地下电力线路故障自动定位报警系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电力【技术领域】。地下电力线路故障自动定位报警系统，包括至少三个检测地下电力线路工作状态的传感器，传感器是一无线无源传感器，传感器设有一通讯模块；通讯模块设有至少两种不同的通讯介质，通讯模块包括以超声波信号为通讯介质的超声波通讯模块，通讯模块还包括以无线电信号为通讯介质的无线电通讯模块；传感器通过通讯模块连接一主机服务器；传感器内设有身份识别的特征数据。本发明将通讯模块，设置为多个不同通讯介质共同通讯，从而适宜不同环境，不同距离的通讯情况，提高了信号传输的稳定性，当多种通讯模块中任意一种通讯模块发生故障，仍能保证信号的正常传输，本发明通讯模块还将身份识别的特征数据向外传输，便于定位。
【专利说明】地下电力线路故障自动定位报警系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力【技术领域】的故障报警系统，具体涉及一种地下电力线路故障自动定位报警系统。
【背景技术】
[0002]地下电力线路是电力系统的命脉，它担负着传送电能的重任。随着电力系统规模的日益扩大，高电压、大能量、远距离输地下电力线路路的日益增多，一旦输地下电力线路路发生故障，对电力系统的安全运行、工农业生产和人们日常生活的影响也愈来愈大，因此，确保输地下电力线路路的安全运行是非常重要的。
[0003]电网上的高压和超高压输地下电力线路传输路径很长，有的长达几百公里，甚至有的长达上千公里。其分布的地域又广。输地下电力线路路长时间暴露在大气中，受气候和环境条件的影响，会在外界因素的作用下(如在雷击、雾、下雨、污秽等)发生闪烁，导致输地下电力线路路故障的发生，这些是电网运行中不可避免的问题。
[0004]现有技术中对地下电力线路监控往往采用人为实地勘察型，信息同步实时性差，工作人员无法实际的得到地下电力线路的工作状态，无法及时的发现故障，作出处理。对于地下电力线路的实地勘察耗时且容易导致检测不精准性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供地下电力线路故障自动定位报警系统，以解决上述技术问题中的至少一个。
[0006]本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
[0007]地下电力线路故障自动定位报警系统，其特征在于:包括至少三个检测地下电力线路工作状态的传感器，所述传感器是一无线无源传感器，所述传感器设有一通讯模块；所述通讯模块设有至少两种不同的通讯介质，所述通讯模块包括以超声波信号为通讯介质的超声波通讯模块，所述通讯模块还包括以无线电信号为通讯介质的无线电通讯模块；
[0008]所述传感器通过所述通讯模块连接一主机服务器；
[0009]所述传感器内设有身份识别的特征数据。
[0010]本发明通过在地下电力线路上设有多个传感器，便于监控各个工作区域地下电力线路的工作情况，本发明将通讯模块，设置为多个不同通讯介质共同通讯，从而适宜不同环境，不同距离的通讯情况，提高了信号传输的稳定性，当多种通讯模块中任意一种通讯模块发生故障，仍能保证信号的正常传输，本发明通讯模块除了向外传输传感器的检测参数信号外，还将身份识别的特征数据向外传输，便于定位。
[0011 ] 所述无线电信号是光波信号或者电磁波信号。
[0012]所述传感器包括一电压互感器，以所述电压互感器作为所述传感器的电源，所述电压互感器的电能输出端连接一整流稳压系统，所述整流稳压系统设有具有升压功能的电源管理模块；所述电源管理模块的电能输出端连接所述传感器的电能输入端。
[0013]本发明将传统采用有线供电的传感器，通过设有一电压互感器，从而实现无源性，只需将电压互感器装在电力导通的地下电力线路上，电压互感器就可以产生感应电流，用于传感器工作所需的用电，通过设有整流稳压系统以保证电压值足够高，且稳定。便于地下电力线路稳定性管理和安全管理。具有易于安装，价格低，不易损坏等优点。有利于在地下电力线路中广泛普及。
[0014]所述传感器包括温度传感器件、湿度传感器件、电压传感器件、电流传感器件中的至少一种传感器件；
[0015]所述传感器还包括微型处理器系统，所述传感器件连接所述微型处理器系统，所述微型处理器系统连接所述通讯模块，所述微型处理器系统上设有所述传感器的电能输入端。
[0016]本发明用于获知地下电力线路相关的电压、电流、温度、湿度等主要信息。所述微型处理器系统接收所述传感器件传送的感应信号，当所述感应信号不处于一设定范围时，通过所述通讯模块将感应信号发送报警信号给外部接收设备。
[0017]所述电压互感器包括一磁芯，所述磁芯上绕设有感应线圈，所述磁芯中部设有穿线孔，还包括一地下电力线路，所述地下电力线路穿过所述穿线孔；
[0018]所述感应线圈的信号输出端连接所述整流稳压系统。
[0019]当所述地下电力线路通电后，所述电压互感器的感应线圈感应到电能，并将电能传递给整流稳压系统。
[0020]所述传感器包括电压传感器件，所述电压传感器件的信号输入端连接所述感应线圈的信号输出端。
[0021]本发明通过电压互感器在磁生电的过程中，通过电能的输出情况，从而感应到地下电力线路的电压输送情况。电压传感器件感知电力线路电能传输状况，在感知到超出阈值的信号时，通过通讯模块的无线电信号、超声波信号两者信号同时上传主机服务器进行报警。
[0022]所述主机服务器无线通讯连接终端设备，所述终端设备包括手机、笔记本电脑、台式电脑、平板电脑中的任意一种。
[0023]本发明通过在传感器上设有通讯模块，从而实现信号的收发，便于主机服务器，对其控制，形成一无线传感物联网，便于通过终端设备获知传感器监测到的参数信息。
[0024]所述至少三个传感器包括第一传感器、第二传感器、第三传感器，所述第一传感器、第二传感器、第三传感器这三个传感器依次相邻排布，所述第一传感器、第二传感器、第三传感器这三个传感器与所述主机服务器的距离依次递减；
[0025]所述第一传感器通过所述通讯模块连接所述第二传感器，所述第二传感器无线通讯连接所述第三传感器，所述第三传感器无线通讯连接所述主机服务器。
[0026]本发明通过传感器之间的相邻间的相互传递，从而将信号传递给主机服务器，相较传统的每个传感器均各自传递给主机服务器，可以扩大传感器的排布面积。
[0027]所述至少三个传感器中任意一个传感器在受到触发时，发出特征数据，与受触发传感器邻近的另一传感器收到特征数据，对特征数据进行加一形成新的数据，然后再次发出，下一个接收到数据的传感器加一后再次发出，直至被主机服务器接收。
[0028]本发明通过这种接力式传递的方式，从而进一步提高了参数信号的传输距离。因为受触发传感器向外发送特征数据时，可能被相邻的多个传感器接收，因此一次触发可能造成主机服务器收到几个不同的数据。主机服务器将最小的数据视为有效，其他视为无效。
[0029]所述至少三个传感器相邻的任意两个的传感器的间距相等。
[0030]根据被执行加法的次数，确定首次受触发的传感器与主机服务器间的距离。进而实现精确位置判断。各个传感器不必各自编写特征数据，安装时各个传感器完全等价，无需分别。大大降低了施工难度。所述传感器内存有的特征数据也一致。
[0031]所述至少三个传感器相邻的任意两个的传感器的间距差值不小于lm。便于对首次触发的传感器的定位。
[0032]所述通讯模块设有一传输方向控制系统，所述微型处理器系统连接一时钟模块；
[0033]至少三个传感器首次安装使用时，至少三个传感器在电力线路的不同位置处安装，所述传感器通过发送信号接收信号的响应时间，确定相邻的传感器的距离，并确定所述传感器传输信号到主机服务器的距离；
[0034]所述传输方向控制系统以通讯模块获得的距离值的传输方向为所述传感器受触发后，通讯模块信号传输的方向。
[0035]本发明通过设有传输方向控制系统，防止了通讯模块的发散型的传输信号，无定向性，本发明通过传输方向控制系统通过首次发送接收响应后，确定传输方向，后续传输的过程中，可以一直延用这个方向，定向性高，便于提高响应速度。
[0036]所述通讯模块信号传输的方向设有至少两种时，所述微型处理器系统通过时钟模块计算最快到达主机服务器的传输方向，为所述通讯模块信号传输的方向。
[0037]所述磁芯上设有一开口，所述开口处的磁芯上设有一连接件，所述连接件的长度不小于开口的宽度。以便挡住开口。
[0038]所述连接件采用导磁材料制成。所述连接件的一端与所述磁芯转动连接，所述连接件的另一端与所述磁芯可拆卸连接。本发明通过转动所述连接件，从而实现磁芯开口处的导通与闭合，打开连接件，所述地下电力线路扣入磁芯中。关闭连接件，使磁芯闭合，阻止地下电力线路掉出磁芯。此种安装方法安装简便，可以不用拆开地下电力线路，直接将互感器主体扣在地下电力线路上即可。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1为本发明传感器间通信方式的一种示意图；
[0040]图2为本发明传感器的一种电路框图；
[0041]图3为本发明磁芯的一种结构示意图。
【具体实施方式】
[0042]下面，根据说明书附图和【具体实施方式】对本发明的一种地下电力线路故障自动定位报警系统作进一步具体说明。
[0043]参照图1、图2、图3，地下电力线路故障自动定位报警系统，包括至少三个检测地下电力线路工作状态的传感器，传感器是一无线无源传感器，传感器设有一通讯模块(9)；通讯模块(9)设有至少两种不同的通讯介质，通讯模块包括以超声波信号为通讯介质的超声波通讯模块，通讯模块还包括以无线电信号为通讯介质的无线电通讯模块；传感器通过通讯模块连接一主机服务器(4);传感器内设有身份识别的特征数据。本发明通过在地下电力线路上设有多个传感器，便于监控各个工作区域地下电力线路的工作情况，本发明将通讯模块，设置为多个不同通讯介质共同通讯，从而适宜不同环境，不同距离的通讯情况，提高了信号传输的稳定性，当多种通讯模块中任意一种通讯模块发生故障，仍能保证信号的正常传输，本发明通讯模块除了向外传输传感器的检测参数信号外，还将身份识别的特征数据向外传输，便于定位。
[0044]无线电信号是光波信号或者电磁波信号。无线电通讯模块可以包括一基于GSM架构的GSM通讯模块。GSM移动通信技术覆盖范围及其广泛，安全性高。本发明可以利用现有的GSM移动通信技术，将感应信号传送到GSM网络中。无线电通讯模块也可以包括一基于3G架构的网络通讯模块。3G网络模块技术成熟，且覆盖范围广泛，本发明与上位机的传输利用现有的3G网络技术，可有效节约成本，且传输数据高效快速。无线电通讯模块也可以包括一基于无线局域网架构的无线局域网模块。通过无线局域网模块接入无线局域网中。可以将本发明和上位机组网，形成小范围数据传输，可有效节约成本，且干扰小。
[0045]参见图2，传感器包括一电压互感器，以电压互感器作为传感器的电源，电压互感器的电能输出端连接一整流稳压系统￠)，整流稳压系统(6)设有具有升压功能的电源管理模块；电源管理模块的电能输出端连接传感器的电能输入端。本发明将传统采用有线供电的传感器，通过设有一电压互感器，从而实现无源性，只需将电压互感器装在电力导通的地下电力线路上，电压互感器就可以产生感应电流，用于传感器工作所需的用电，通过设有整流稳压系统(6)以保证电压值足够高，且稳定。便于地下电力线路稳定性管理和安全管理。具有易于安装，价格低，不易损坏等优点。有利于在地下电力线路中广泛普及。传感器包括温度传感器件、湿度传感器件、电压传感器件、电流传感器件中的至少一种传感器件；传感器还包括微型处理器系统(8)，传感器件连接微型处理器系统(8)，微型处理器系统(8)连接通讯模块(9)，微型处理器系统(8)上设有传感器的电能输入端。本发明用于获知地下电力线路相关的电压、电流、温度、湿度等主要信息。微型处理器系统(8)接收传感器件传送的感应信号，当感应信号不处于一设定范围时，通过通讯模块将感应信号发送报警信号给外部接收设备。电压互感器包括一磁芯，磁芯上绕设有感应线圈(5)，磁芯中部设有穿线孔，还包括一地下电力线路，地下电力线路穿过穿线孔；感应线圈的信号输出端连接整流稳压系统。当地下电力线路通电后，电压互感器的感应线圈(5)感应到电能，并将电能传递给整流稳压系统出)。传感器包括电压传感器件(7)，电压传感器件(7)的信号输入端连接感应线圈(5)的信号输出端。本发明通过电压互感器在磁生电的过程中，通过电能的输出情况，从而感应到地下电力线路的电压输送情况。电压传感器件(7)感知电力线路电能传输状况，在感知到超出阈值的信号时，通过通讯模块的无线电信号、超声波信号两者信号同时上传主机服务器(4)进行报警。整流稳压系统设有储能模块。通过储能模块从而保证，地下电力线路断开的时候，传感器还具有向外传输信号的能量。当电压传感元件感应到地下电力线路的断开后，传送地下电力线路断开的信号，外部接收设备接收到断开信号，工作人员来确定是地下电力线路的正常断开，还是故障所致的断开，实现了实时监控性。
[0046]主机服务器(4)无线通讯连接终端设备，终端设备包括手机、笔记本电脑、台式电脑、平板电脑中的任意一种。本发明通过在传感器上设有通讯模块，从而实现信号的收发，便于主机服务器(4)，对其控制，形成一无线传感物联网，便于通过终端设备获知传感器监测到的参数信息。
[0047]参见图1，至少三个传感器包括第一传感器(11)、第二传感器(12)、第三传感器
(13),第一传感器(11)、第二传感器(12)、第三传感器(13)这三个传感器依次相邻排布,第一传感器(11)、第二传感器(12)、第三传感器(13)这三个传感器与主机服务器(4)的距离依次递减；第一传感器(11)通过通讯模块连接第二传感器(12)，第二传感器(12)无线通讯连接第三传感器(13)，第三传感器(13)无线通讯连接主机服务器(4)。本发明通过传感器之间的相邻间的相互传递，从而将信号传递给主机服务器(4)，相较传统的每个传感器均各自传递给主机服务器(4)，可以扩大传感器的排布面积。
[0048]至少三个传感器中任意一个传感器在受到触发时，发出特征数据，与受触发传感器邻近的另一传感器收到特征数据，对特征数据进行加一形成新的数据，然后再次发出，下一个接收到数据的传感器加一后再次发出，直至被主机服务器(4)接收。本发明通过这种接力式传递的方式，从而进一步提高了参数信号的传输距离。因为受触发传感器向外发送特征数据时，可能被相邻的多个传感器接收，因此一次触发可能造成主机服务器(4)收到几个不同的数据。主机服务器(4)将最小的数据视为有效，其他视为无效。
[0049]至少三个传感器相邻的任意两个的传感器的间距相等。根据被执行加法的次数，确定首次受触发的传感器与主机服务器(4)间的距离。进而实现精确位置判断。各个传感器不必各自编写特征数据，安装时各个传感器完全等价，无需分别。大大降低了施工难度。传感器内存有的特征数据也一致。
[0050]至少三个传感器相邻的任意两个的传感器的间距差值不小于lm。便于对首次触发的传感器的定位。
[0051]通讯模块设有一传输方向控制系统，微型处理器系统(8)连接一时钟模块；至少三个传感器首次安装使用时，至少三个传感器在电力线路的不同位置处安装，传感器通过发送信号接收信号的响应时间，确定相邻的传感器的距离，并确定传感器传输信号到主机服务器(4)的距离；传输方向控制系统以通讯模块获得的距离值的传输方向为传感器受触发后，通讯模块信号传输的方向。本发明通过设有传输方向控制系统，防止了通讯模块的发散型的传输信号，无定向性，本发明通过传输方向控制系统通过首次发送接收响应后，确定传输方向，后续传输的过程中，可以一直延用这个方向，定向性高，便于提高响应速度。特征数据包括一静态数据部、一动态数据部，静态数据部用于标识传感器，动态数据部用于特征数据在传送过程中的数据叠加。
[0052]通讯模块信号传输的方向设有至少两种时，微型处理器系统(8)通过时钟模块计算最快到达主机服务器(4)的传输方向，为通讯模块信号传输的方向。
[0053]参见图3，磁芯(21)上设有一开口，开口处的磁芯上设有一连接件(22)，连接件
(22)的长度不小于开口的宽度。以便挡住开口。连接件(22)采用导磁材料制成。连接件的一端与磁芯转动连接，连接件的另一端与磁芯可拆卸连接。本发明通过转动连接件，从而实现磁芯开口处的导通与闭合，打开连接件，地下电力线路扣入磁芯中。关闭连接件，使磁芯闭合，阻止地下电力线路掉出磁芯。此种安装方法安装简便，可以不用拆开地下电力线路，直接将互感器主体扣在地下电力线路上即可。
[0054]传感器设有一外壳，外壳上设有一通孔，通孔的轴线与磁芯的穿线孔的轴线处于同一直线上，通孔的孔径与地下电力线路的外径相匹配；外壳上设有一可拆卸部，可拆卸部的一端面为通孔的部分内壁，可拆卸部的另一端面为外壳的部分外壁，可拆卸部的宽度与电力线路外径的差值不大于1cm。本发明通过设有可拆卸部，便于安装于电力线路上，通过可拆卸部的宽度与地下电力线路外径的差值提高传感器的安装稳定性。
[0055]主机服务器内设有一静态数据库，静态数据库内存储有电力线路的标准工作条件下的电压信息；主机服务器内还设有一动态数据库，动态数据库实时更新接收到的传感器检测到的电力线路电压、温度、湿度等信息。微型处理器系统连接一时钟模块，通讯模块定时向外发射信号。便于主机服务器进行实时监控，以及动态数据库的实时更新，便于人员了解不同工作时间段，不同工作情况下，电力线路的具体工作状态。不单单是在传感器的检测数值超过规定范围，而触发通讯模块发送报警信号给主机服务器。主机服务器设有一故障模式静态数据库，静态数据库内存储有传感器发送的不同的故障模式及与其相对应的电信号的数值范围，不同的故障模式及与其相对应的电信号的数值范围构成判断规则。这里的电信号可以是电压、电流、PWM、频率等电信号形式。故障模式是故障的表现形式，不同的故障模式下传感器检测到的电信号有不同的表现形式或数值范围。便于对不同的故障模式进行识别。主机服务器内设有一动态数据库，主机服务器内设有一智能控制模块，智能控制模块对传感器检测的各检测参数范围内的异常电信号及其故障表现形式进行记录，并存入动态数据库，动态数据库在使用过程中得以扩展，构成一具有自主学习模式的动态数据库。智能控制模块依据动态数据库内不断学习得到的判断规则对传感器输出的电信号进行分析，区分检测参数变化现象，控制地下电力线路的工作状态，使地下电力线路始终在正常电压范围内工作，不会损坏。这里的电信号可以是电压、电流、PWM、频率等电信号形式。
[0056]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.地下电力线路故障自动定位报警系统，其特征在于:包括至少三个检测地下电力线路工作状态的传感器，所述传感器是一无线无源传感器，所述传感器设有一通讯模块； 所述通讯模块设有至少两种不同的通讯介质，所述通讯模块包括以超声波信号为通讯介质的超声波通讯模块，所述通讯模块还包括以无线电信号为通讯介质的无线电通讯模块； 所述传感器通过所述通讯模块连接一主机服务器； 所述传感器内设有身份识别的特征数据。
2.根据权利要求1所述的地下电力线路故障自动定位报警系统，其特征在于:所述无线电信号是光波信号或者电磁波信号。
3.根据权利要求1所述的地下电力线路故障自动定位报警系统，其特征在于:所述传感器包括一电压互感器，以所述电压互感器作为所述传感器的电源，所述电压互感器的电能输出端连接一整流稳压系统，所述整流稳压系统设有具有升压功能的电源管理模块；所述电源管理模块的电能输出端连接所述传感器的电能输入端。
4.根据权利要求3所述的地下电力线路故障自动定位报警系统，其特征在于:所述传感器包括温度传感器件、湿度传感器件、电压传感器件、电流传感器件中的至少一种传感器件; 所述传感器还包括微型处理器系统，所述传感器件连接所述微型处理器系统，所述微型处理器系统连接所述通讯模块，所述微型处理器系统上设有所述传感器的电能输入端。
5.根据权利要求1所述的地下电力线路故障自动定位报警系统，其特征在于:所述至少三个传感器包括第一传感器、第二传感器、第三传感器，所述第一传感器、第二传感器、第三传感器这三个传感器依次相邻排布，所述第一传感器、第二传感器、第三传感器这三个传感器与所述主机服务器的距离依次递减； 所述第一传感器通过所述通讯模块连接所述第二传感器，所述第二传感器无线通讯连接所述第三传感器，所述第三传感器无线通讯连接所述主机服务器。
6.根据权利要求5所述的地下电力线路故障自动定位报警系统，其特征在于:所述至少三个传感器中任意一个传感器在受到触发时，发出特征数据，与受触发传感器邻近的另一传感器收到特征数据，对特征数据进行加一形成新的数据，然后再次发出，下一个接收到数据的传感器加一后再次发出，直至被主机服务器接收。
7.根据权利要求6所述的地下电力线路故障自动定位报警系统，其特征在于:所述至少三个传感器相邻的任意两个的传感器的间距相等。
8.根据权利要求6所述的地下电力线路故障自动定位报警系统，其特征在于:所述至少三个传感器相邻的任意两个的传感器的间距差值不小于lm。
9.根据权利要求4所述的地下电力线路故障自动定位报警系统，其特征在于:所述电压互感器包括一磁芯，所述磁芯上绕设有感应线圈，所述磁芯中部设有穿线孔，还包括一地下电力线路，所述地下电力线路穿过所述穿线孔。
10.根据权利要求9所述的地下电力线路故障自动定位报警系统，其特征在于:所述传感器包括电压传感器件，所述电压传感器件的信号输入端连接所述感应线圈的信号输出端。
【文档编号】G01R31/08GK104375057SQ201410623967
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月7日 优先权日:2014年11月7日
【发明者】罗祾, 周健, 时珊珊, 金家培, 徐久荣, 汪融 申请人:国网上海市电力公司, 华东电力试验研究院有限公司, 上海诸光机械有限公司