埋下了巨大的安全隐患。据报道，2008年的冰雪灾害导致南方多处输电线路塔倒塌，造成四川，云南地区大面积停电；I月15日18时22分，湖南娄底电业局220kV早元变电站主变IOkV母线桥户外电抗器发生故障，导致由该站供电的7个IlOkV变电站停电；I月16日23时19分，湖北220kV凤(凤凰山)岳(岳府湾)线(馈线方式运行)C相故障，造成220kV岳府湾变全停，停供负荷56MW，针对上述实际问题，因此需要对输电线路进行实时监测，提高对输电系统的检测和维修效率，减少电网事故发生。目前，一般采用以下几种监测方法或系统一种高压输电线路故障检测系统及检测方法是在一条线路上设置N个检测点并安装检测装置，并同步各个监测点的时间，故障分析服务器随时接收各检测装置传来的所监测到的电流、场强和温度的数据，进行统计分析；一种用于智能电网的监测系统能够实时进行电网电能测试、电能质量分析和电网线路故障定位。但是上述两种技术检测变量少，系统误差大，布线困难，不能全面评估线路故障。一种输电线路故障检测装置可以解决现有输电线路故障检测装置无法检测接地、短路、断路故障且使用可靠性较低的问题，但该装置没有考虑到环境因数的影响，无法具体分析输电线路故障的原因。一种基于无线传感器组网、电力载波的芯片和监控系统实现了采用电力载波技术和无线技术相互结合的方式对工业设备和环境进行有效的监控，但是该技术并没有具体针对输电线路环境有效因数与输电潮流进行监控。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术的上述缺陷，而提供。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术提供了一种输电线路评估诊断系统，所述系统包括用于采集前端数据并协同处理的感知层、用于数据传输的网络层和用于数据监控与状态监听应用层；所述感知层包括 WSN-AMI (Wireless Sensor Network-Advanced MeteringInfrastructure,无线传感器网络-高级量测信息架构)协作模式采集传输模块、WSN-ADO(Wireless Sensor Network-Advanced Distribution Operation,无线传感器网络-高级配电运行)线路故障定位模块和WSN-ATO (Wireless Sensor Network-Advancedtransmission operation,无线传感器网络-高级输电运行)环境监测模块，所述网络层包括多源异构拓扑控制及网络性能优化模块，所述应用层包括客户端监控网络管理模块；各模块都连接到输电线路评估诊断网络； 所述WSN-AMI协作模式采集传输模块包括群传感器模块、无线2530节点模块和数据接口模块，所述无线2530节点模块控制群传感器模块结合IEEE1588同步协议与拓扑控制采集现场电力数据以及环境信息，并通过数据接口模块与网络层通信；所述WSN-ADO线路故障定位模块用于利用故障相相邻节点间故障电流幅值差与对应非故障相相邻节点间故障电流幅值差之比，结合节点无线传输能量衰减和电能质量评·估，实现故障精确定位；所述WSN-ATO环境监测模块用于采集输电线路的运行环境数据和线路铁塔的运行环境数据，所述数据包括输电线路各个节点的电压、电流、电量、功率、频率、功率因数、相位、谐波、电力失压、电力欠相、电力窃电，以及温度、湿度、覆冰、风偏、雷击、输电塔边风速和雨量、张力、应力、盐密程度、弧垂、位移与加速度；所述多源异构拓扑控制及网络性能优化模块用于通过拓扑控制和傅里叶算法数据压缩进行数据传输，将所述感知层采集到的数据发送到应用层，并将应用层发送的指令传输到感知层；所述客户端监控网络管理模块用于对感知层采集到的数据进行脉动分析，根据分析结果对输电线路进行评估诊断，并通过互联网固定端口、IP (Internet Protocol,网际协议)远程监控输电线路现场。其中，所述网络层还包括心跳检测的故障自动监控模块，用于通过发送与接收心跳包来检测节点或节点之间的网络是否发生故障。其中，所述群传感器模块包括电流互感器、电压互感器、加速度传感器、温度传感器、湿度传感器，覆冰检测传感器、风速传感器、张力传感器、盐密检测传感器、弧垂传感器、位移传感器。本专利技术还提供了一种输电线路评估诊断方法，所述方法包括以下步骤A、在感知层采集输电线路的电力数据、电力异常数据和环境数据，所述电力数据包括输电线路各个节点的电压、电流、电量、功率、频率、功率因数、相位和谐波，所述电力异常数据包括电力失压、电力欠相和电力窃电，所述环境数据包括温度、湿度、覆冰、风偏、雷击、输电塔边风速和雨量、张力、应力、盐密程度、弧垂、位移与加速度；B、通过网络层将采集到的数据发送到应用层；C、在应用层对感知层采集到的数据进行脉动分析，根据分析结果对输电线路进行评估诊断，并通过互联网固定端口、IP远程监控输电线路现场。其中，在所述步骤A中，具体包括Al、通过电流互感器和电压互感器实时采集输电线路的电压和电流，并对采集到的电压和电流进行滤波，利用2530无线节点将滤波后的电压和电流数据转发至网络层；A2、根据所述电压和电流数据计算得到电量、功率、频率、功率因数、相位和谐波，并检测电力异常情况，将数据汇总并通过无线网络队列形式传输至网络层；A3、采集环境数据，并将所述环境数据以定时打包的形式传输至网络层，传输优先级降低一级。 其中，在所述步骤A中，还包括利用故障相相邻节点间故障电流幅值差与对应非故障相相邻节点间故障电流幅值差之比，结合节点无线传输能量衰减和电能质量评估，实现故障精确定位。其中，在所述步骤B中，具体包括通过拓扑控制和傅里叶算法数据压缩进行数据传输，将所述感知层采集到的数据发送到应用层，并将应用层发送的指令传输到感知层。其中，在所述步骤B中，还包括通过发送与接收心跳包来检测节点或节点之间的网络是否发生故障，具体为当第一节点与第二节点之间无数据收发时，通信进入传输空闲状态，所述第一节点启动一个计时器，对空闲状态进行计时；当到达预先设定的时间之后仍然处于传输空闲状态时，所述第一节点向所述第二节点发送一个心跳包；所述第一节点判断是否收到所述第二节点返回的心跳回应包，如果是，则判定未发生故障；否则判定所述第二节点出现故障或所述第一节点与第二节点之间的网络出现故障，并断开当前网络连接，准备下一次连接。其中，在所述步骤C中，具体包括Cl、利用快速傅里叶算法获取感知层采集到的数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电线路评估诊断系统，其特征在于，所述系统包括用于采集前端数据并协同处理的感知层、用于数据传输的网络层和用于数据监控与状态监听应用层；所述感知层包括WSN？AMI协作模式采集传输模块、WSN？ADO线路故障定位模块和WSN？ATO环境监测模块，所述网络层包括多源异构拓扑控制及网络性能优化模块，所述应用层包括客户端监控网络管理模块；各模块都连接到输电线路评估诊断网络；所述WSN？AMI协作模式采集传输模块包括群传感器模块、无线2530节点模块和数据接口模块，所述无线2530节点模块控制群传感器模块结合IEEE1588同步协议与拓扑控制采集现场电力数据以及环境信息，并通过数据接口模块与网络层通信；所述WSN？ADO线路故障定位模块用于利用故障相相邻节点间故障电流幅值差与对应非故障相相邻节点间故障电流幅值差之比，结合节点无线传输能量衰减和电能质量评估，实现故障精确定位；所述WSN？ATO环境监测模块用于采集输电线路的运行环境数据和线路铁塔的运行环境数据，所述数据包括输电线路各个节点的电压、电流、电量、功率、频率、功率因数、相位、谐波、电力失压、电力欠相、电力窃电，以及温度、湿度、覆冰、风偏、雷击、输电塔边风速和雨量、张力、应力、盐密程度、弧垂、位移与加速度；所述多源异构拓扑控制及网络性能优化模块用于通过拓扑控制和傅里叶算法数据压缩进行数据传输，将所述感知层采集到的数据发送到应用层，并将应用层发送的指令传输到感知层；所述客户端监控网络管理模块用于对感知层采集到的数据进行脉动分析，根据分析结果对输电线路进行评估诊断，并通过互联网固定端口、IP远程监控输电线路现场。...

【技术特征摘要】
1.一种输电线路评估诊断系统，其特征在于，所述系统包括用于采集前端数据并协同处理的感知层、用于数据传输的网络层和用于数据监控与状态监听应用层；所述感知层包括WSN-AMI协作模式采集传输模块、WSN-ADO线路故障定位模块和WSN-ATO环境监测模块，所述网络层包括多源异构拓扑控制及网络性能优化模块，所述应用层包括客户端监控网络管理模块；各模块都连接到输电线路评估诊断网络； 所述WSN-AMI协作模式采集传输模块包括群传感器模块、无线2530节点模块和数据接口模块，所述无线2530节点模块控制群传感器模块结合IEEE1588同步协议与拓扑控制采集现场电力数据以及环境信息，并通过数据接口模块与网络层通信； 所述WSN-ADO线路故障定位模块用于利用故障相相邻节点间故障电流幅值差与对应非故障相相邻节点间故障电流幅值差之比，结合节点无线传输能量衰减和电能质量评估，实现故障精确定位； 所述WSN-ATO环境监测模块用于采集输电线路的运行环境数据和线路铁塔的运行环境数据，所述数据包括输电线路各个节点的电压、电流、电量、功率、频率、功率因数、相位、谐波、电力失压、电力欠相、电力窃电，以及温度、湿度、覆冰、风偏、雷击、输电塔边风速和雨量、张力、应力、盐密程度、弧垂、位移与加速度； 所述多源异构拓扑控制及网络性能优化模块用于通过拓扑控制和傅里叶算法数据压缩进行数据传输，将所述感知层采集到的数据发送到应用层，并将应用层发送的指令传输到感知层； 所述客户端监控网络管理模块用于对感知层采集到的数据进行脉动分析，根据分析结果对输电线路进行评估诊断，并通过互联网固定端口、IP远程监控输电线路现场。2.根据权利要求I所述的输电线路评估诊断系统，其特征在于，所述网络层还包括心跳检测的故障自动监控模块，用于通过发送与接收心跳包来检测节点或节点之间的网络是否发生故障。3.根据权利要求I或2所述的输电线路评估诊断系统，其特征在于，所述群传感器模块包括电流互感器、电压互感器、加速度传感器、温度传感器、湿度传感器，覆冰检测传感器、风速传感器、张力传感器、盐密检测传感器、弧垂传感器、位移传感器。4.一种输电线路评估诊断方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 A、在感知层采集输电线路的电力数据、电力异常数据和环境数据，所述电力数据包括输电线路各个节点的电压、电流、电量、功率、频率、功率因数、相位和谐波，所述电力异常数据包括电力失压、电力欠相和电力窃电，所述环境数据包括温度、湿度、覆冰、风偏、雷击、输电塔边风速和雨量、张力、应力、盐密程度、弧垂、位移与加速度； B、通过网络层将采集到的数据发送到应用层； C、在应用层对感知层采集到的数据进行脉动分析，根据分析结果对输电线路进行评估诊断，并通过互联网固定端口、IP远程监控输电线路现场。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：关新平，朱明增，袁亚洲，许齐敏，刘强，李志刚，巫肇彬，王超，刘国帅，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：