[发明专利]一种基于UWB定位的弧垂在线监测方法

说明书

本发明涉及高压输电线路在线监测技术领域，具体地说，涉及一种基于UWB定位的弧垂在线监测方法。首先配置包括硬件和软件两部分的基于UWB定位的弧垂在线监测装置；采用上述装置进行弧垂在线监测：确定各模块安装的具体位置；函数库初始化，UWB定位模块进入工作模式；开始测距，在进行数据的平滑、降噪、ANN处理后，进行弧垂计算；判断弧垂是否在安全范围内，若否，则提醒工作人员；若是，则继续开始下一次测距。本发明设计可以快速获取到优化后的弧垂测距值，监测过程简单及时、计算快速且准确率较高；通过全天候实时监控带电力传输导线弧垂，能够在故障发生前预警和在故障发生后及时作出相应措施，同时保证电力传输系统的稳定性和经济性。

技术领域

本发明涉及高压输电线路在线监测技术领域，具体地说，涉及一种基于UWB定位的弧垂在线监测方法。

背景技术

高压输电线路运行环境变化多端，一些极端恶劣环境会影响线路的安全运行，甚至威胁到周边居民生活安全。且大部分输电线路处在人烟稀少的郊区，电力部门人员无法及时处理故障，所以需要对高压输电线路的状态参数进行全天候的在线监测，能够在故障发生前预警和在故障发生后及时作出相应措施。输电线路弧垂是高压输电线路的重要状态参数之一，弧垂过小，输电线路上的应力会超出自身承受能力，进而影响输电线路的机械安全，弧度过大，输电线路与大地之间的距离会小于规定的安全范围，进而危害到居民的生活安全以及线路自身对地的绝缘性。面对这些高压输电线路中潜在的安全隐患，弧垂在线监测逐渐成为了高压输电线路在线监测领域当中的研究热点。

为了全天候实时监控带电力传输导线弧垂并在故障时做出相应措施，同时保证电力传输系统的稳定性和经济性，我们提出了一种基于UWB定位的弧垂在线监测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于UWB定位的弧垂在线监测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供了一种基于UWB定位的弧垂在线监测装置，该装置包括硬件和软件两部分，其中硬件部分主要由在线感知模块、监测模块、预警模块、分析与诊断模块组成；软件部分主要用于对所述在线感知模块的数据进行处理，经过加权滤波后，给到所述分析与诊断模块进行弧垂计算；

作为本技术方案的进一步改进，所述基于UWB定位的弧垂在线监测装置属于全天候监测装置。

作为本技术方案的进一步改进，所述在线感知模块由UWB标签和基站组成，所述在线感知模块中的UWB选用D-DWM-PGPLUS版本的UWB定位模块，用于全天候实时监控弧垂计算所需位置数据。

其中，D-DWM-PGPLUS版本的UWB定位模块的实验室测距误差在±15cm以内。

作为本技术方案的进一步改进，所述在线感知模块在定位阶段主要使用的是基于到达时间定位算法TOA；该方法至少需要三个基站，基站向标签发送信号，这三个基站和标签之间形成的测距圆会交于一点，该交点即是标签的位置，然后可以求解该位置的坐标；具体求解方法包括如下步骤：

Step1、设定标签坐标为(x，y)，每个基站的坐标(x_i，y_i)，通过测距得出各基站到标签的距离设为d_i，可以列出方程：

Step2、经过消解，令λ₁，λ₂为：

Step3、将步骤Step2中的方程转化为非线性方程组的形式：