[发明专利]用于输电线在线检测系统的智能前端系统

说明书

技术领域

本发明涉及传感器终端和网关，尤其是一种输电线在线检测系统的前端系统。

背景技术

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：

1)输电线路容易受到自然环境的影响进而发生故障。比如，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。前端系统是指传感器终端和网关组成的系统。

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—南阳—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：

（1）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）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。

（4）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。

（5）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。

（6）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。

（7）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。

发明内容

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，本发明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前端系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：