一种基于北斗卫星定位系统的输电线路舞动在线监测方法与流程

本发明涉及一种输电线路舞动在线监测领域，尤其涉及一种基于北斗卫星定位系统的输电线路舞动在线监测方法。

背景技术：

输电线路受自然环境的影响会出现线路舞，线路舞动是一种较为严重的自然灾害，我国也是线路舞动灾害最严重的国家。线路舞动容易引起线路相间短路、相对地短路、绝缘子损坏、导线断裂，严重时导致线路倒塔，并引发电网停电事故。

输电线路的舞动一般是指输电线路在风的激励下，产生一种低频（约为0.1HZ~3HZ）、大振幅的导线自激振荡。其振幅可达到输电线路的5~300倍，振幅峰值可达到10多米。输电线路舞动的半波数对舞动的波形影响很大，一般只考虑1个、2个、3个、4个半波的情况，5个及以上半波数的舞动幅值会很小，不会引起输电线路的故障，所以不予考虑。

我国受输电线路舞动帮的影响很大，南起湖南，北至东北，都是频繁受灾区，范围之广，令人堪忧。近年来，输电线路舞动灾害的频率明显增加，严重影响电网的安全持续运行，造成重大经济损失。所以对于输电线路舞动的在线监测与防治就变得尤为紧迫。

现行的输电线路舞动监测方法可谓百花齐放，如：基于加速度传感器导线舞动的在线监测、基于光纤传感器导线舞动的在线监测以及基于视频图像技术的导线舞动在线监测技术等等。每一种技术都存在不足之处，比如基于加速度传感器导线舞动的在线监测成本较高，技术不够成熟；基于光纤传感器导线舞动的在线监测受环境因素影响大等等。所以寻求一种新型、稳定的输电线路舞动监测方法非常有必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于北斗卫星定位系统的输电线路舞动在线监测方法，能够实时准确监测出输电线路舞动的三维轨迹。

本发明所采用的技术方案是，

基于北斗卫星定位系统的输电线路舞动在线监测方法，包括：北斗卫星定位RTK接收机模块、数据链模块、软件分析处理模块、成像监测与报警模块和电源模块；

其中：

RTK接收机：

接收机安装点的选取规则为：基准站接收机从变压器开始，每隔一个输电线路铁塔选取一个安装点，这样选取安装点是综合考虑了舞动轨迹模拟和成本问题而做出的最佳选择，在每个安装点装设基准站接收机；移动站接收机安装点选择为输电线路B相中点、两个三等分点；需要在输电线路中间装设一个移动站接收机，输电线路三等分点各装设一个移动站接收机，这样的装设的原因在于输电线路舞动半波数一般只考虑为1个、2个、3个、4个的情况，根据三个移动站监测到的准确实时位置信息，经过专家软件的在线分析可以准确得出输电线路舞动的半波数，进而得到输电线路舞动轨迹。

为了使定位精度达到厘米级，同时保证测出实时性的位置信息，采用载波相位差分技术即RTK测量技术；RTK要求一个基准站不动，采用精密仪器准确测出该点的三维坐标，即经度、维度和高度。基准站接收机同时接收4个卫星信号，分析计算后得出基准站的测量三维坐标；与准确三维坐标相比较，得出相应的误差值。移动站接收机测出的移动站测量三维坐标，在加以基准站误差，得出精度可达厘米级的移动站三维坐标；

另外，本次RTK测量技术，精度为厘米级，数据更新频率为20HZ，速度精度为0.02m/s；可以做到实时性、准确性。

数据链模块：

基准站接收机内数据链模块包括：调制解调器、电台和GPRS通信模块；

基准站调制解调器是将误差值信号进行编码和调制，输入到电台，再由电台发送出去，供移动接收站接收利用。电台接收调制器编码的误差信号，供移动接收机利用，计算出移动接收机的准确位置，并将精确的位置信号由移动站电台发送给基准站。GPRS通信模块用于基准站将由移动站的精确位置信息发送给终端控制站，可以用2G、3G或者4G网络。

移动站接收机内数据链模块包括：调制解调器和电台。

移动站调制解调器是将移动站计算后的精确位置信号编码和调制，输入到电台，再由电台发送出去，供基准站接收。

另外，电台统一采用直接波传输，作用距离完全足够，而且装设简单，25W功率也很小。

软件分析处理模块：

用于分析三点位置信息，根据具体数据可分析出输电线路舞动的具体波形，模拟出输电线数舞动的轨迹，然后送出轨迹信息，供监测中心发出是否预警或检修的信号。

成像监测模块与报警模块：

根据分析结果实时显示输电线路舞动轨迹，根据轨迹信息，做出是否发出线路舞动预警信号。

电源模块：

采用蓄电池、感应取电装置、振动取能装置中的一种或多种。

本发明的优点是：

本发明通过北斗定位的实时性、连续性、精确性，能够实现对输电线路舞动轨迹全天候的在线监测。

附图说明

图1是本发明的接收机位置图。

图2是本发明的系统结构图。

具体实施方式

结合附图，具体实施方案如下：

一种基于北斗卫星定位系统的输电线路舞动在线监测方法，包括以下步骤：

（1）选取测量点：从变电站开始，每隔一个输电线路铁塔选取一个测量点；

（2）在变电站顶端装设一个北斗卫星定位RTK基准站接收机，用作RTK测量技术中的基准站接收机1；

（3）在被选择作为测量点的输电线路铁塔上装设基准站接收机，每隔一个输电线路铁塔装设一个基准站接收机1；

（4）在每段三相输电线路的B相输电线路的中点、两个三等分点分别装设一个北斗卫星定位RTK移动站接收机，用作RTK测量技术中的移动站接收机2；

（5）在每个基准站接收机1与移动站接收机2中分别装设数据链模块；

（6）在控制站中装设软件接收处理模块3、监控中心4、成像监测模块5以及报警模块；

（7）采用RTK测量技术，由控制站中的软件接收处理模块分析基准站接收机与移动站接收机在线采集到的数据，准确得出输电线路舞动的半波数，进而得到输电线路的舞动轨迹，然后送出轨迹信息，供监测中心发出是否预警或检修的信号，成像监测模块与报警模块根据分析结果实时显示输电线路舞动轨迹，根据轨迹信息，做出是否发出线路舞动预警信号。

基准站接收机内的数据链模块包括有调制解调器、电台和GPRS通信模块。

移动站接收机内的数据链模块包括有调制解调器和电台。

基准站接收机的供电模块采用蓄电池，移动站接收机的供电模块采用振动取能装置。

基准站接收机与移动站接收机采用一种只能通过卫星载波信号、电台信号以及GPRS信号的金属防护罩。

控制站中的软件接收处理模块的具体处理过程为：

（1）RTK测量技术中要求一个基准站不动，采用精密仪器准确测出该基准站测量点的三维坐标，即经度、维度和高度，作为准确三维坐标；基准站接收机同时接收4个卫星信号，分析计算后得出基准站测量点的三维坐标，与准确三维坐标相比较，得出相应的误差值；移动站接收机测出的移动站测量点的三维坐标，再加以基准站测量点的误差，得出精度可达厘米级的移动站三维坐标；

（2）基准站接收机内的数据链模块中的调制解调器是将基准站测量点的误差值信号进行编码和调制，输入到电台，再由电台发送出去，供移动站接收站接收利用，计算出移动站接收机的准确位置，并将精确的位置信号由移动站接收机内的数据链模块中的电台发送给基准站；GPRS通信模块用于基准站将由移动站的精确位置信息发送给终端控制站，可以用2G、3G或者4G网络；

（3）移动站接收机内的数据链模块中的调制解调器是将移动站计算后的精确位置信号编码和调制，输入到电台，再由电台发送出去，供基准站接收。

实施例

1、制作RTK接收机，在每个接收机上安装数据链模块；

2、每隔一个输电线铁塔装设一个基准站接收机；

3、在每段高压三相输电线路的B相的中点、三等分点分别装设一个移动站接收机；

4、每个接收机都装设金属保护壳；

5、搭建终端控制站：包括计算机、输电线路舞动轨迹显示屏和报警装置。

整个系统搭建完成并运行后，基准站接受卫星信号进行定位，与精准坐标进行比较，得出误差值，经电台发送该值到移动站电台，供分析计算移动站精确位置坐标，在经过移动站电台将精确坐标发送给基准站，最后经过基准站GPRS模块将精确移动站位置坐标发送给控制站计算机，计算机基于互联网接收所有基准站发出的移动站的精确位置信号，并进行软件分析处理，得出输电线路舞动的实时轨迹信号，最后将输电线路实时轨迹在显示屏上显示出来，并根据轨迹形状以及具体的数据比对，判断出是否发出线路舞动预警信号。