用于输电线在线检测系统的智能网关技术方案

一种用于输电线在线检测系统的智能网关，包括：数据采集模块，用以接收安装在输电线上的风速传感器和弧垂传感器的检测数据；危险级别评定模块，用于根据当前的风速和弧垂数据，依照风速危险评定模型和弧垂危险评定模型：得到风速危险参数和弧垂危险参数，并按照预设的风速危险参数、弧垂危险参数和危险等级的对应表，得到风速危险等级和弧垂危险等级，所述危险等级分为高、中、低；采集周期实时调整模块，用以依照危险级别评定模块的结果进行调整；预警模块，用以当风速危险等级和弧垂危险等级均为高时发出报警信号。本发明专利技术时效性良好、可靠性强、使用成本低、维护方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网关，尤其是一种输电线在线检测系统的网关。
技术介绍
高压输电线路是电力系统的重要组成部分，它包括绝缘子、金具、杆塔和输电线等设备和器材。输电线路的安全受到多方面因素的影响。典型的有自然环境、环境污染和人为因素:I)输电线路容易受到自然环境的影响进而发生故障。如，大风容易使输电线路发生低频、大振幅的导线舞动，进而引起相间闪络、金具损坏，造成线路跳闸停电；严重时还可能造成杆塔倒塌、导线折断等恶性事故。2)环境污染也会对输电线路造成危害。例如，输电线路的绝缘子经常遭受工业污秽或自然盐碱、灰尘、鸟粪等污染。当空气湿度较高时，绝缘子表面的污秽将被湿润，在运行电压作用下其表面电导率和泄漏电流将大大增加，从而导致污秽绝缘子表面电气性能降低甚至发生全面闪络。3)再加上人为偷盗、攀爬塔架、工作人员违章施工等，都会对塔架和输电线产生不利影响。如果不能及时发现并修复这些故障，会对电力系统和人们的生产、生活造成极大的损失。所以，对输电线路的日常状态需要进行检测，并将数据及时、可靠地传输到监控中心。这样，有助于及时了解详细、精确的输电线路运行状态，对保证输电线路运行的安全有重要的作用。传统的输电线在线监测系统:在传统的输电线在线监测系统中，将通过放置在输电线上的传感器采集到状态参数上传到位于杆塔上的网关；再由网关进行协议转换后，将数据传输到远程监控中心。传统的输电线在线监测系统的特点:输电线一般都长达数百公里，例如，晋东南一南阳一荆门1000KV输电线路工程起自晋东南1000KV变电站，经南阳1000KV开关站，止于荆门1000KV变电站，线路路径全长约650.677km。在上面需要安装大量的传感器终端，而每个传感器都会产生大量的数据，这将是海量的数据，也是一个非常庞大复杂的系统。现有的输电线在线监测系统中，存在着诸多问题。典型的有:(I)现有系统中，由传感器和网关构成的前端系统只负责数据收集、传输和故障报警，不负责理解和处理数据。而理解数据和处理数据的功能完全由控制中心完成。这样，就容易造成处理不及时，也增大的监控中心的工作负荷。(2)现有的故障检测机制与数据收集、传输无关，不会根据数据的危险级进行自动调整。(3)现有的故障检测机制是采用单参数检测方式，但是输电线路各状态参数之间是密切相关的，比如，风速和弧垂。使用单参数检测不能很好地有效反应输电线路的运行状态。(4)固定的数据采集和传输策略。现有系统的传感器和网关的工作机制通常采用固定的数据采集和传输策略。一旦策略设定，数据采集和传输的方式、时间间隔就固定下来，不再改变。传感器按照设定好的固定时间间隔采集和传输数据，即使采集到的数据不具有危险性，还是继续传输；而对于危险级别高的数据又混同于一般数据，不能及时上报。这样的系统不能适应多变的环境，不利于节省电池电能、延长系统寿命，也浪费了有限的无线带宽。(5)时效性差，不能有效反映数据的重要性。传统系统的网关通常采用FIFO方式传输数据，也就是说，先到的数据先发。这使得危险别级高的数据信息不能被及时发送，必须等到前面的普通数据发送完毕，才能发送。以致延误监控中心对危险发生的感知，延缓反应，甚至无法采取有效的预防措施。(6)无线信道可靠性差。当前，现有的输电线在线监测系统一般采用无线网络传输的方式。无线网络的数据传输速率较低，比如GPRS的传输速率是56-114Kbps ;由于受到环境、建筑物、山脉、传输距离、电磁环境等多种因素影响，无线信道很不稳定，误码率很高，有效传输速率经常受到严重影响。因此，数据的可靠性传输面临严峻考验，特别是对时效性要求高的数据，比如，紧急报警信号很可能由于无线传输不畅导致延误，甚至丢失，以致于造成严重损失。(7)无线数据传输费用高。GPRS等无线数据传输方式一般是按照流量收费。大量的数据传输也会产生巨额的费用，给输电线在线监测系统造成巨大的运营成本。(8)电池供电、维持困难。由于输电线路一般位于偏远山区，设备只能依靠电池供电。电池的电量和寿命都很有限，而安装在输电线上的传感器的电池也不便于更换，进而造成整个系统的寿命降低、维护困难。
技术实现思路
为了克服已有输电线在线监测系统的时效性差、可靠性较差、使用成本高、维护困难的不足，本专利技术提供一种时效性良好、可靠性强、使用成本低、维护方便的用于输电线在线检测系统的智能网关。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种用于输电线在线检测系统的智能网关，所述智能网关包括:数据采集模块，用以接收安装在输电线上的风速传感器和弧垂传感器的检测数据；危险级别评定模块，用于依照风速危险评定模型和弧垂危险评定模型，所述风速危险评定模型和弧垂危险评定模型采用阈值设定方式；根据当前的风速和弧垂数据得到风速危险等级和弧垂危险等级，所述危险等级分为高、中、低;采集周期实时调整模块，用以依照危险级别评定模块的结果进行调整，具体如下:首先，缺省设定风速和弧垂危险级为中，并设置相应的采样密度；当风速危险等级为高时，向风速传感器和弧垂传感器发出加大采样密度的指令；当风速危险等级为中时，风速传感器的采样密度不变，并依照弧垂危险参数进行调整:当弧垂危险参数为高时，向弧垂传感器发出加大采样密度的指令；当弧垂危险参数为中时，弧垂传感器的采样密度不变；当弧垂危险参数为低时，向弧垂传感器发出减少采样密度的指令；当风速危险等级为低时，向风速传感器和弧垂传感器发出减少采样密度的指令；再依照弧垂危险参数进行调整:当弧垂危险参数为高时，向弧垂传感器发出加大采样密度的指令；当弧垂危险参数为中时，弧垂传感器的采样密度不变；当弧垂危险参数为低时，向弧垂传感器发出减少采样密度的指令；预警模块，用以当风速危险等级和弧垂危险等级均为高时发出报警信号。进一步，所述智能网关还包括:数据发送方式选择模块，用以依照危险级别评定模块的结果进行发送方式选择，对于风速危险等级或弧垂危险等级为高的数据进行信道编码和ARQ传输；对于风速危险等级或弧垂危险等级为中的数据进行CRC编码和ARQ传输；对于风速危险等级或弧垂危险等级为低的数据采取CRC编码和UDP传输。更进一步，所述智能网关还包括:报警模块，用以当风速和弧垂参数都为危险级高时，向控制中心发出报警信号，在没有收到控制中心的复位信号的情况下，每隔30秒重发一次；预警模块，预警方式由高、中、低三个危险级组成，对应于不同的危险级，数据采集频率、传输延时、传输可靠性，在同一的协调机制管理下，做出调整。再进一步，所述智能网关还包括:基于危险级的统一的协调机制以及并行处理模块，用以采用动态队列的方式对数据接收、处理和发送进行对应于不同危险级的处理。队列中的数据根据其危险级进行动态调整，以期实现对输电线路当前状态最优的响应方式；数据接收、处理、传输三个模块并行工作；基于危险级的统一的协调机制以及并行处理模块包括:数据接收单元，用以在接收传感器数据，根据危险级，设定传感器的采样密度，并对传感器上传数据的请求进行的响应做出安排；对应不同的危险级有三个接收队列，对应于危险级别越高的接收队列优先于其它队列响应传感器上传数据的请求，将验证无误的数据发给数据处理模块进行处理，否则，要求传感器重传；接收模块继续接收其它传感器的数据上传，不必等待数据处理和传输的完成；数据处理单元，其中用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于输电线在线检测系统的智能网关，其特征在于：所述智能网关包括：数据采集模块，用以接收安装在输电线上的风速传感器和弧垂传感器的检测数据；危险级别评定模块，用于依照风速危险评定模型和弧垂危险评定模型，所述风速危险评定模型和弧垂危险评定模型采用阈值设定方式；根据当前的风速和弧垂数据得到风速危险等级和弧垂危险等级，所述危险等级分为高、中、低；采集周期实时调整模块，用以依照危险级别评定模块的结果进行调整，具体如下：当风速危险等级为高时，向风速传感器和弧垂传感器发出加大采样密度的指令；当风速危险等级为中时，风速传感器的采样密度不变，并依照弧垂危险参数进行调整：当弧垂危险参数为高时，向弧垂传感器发出加大采样密度的指令；当弧垂危险参数为中时，弧垂传感器的采样密度不变；当弧垂危险参数为低时，向弧垂传感器发出减少采样密度的指令；当风速危险等级为低时，向风速传感器和弧垂传感器发出减少采样密度的指令；再依照弧垂危险参数进行调整：当弧垂危险参数为高时，向弧垂传感器发出加大采样密度的指令；当弧垂危险参数为中时，弧垂传感器的采样密度不变；当弧垂危险参数为低时，向弧垂传感器发出减少采样密度的指令；预警模块，用以当风速危险等级和弧垂危险等级均为高时发出报警信号。...

【技术特征摘要】
1.一种用于输电线在线检测系统的智能网关，其特征在于:所述智能网关包括: 数据采集模块，用以接收安装在输电线上的风速传感器和弧垂传感器的检测数据； 危险级别评定模块，用于依照风速危险评定模型和弧垂危险评定模型，所述风速危险评定模型和弧垂危险评定模型采用阈值设定方式； 根据当前的风速和弧垂数据得到风速危险等级和弧垂危险等级，所述危险等级分为高、中、低; 采集周期实时调整模块，用以依照危险级别评定模块的结果进行调整，具体如下: 当风速危险等级为高时，向风速传感器和弧垂传感器发出加大采样密度的指令； 当风速危险等级为中时，风速传感器的采样密度不变，并依照弧垂危险参数进行调整:当弧垂危险参数为高时，向弧垂传感器发出加大采样密度的指令；当弧垂危险参数为中时，弧垂传感器的采样密度不变；当弧垂危险参数为低时，向弧垂传感器发出减少采样密度的指令； 当风速危险等级为低时，向风速传感器和弧垂传感器发出减少采样密度的指令；再依照弧垂危险参数进行调整:当弧垂危险参数为高时，向弧垂传感器发出加大采样密度的指令；当弧垂危险参数为中时，弧垂传感器的采样密度不变；当弧垂危险参数为低时，向弧垂传感器发出减少采样密度的指令； 预警模块，用以当风速危险等级和弧垂危险等级均为高时发出报警信号。2.如权利要求1所述的用于输电线在线检测系统的智能网关，其特征在于:所述智能网关还包括: 数据发送方式选择模块，用以依照危险级别评定模块的结果进行发送方式选择，对于风速危险等级或弧垂危险等级为高的数据进行纠错能力高的信道编码和ARQ传输；对于风速危险等级或弧垂危险等级为中的数据加入CRC校验码...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳明豪，麻锐，张标标，孟利民，王辉，杜克林，
申请(专利权)人：银江股份有限公司，
类型：发明
国别省市：