本发明属于配电网带电检测
技术领域：
：，具体涉及一种基于电力无线通信的配电网主设备带电检测的系统和方法。
背景技术：
：面对居民和相关企业对配电网的供电可靠性越来越高的要求，有必要对配电网的主要设备进行带电检测工作，通过在设备运行中检测到设备的缺陷，进而有计划的安排修理或更换，从而避免因设备突然故障而造成的供电中断。随着经济发展，城市化进程的加快，配电网的设备数量不断增多，且分布分散。现有配电网带电检测工作量大且工作点分散，耗费大量人力物力；带电检测的效果和效率有待提升。依据国电电网公司发布的《电力设备带电检测技术规范（试行）》文件，带电检测的方法包含：高频局部放电检测、红外热成像法、超声波信号检测、超高频局部放电检测、暂态地电压检测、接地电流测量、sf6气体分解物检测和sf6气体泄漏成像法检测。在进行与温度和湿度有关的各种检测时（如红外热像检测等），应同时测量环境温度和湿度。当采用一种检测方法发现设备存在问题时，要采用其它可行的方法进一步进行联合检测，检测过程中发现异常信号，应注意组合技术的应用进行关联分析。依据《dl/t814-2013配电自动化系统技术规范》标准，通信方式主要包括光纤专网、配电线载波、无线公网和无线专网。配电网设备数量多且分散不宜采用光纤专网的模式；配电线载波被配电变压器所阻隔，且配电线本身有较大的信号损失和脉冲干扰；短距离无线通信技术传输距离有限，无法满足大范围配电网的需求；运营商gprs/2g/3g无线公网安全风险高、可控性低，费用昂贵。为了解决上述问题，cn105021959a公开了一种新型配单网主设备局放带电检测系统及方法，包括设置在配网电力设备外表面上的智能传感器和手持巡检仪；智能传感器连续监测配网电力设备的局放信息，并进行存储；手持巡检仪通过无线方式，读取智能传感器内的检测信息结果，接收现场智能传感器的数据并保存所有监控数据，可读取和展开数据图谱和结果，对数据库中的历史数据进行分析处理，给出系统的局部放电趋势和诊断意见。但该发明采用运行频率不到1ghz的cortex-a8嵌入式处理器进行数据分析处理，数据分析处理速度慢，等待时间漫长；需要工作人员带着手持巡检仪到配电网每个主设备处进行检测，浪费人力资源，效率低。为了解决上述问题，cn107765156a公开了一种基于电力载波通信的配电网主设备带电检测的系统和方法，系统包括n个智能采集单元，集中采集器，智能巡检仪和数据管理平台；方法具体为：智能采集单元采集局放信号进行存储；集中采集器通过电力线载波通信的方式获取到不同智能采集单元的局放信号并进行存储；集中采集器主要每天召唤一次各智能采集单元的信息，并通过4g无线专网上报到数据管理平台，数据管理平台对信号进行处理后识别是否为局放信号；若发现疑似的放电点，通过数据管理平台推送警告，并通过短信平台通知相关的工作人员，在开展现场带电检测时，通过智能巡检仪来展示相关检测到的信息。该发明采用电力载波通信，但是电力载波通信有如下缺点：1、被配电变压器所阻隔；2、三相电力线间有很大的信号损失（10db-30db）；3、电力线存在本身固有的脉冲干扰，需要大量外围电路对信号进行功率放大和滤波并不适合大规模使用；由于配电变压器的阻隔作用，当集中采集器出现故障时，所在区域的信号通信完全中断，存在使用缺陷。技术实现要素：针对现有技术不足，本发明公开了基于电力无线通信的配电网主设备带电检测的系统和方法，提高配电网带电检测的效率，数据处理和传输速度快，保证设备和数据的安全，图像识别准确率高，排出错误信息干扰，能够有效的开展带电检测工作。一种基于电力无线通信的配电网主设备带电检测的系统，包含数据平台、数据集中器、数据采集器和巡检仪；所述数据平台与数据集中器、所述数据平台与数据采集器、所述数据集中器与数据采集器均通过电力无线专网进行通信；所述数据集中器与巡检仪、所述数据采集器与巡检仪均通过电力无线专网和短距离无线网络进行通信。优选的，所述数据平台包含数据采集服务器、数据存储服务器、数据分析服务器和工作站；所述数据采集服务器包括微处理器和电力无线专网模块；所述数据采集服务器、数据存储服务器、数据分析服务器和工作站通过交换机进行通信。优选的，所述数据集中器包含微处理器、ups电源、电力无线专网模块和短距离无线传输模块；所述ups电源为备用电源，在外部断电时向数据集中器供电；所述电力无线专网模块和短距离无线传输模块通过串口与微处理器相连。优选的，所述数据采集器包含微处理器、蓄电池、智能传感器、电力无线专网模块和短距离无线传输模块；所述蓄电池为备用电源，在外部断电时向数据集中器供电；所述智能传感器、电力无线专网模块和短距离无线传输模块通过串口与微处理器相连。优选的，所述巡检仪包含微处理器、锂电池、电力无线专网模块、短距离无线传输模块、液晶驱动模块和液晶显示屏；所述锂电池向巡检仪供电；所述电力无线专网模块和短距离无线传输模块通过串口与微处理器相连；所述液晶显示屏通过液晶驱动模块与微处理器相连。优选的，所述数据平台设置在配电主站里；所述数据集中器设置在配电子站里；所述数据采集器设置在远方终端里。优选的，所述微处理器为具有浮点运算单元，支持一套dsp指令，具有加密单元，具有防火墙单元和液晶驱动单元的微处理器。相应的，所述一种基于电力无线通信的配电网主设备带电检测的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）数据采集器通过智能传感器采集配电网主设备的疑似局部放电信号，并按照一定的格式进行存储；（2）数据集中器每天至少一次通过电力无线专网通信的方式收集不同数据采集器采集的疑似局部放电信号并存储；（3）数据平台每天至少一次通过电力无线专网收集数据集中器发送的疑似局部放电信号并存储；（4）数据平台对疑似局部放电信号进行处理后，通过一定的判断策略来识别是否为局部放电信号；（5）若发现疑似的局部放电点，数据平台通过电力无线专网推送警告，并通过短信平台通知相关的工作人员，在开展现场带电检测时，工作人员通过智能巡检仪来展示相关检测到的信息。优选的，所述步骤（1）中数据采集器采集并存储的局部放电信息能够通过三种形式被获取；第一种是数据集中器通过电力无线专网读取数据采集器采集的局部放电信息；第二种是巡检仪通过短距离无线模块读取数据采集器采集的局部放电信息；第三种是在数据集中器出现故障时，数据平台通过电力无线专网读取数据采集器采集的局部放电信息。优选的，所述步骤（4）中数据平台对局部放电信号进行处理后，通过一定的判断策略来识别是否是局部放电信号具体为：从数据存储器中提取几类局部放电图谱作为训练数据，收到局部放电信号信息作为测试数据；将训练数据和测试数据文件经过包括基于小波矩灰度图像特征提取算法和bp神经网络组合的灰度图像识别系统进行识别；选择数学模型；训练图谱数据；调整模型参数；确定数学模型；训练完毕后，对收到的局部放电信号信息做相应的诊断测试，输出缺陷类型。优选的，所述步骤（5）中发现疑似的局部放电点后，数据平台通过电力无线专网分别与传输疑似局部放电点信息的数据集中器、数据采集器进行通信，对疑似局部放电信息进行标注；工作人员操作巡检仪通过电力无线专网和短距离无线网络接受数据集中器或数据采集器发送的局部放电信息，并通过电力无线专网和短距离无线网络与数据采集器或数据集中器对接受到的局部放电信息进行验证；验证通过后将接受到的局部放电信息在巡检仪的液晶显示屏上进行显示。优选的，所述电力无线专网可以是mcwill、td-lte230、td-lte1.8ghz无线专网中的一种或多种。进一步的，所述电力无线专网为td-lte1.8ghz无线专网；所述1.8g无线模块为华为me909s-821模块。优选的，所述短距离无线网络可以是wifi、蓝牙和zigbee网络中的一种或多种。优选的，所述智能传感器包含红外热成像传感器和高频局部放电传感器、超声波信号传感器、超高频局部放电传感器、暂态地电压传感器、hf气体传感器中的至少一种。所述红外热成像传感器集成了温湿度传感器。优选的，所述微处理器为stm32l4a6微处理器，具有浮点运算单元，该单元支持所有arm单精度数据处理器指令和数据类型，支持一套dsp指令，可实现高效的信号处理和复杂的算法执行；具有硬件加密单元，能实现aes128、256和hash（md5,sha-1）数据加密的硬件加速，保证传输数据的安全；具有防火墙单元，能够防止程序和数据被窜改，保证设备和数据的安全。优选防火墙配置为：/*protectedcodesegmentstartaddressandlength*/fw_init.codesegmentstaraddress=fw_code_start_address;fw_init.codesegmentlength=fw_code_length;/*protectednon-volatiledatasegment(inflashmemory)startaddressandlength*/fw_init.nonvdatasegmentstartaddress=fw_data_start_address;fw_init.nonvdatasegmentlength=fw_data_length;/*protectedvolatiledatasegment(insram1memory)startaddressandlength*/fw_init.vdatasegmentstartaddress=fw_vdata_start_address;fw_init.vdatasegmentlength=fw_vdata_length;/*protectedvolatiledatasegmentcan'tbeexecuted*/fw_init.volatiledataexecution=firewall_volatiledata_not_executable;/*protectedvolatiledatasegmentisnotsharedwithnon-protectdeapplicationcode*/fw_init.volatiledateshared=firewall_volatiledata_not_shared;该代码共配置了三个保护段，分别是flash中的代码与数据和sram1中数据；其中sram1中数据配置成不可共享且不可执行。与现有技术相比，本发明一种基于电力无线通信的配电网主设备带电检测的系统和方法有如下有益效果：1、本发明公开的一种基于电力无线通信的配电网主设备带电检测的系统采用华为me909s-821模块进行电力无线专网td-let1.8ghz通信，数据传输速度快。2、本发明公开的一种基于电力无线通信的配电网主设备带电检测的系统采用电力无线专网td-let1.8ghz通信，所有数据采集器和数据集中器均能够直接与数据平台通信，节省人力资源，提高带电检测的效率。3、本发明公开的一种基于电力无线通信的配电网主设备带电检测的系统采用stm32l4a6微处理器，具有浮点运算单元，该单元支持所有arm单精度数据处理器指令和数据类型，支持一套dsp指令，可实现高效的信号处理和复杂的算法执行。4、本发明公开的一种基于电力无线通信的配电网主设备带电检测的系统采用stm32l4a6微处理器，具有加密单元能实现aes和hash（md5,sha-1）数据加密的硬件加速，保证数据的安全。5、本发明公开的一种基于电力无线通信的配电网主设备带电检测的系统采用stm32l4a6微处理器，具有防火墙单元，能够防止程序和数据被窜改，保证设备和数据的安全。6、本发明公开的一种基于电力无线通信的配电网主设备带电检测的方法，步骤（1）中数据采集器采集并存储的局部放电信息能够通过三种形式被获取；第一种是数据集中器通过电力无线专网读取数据采集器采集的局部放电信息；第二种是巡检仪通过短距离无线模块读取数据采集器采集的局部放电信息；第三种是在数据集中器出现故障时，数据平台通过电力无线专网读取数据采集器采集的局部放电信息；在数据采集器信息读取方式上采取冗余设计，确保数据采集器所采集的信息能够被获取。7、本发明公开的一种基于电力无线通信的配电网主设备带电检测的方法，步骤（4）中数据平台对局部放电信号进行处理后，通过一定的判断策略来识别是否是局部放电信号具体为：从数据存储器中提取几类局部放电图谱作为训练数据，收到局部放电信号信息作为测试数据；将训练数据和测试数据文件经过包括基于小波矩灰度图像特征提取算法和bp神经网络组合的灰度图像识别系统进行识别；选择数学模型；训练图谱数据；调整模型参数；确定数学模型；训练完毕后，对收到的局部放电信号信息做相应的诊断测试，输出缺陷类型；其中小波矩能够同时得到图像的全局特征和局部特征，拥有较高的识别率；bp神经网络具有高度自学习和自适应能力；选择基于小波矩灰度图像特征提取算法和bp神经网络组合的灰度图像识别系统综合了小波矩高识别率和bp神经网络的高度学习能力，能够大幅提高图像识别的准确率。8、本发明公开的一种基于电力无线通信的配电网主设备带电检测的方法，步骤（5）中发现疑似的局部放电点后，数据平台通过电力无线专网分别与传输疑似局部放电点信息的数据集中器、数据采集器进行通信，对疑似局部放电信息进行标注；工作人员操作巡检仪通过电力无线专网和短距离无线网络接受数据集中器或数据采集器发送的局部放电信息，并通过电力无线专网和短距离无线网络与数据采集器或数据集中器对接受到的局部放电信息进行验证；验证通过后将接受到的局部放电信息在巡检仪的液晶显示屏上进行显示；通过对局部放电信息的进行验证，确保信息的准确性，避免错误信息带来的干扰。9、本发明公开的基于电力无线通信的配电网主设备带电检测的系统和方法，与现有技术相比，提高配电网带电检测的效率，数据处理和传输速度快，保证设备和数据的安全，图像识别准确率高，排出错误信息干扰，能够有效的开展带电检测工作。附图说明图1为本发明的系统结构示意图；图2为本发明的数据平台结构示意图；图3为本发明的数据集中器结构示意图；图4为本发明的数据采集器结构示意图；图5为本发明的巡检仪结构示意图；图6位本发明的高速检波电路结构示意图；图7位本发明的采取一定判断策略来识别是否为局部放电信号的流程图。具体实施方式为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。实施例一：如图1所示，一种基于电力无线通信的配电网主设备带电检测的系统，包含数据平台、数据集中器、数据采集器和巡检仪；所述数据平台与数据集中器、所述数据平台与数据采集器、所述数据集中器与数据采集器均通过电力无线专网进行通信；所述数据集中器与巡检仪、所述数据采集器与巡检仪均通过电力无线专网和短距离无线网络进行通信。在安装数据集中器时，在数据平台上对安装的数据集中器的进行编号，确定数据集中器的通信地址，并设置为数据平台一级通信地址。在安装数据采集器时，在数据集中器上对数据采集器进行编号，确定数据采集器的通信地址。在所有数据采集器和数据集中器安装完成后，在数据平台上根据数据采集器所属的数据集中器，确定所有数据采集器的通信地址，并设置为所属数据集中器一级通信地址下层的二级通信地址。如图2所示，数据平台包含数据采集服务器、数据存储服务器、数据分析服务器和工作站；数据采集服务器包括微处理器和电力无线专网模块；数据采集服务器、数据存储服务器、数据分析服务器和工作站通过交换机进行通信。如图3所示，数据集中器包含微处理器、ups电源、电力无线专网模块和短距离无线传输模块；ups电源为备用电源，在外部断电时向数据集中器供电；电力无线专网模块和短距离无线传输模块通过串口与微处理器相连。如图4所示，数据采集器包含微处理器、蓄电池、智能传感器、电力无线专网模块和短距离无线传输模块；蓄电池为备用电源，在外部断电时向数据采集器供电；智能传感器、电力无线专网模块和短距离无线传输模块通过串口与微处理器相连。如图5所示，巡检仪包含微处理器、锂电池、电力无线专网模块、短距离无线传输模块、液晶驱动模块和液晶显示屏；锂电池向巡检仪供电；电力无线专网模块和短距离无线传输模块通过串口与微处理器相连；液晶显示屏通过液晶驱动模块与微处理器相连。电力无线专网可以是mcwill、td-lte230、td-lte1.8ghz无线专网中的一种或多种。电力无线专网为td-lte1.8ghz无线专网；所述1.8g无线模块为华为me909s-821模块。短距离无线网络可以是wifi、蓝牙和zigbee网络中的一种或多种。智能传感器包含红外热成像传感器和高频局部放电传感器、超声波信号传感器、超高频局部放电传感器、暂态地电压传感器、hf气体传感器中的至少一种。所述红外热成像传感器集成了温湿度传感器。微处理器为stm32l4a6微处理器，具有浮点运算单元，该单元支持所有arm单精度数据处理器指令和数据类型，支持一套dsp指令，可实现高效的信号处理和复杂的算法执行；具有硬件加密单元，能实现aes128/256和hash（md5,sha-1）数据加密的硬件加速，保证传输数据的安全；具有防火墙单元，能够防止程序和数据被窜改，保证设备和数据的安全。优选防火墙配置为：/*protectedcodesegmentstartaddressandlength*/fw_init.codesegmentstaraddress=fw_code_start_address;fw_init.codesegmentlength=fw_code_length;/*protectednon-volatiledatasegment(inflashmemory)startaddressandlength*/fw_init.nonvdatasegmentstartaddress=fw_data_start_address;fw_init.nonvdatasegmentlength=fw_data_length;/*protectedvolatiledatasegment(insram1memory)startaddressandlength*/fw_init.vdatasegmentstartaddress=fw_vdata_start_address;fw_init.vdatasegmentlength=fw_vdata_length;/*protectedvolatiledatasegmentcan'tbeexecuted*/fw_init.volatiledataexecution=firewall_volatiledata_not_executable;/*protectedvolatiledatasegmentisnotsharedwithnon-protectdeapplicationcode*/fw_init.volatiledateshared=firewall_volatiledata_not_shared;该代码共配置了三个保护段，分别是flash中的代码与数据和sram1中数据；其中sram1中数据配置成不可共享且不可执行。如图6所示，位于数据采集器中为了满足系统需求所设计的高速峰值检波电路。当输入电压在正值的峰值时，二极管d1反向偏置，二极管d2正向偏置且在反馈电阻器r2中没有电流。此时u2相当于一个电压跟随器，其输出电压相跟踪电容器c1上的电压。当in降低且d2正极电压低于电容器c1上的电压时，二极管d2反向偏置，二极管d1正向偏置。这种状态将维持到输入电压超过电容器c1的电压为止。在使用过程中，当数据平台无法与某一个数据集中器通信时，数据平台根据该数据集中器在数据平台的编号查找其所对应的一级通信地址；根据找到的一级通信地址得到其下层的二级通信地址，即代表与该数据集中器通信的数据采集器的通信地址。数据平台根据查找到的二级通信地址直接与数据采集器通信，同时通过电力无线专网推送警告，并通过短信平台通知相关的工作人员该数据集中器出现故障，需要检修。在使用过程中，当数据集中器无法与某一个数据采集器通信时，数据集中器通过电力无线专网向数据平台推送信息。数据平台尝试与该数据采集器进行通信，若通信失败，数据平台通过电力无线专网推送警告，并通过短信平台通知相关的工作人员该数据采集器出现故障，需要检修；若通信成功，数据平台通过电力无线专网推送警告，并通过短信平台通知相关的工作人员推送信息的数据集中器出现故障，需要检修。如图7所示，为深度学习的流程示意图。具体包括如下步骤：（1）数据采集器通过智能传感器采集配电网主设备的疑似局部放电信号，并按照一定的格式进行存储；（2）数据集中器每天至少一次通过电力无线专网通信的方式收集不同数据采集器采集的疑似局部放电信号并存储；（3）数据平台每天至少一次通过电力无线专网收集数据集中器发送的疑似局部放电信号并存储；（4）数据平台对疑似局部放电信号进行处理后，通过一定的判断策略来识别是否为局部放电信号；（5）若发现疑似的局部放电点，数据平台通过电力无线专网推送警告，并通过短信平台通知相关的工作人员，在开展现场带电检测时，工作人员通过智能巡检仪来展示相关检测到的信息。步骤（1）中数据采集器采集并存储的局部放电信息能够通过三种形式被获取；第一种是数据集中器通过电力无线专网读取数据采集器采集的局部放电信息；第二种是巡检仪通过短距离无线模块读取数据采集器采集的局部放电信息；第三种是在数据集中器出现故障时，数据平台通过电力无线专网读取数据采集器采集的局部放电信息。步骤（4）中数据平台对局部放电信号进行处理后，通过一定的判断策略来识别是否是局部放电信号具体为：从数据存储器中提取几类局部放电图谱作为训练数据，收到局部放电信号信息作为测试数据；将训练数据和测试数据文件经过包括基于小波矩灰度图像特征提取算法和bp神经网络组合的灰度图像识别系统进行识别；选择数学模型；训练图谱数据；调整模型参数；确定数学模型；训练完毕后，对收到的局部放电信号信息做相应的诊断测试，输出缺陷类型。步骤（5）中发现疑似的局部放电点后，数据平台通过电力无线专网分别与传输疑似局部放电点信息的数据集中器、数据采集器进行通信，对疑似局部放电信息进行标注；工作人员操作巡检仪通过电力无线专网和短距离无线网络接受数据集中器或数据采集器发送的局部放电信息，并通过电力无线专网和短距离无线网络与数据采集器或数据集中器对接受到的局部放电信息进行验证；验证通过后将接受到的局部放电信息在巡检仪的液晶显示屏上进行显示。与现有技术相比，本发明公开了基于电力无线通信的配电网主设备带电检测的系统和方法，提高配电网带电检测的效率，数据处理和传输速度快，保证设备和数据的安全，图像识别准确率高，排出错误信息干扰，能够有效的开展带电检测工作。尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。当前第1页12当前第1页12