故障录波器工况信息远程监控、维护及快速浏览系统的制作方法

本发明涉及智能电网故障诊断技术领域，具体涉及一种故障录波器工况信息远程监控、维护及快速浏览系统。

背景技术：

故障录波器用于电力系统，可在系统发生故障时，自动地、准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平均有着重要作用。故障录波器是提高电力系统安全运行的重要自动装置，当电力系统发生故障或振荡时，它能自动记录整个故障过程中各种电气量的变化。因为故障录波器的重要作用，其在电网中使用的越来越多，但是随着电网规模的高速发展，输电线路的数量呈现显著增长，在运维一体模式，对故障录波装置的巡视维护工作造成很大压力。

当前大部分输电线路已实现自动巡检，特别对于高压输电线路，按照规程规定每周不少于1 次。而以往有人巡检的输电线路则有正常巡视、交接班巡视等途径，相比较而言，无人值班故障录波装置巡视频度明显下降，造成录波装置故障不能及时发现、处理。实际运维工作中，存在故障后到监测中心打印波形，发现故障录波装置故障无法提供波形的情况。尤其针对远距离的输电线路，极大延误了故障的快速分析与应急处置。

申请号为201510017046.9的发明公开了一种基于调度电网的故障录波数据的双端故障测距系统，包括数据接口模块、数据库模块、数据分析模块和故障测距模块，所述数据接口模块、数据分析模块和故障测距模块均与所述数据库模块相连。本发明的双端故障测距系统，通过调度电网的故障录波数据，提取出故障前后的三相电压、电流，并运用变换矩阵转化成序电压、序电流，求实时线路参数，最后通过替代解一元二次方程的方法求取故障距离，从而减少运行人员抢修时间。但是该发明并未有现场巡检方式，与故障录波器的现场配合力度不够。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是提供一种故障录波器工况信息远程监控、维护及快速浏览系统，使用少量的传感器便可实现对整个电网信息以及设备信息的监测，与电网线路的故障录波器相配合，对电网实现全方位的监测，对故障点及时快速查找定位，便于快速解决电网故障。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种故障录波器工况信息远程监控、维护及快速浏览系统，包括设置在输电线路上的若干个故障录波器、监测中心和与其相连接的移动式监测单元，所述移动式监测单元包括沿电网线路设置的架空轨道、所述架空轨道上设置的轨道车和定位机构、所述轨道车上设置监测终端，所述监测终端包括传感器模块、控制模块、视频监测模块、第一通信模块和特高频全向传感器接收放大模块，所述控制模块与传感器模块、视频监测模块、第一通信模块和特高频全向传感器接收放大模块连接，所述故障录波器通过第二通信模块与所述监测中心连接，所述轨道车下端通过吊挂机构设置飞行器，所述飞行器下端旋转设置所述特高频全向传感器接收放大模块，所述飞行器与所述控制模块无线连接。

进一步的，所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、明火传感器、雨量传感器、风速传感器。

进一步的，所述视频监测模块包括设置在所述飞行器上的微型云台，所述微型云台上设置红外摄像头和红外热成像仪。

进一步的，所述监测中心包括工控机和数据库服务器，所述监测中心还设置VR视频眼镜，所述VR视频眼镜上设置三轴陀螺仪和三轴加速度计。

进一步的，所述定位装置包括所述架空轨道上间隔设置的若干个传感器槽，所述传感器槽内设置光纤光栅传感器，所述若干个光纤光栅传感器之间通过传输光纤连接，所述光纤光栅传感器顶部高于所述传感器槽上沿，所述传输光纤设置在所述架空轨道上设置的空腔内。

进一步的，所述光纤光栅传感器顶部高于所述传感器槽上沿0.5cm至1cm。

进一步的，所述传输光纤的一端设置宽带光源，所述传输光纤的另一端通过光纤光栅网络分析仪与所述监控中心连接。

进一步的，所述光纤光栅传感器两端设置斜面垫块。

进一步的，所述吊挂机构包括所述轨道车下端设置的L型支架和所述飞行器上端设置的两个U型臂，所述L型支架开口端在所述轨道车下端设置伸缩杆，所述伸缩杆与所述控制模块连接，所述飞行器采用四旋翼无人机。

进一步的，所述特高频全向传感器接收放大模块包括全向宽带天线及其前置宽带放大器的集成体。

进一步的，所述前置宽带放大器的带宽为 1GHz，增益为 40dB。

进一步的，所述控制模块包括单片机，所述第一通信模块和第二通信模块包括GPRS模块。

本发明提供了一种故障录波器工况信息远程监控、维护及快速浏览系统，故障录波器可以对电网线路的故障进行录波，并将波形信息通过第二通信单元发送至监测中心，监测中心与移动式监测单元远程通信，对现场的情况进行监测，与故障录波器相互配合，能够快速寻找并定位故障点，减少故障的损失。监测单元是可移动的，架空轨道沿电网线路架设，可以在杆塔之间建造或额外设立杆塔并架设，架空轨道上只需要承载移动式监测单元，因此其承重等问题都很小，建造成本很低，所有东西可以预制，现场架设，并且不需要额外架线，也不用对大量的传感器进行调试，安装建造成本都会很低。监测终端的传感器采用了温度传感器监测电网周边的环境温度、湿度传感器监测电网周边的环境湿度、明火传感器利用明火中的紫外线对电网周边是否发生火灾进行监测、雨量传感器可以对电网周边的降雨量进行监测、风速传感器对电网周边的环境风力进行监测，并与视频监测模块相互配合，对电网沿线的温度、湿度、火灾、降雨、风速、图像视频等进行监测，可以对线路覆冰、泥石流、地震、大风、洪水、火灾等事故实现监测，并将故障录波器录到故障波形时与监测到的其它信息向结合，快速诊断故障原因、快速寻找故障点并及时解决问题。

特高频全向传感器接收放大模块包括全向宽带天线及其前置宽带放大器的集成体，其通过旋转电机带动的旋转底盘来安装特高频全向传感器接收放大模块，在移动式监测单元巡检过程中可以接收输电线路电网电力设备缺陷放电所产生的电磁波，经所述前置宽带放大器放大以及后续的滤波处理后由控制模块计算其传播方向，从而实现对故障点的远近判断，最终寻找到故障点的具体位置，并将位置信息通过第一通信单元发送至监测中心。特高频全向传感器接收放大模块通过飞行器设置，可以飞离轨道，就近对输电线路进行排查，能够更好的找到故障点，效果更好。吊挂机构用来悬吊飞行器，在使用时将飞行器放出，不使用时用来支撑飞行器，防止飞行器从轨道车上掉落。

本发明仅仅使用少量的传感器便可实现对整个电网信息以及设备信息的监测，对线路、通信设备以及传感器的使用量较少，现场不需要布置复杂的线路，并且采用架空的轨道，不会对电网后边的正常生产生活造成影响，且与电网线路的故障录波器相配合，对电网实现全方位的监测，对故障点及时快速查找定位，便于快速解决电网故障。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描述：

图1是本发明的系统结构图；

图2是本发明定位装置的结构示意图；

图3是本发明定位装置的系统结构图；

图4是本发明特高频全向传感器接收放大模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图4对本发明技术方案进一步展示，具体实施方式如下：

实施例一

如图1至图4所示：本实施例提供了一种故障录波器工况信息远程监控、维护及快速浏览系统，包括设置在输电线路上的若干个故障录波器13、监测中心7和与其相连接的移动式监测单元，所述移动式监测单元包括沿电网线路设置的架空轨道16、所述架空轨道16上设置的轨道车24和定位装置5、所述轨道车24上设置监测终端25，所述监测终端25包括传感器模块10、控制模块9、视频监测模块11、第一通信模块8和旋转设置在所述轨道车上的特高频全向传感器接收放大模块12，所述控制模块9与传感器模块10、视频监测模块11、第一通信模块8和特高频全向传感器接收放大模块12连接，所述故障录波器13通过第二通信模块3与所述监测中心7连接，所述轨道车24下端通过吊挂机构设置飞行器28，所述飞行器28下端旋转设置所述特高频全向传感器接收放大模块12，所述飞行器28与所述控制模块9无线连接。

故障录波器可以对电网线路的故障进行录波，并将波形信息通过第二通信单元发送至监测中心，监测中心与移动式监测单元远程通信，对现场的情况进行监测，与故障录波器相互配合，能够快速寻找并定位故障点，减少故障的损失。监测单元是可移动的，架空轨道沿电网线路架设，可以在杆塔之间建造或额外设立杆塔并架设，架空轨道上只需要承载移动式监测单元，因此其承重等问题都很小，建造成本很低，所有东西可以预制，现场架设，并且不需要额外架线，也不用对大量的传感器进行调试，安装建造成本都会很低。监测终端的传感器采用了温度传感器监测电网周边的环境温度、湿度传感器监测电网周边的环境湿度、明火传感器利用明火中的紫外线对电网周边是否发生火灾进行监测、雨量传感器可以对电网周边的降雨量进行监测、风速传感器对电网周边的环境风力进行监测，并与视频监测模块相互配合，对电网沿线的温度、湿度、火灾、降雨、风速、图像视频等进行监测，可以对线路覆冰、泥石流、地震、大风、洪水、火灾等事故实现监测，并将故障录波器录到故障波形时与监测到的其它信息向结合，快速诊断故障原因、快速寻找故障点并及时解决问题。

特高频全向传感器接收放大模块包括全向宽带天线及其前置宽带放大器的集成体，其通过旋转电机带动的旋转底盘来安装特高频全向传感器接收放大模块，在移动式监测单元巡检过程中可以接收输电线路电网电力设备缺陷放电所产生的电磁波，经所述前置宽带放大器放大以及后续的滤波处理后由控制模块计算其传播方向，从而实现对故障点的远近判断，最终寻找到故障点的具体位置，并将位置信息通过第一通信单元发送至监测中心。特高频全向传感器接收放大模块通过飞行器设置，可以飞离轨道，就近对输电线路进行排查，能够更好的找到故障点，效果更好。吊挂机构用来悬吊飞行器，在使用时将飞行器放出，不使用时用来支撑飞行器，防止飞行器从轨道车上掉落。

所述传感器模块10包括温度传感器、湿度传感器、明火传感器、雨量传感器、风速传感器。

所述视频监测模块11包括设置在所述飞行器28上的微型云台21，所述微型云台21上设置红外摄像头19和红外热成像仪20。

所述监测中心7包括工控机4和数据库服务器6，所述监测中心7还设置VR视频眼镜2，所述VR视频眼镜2上设置三轴陀螺仪和三轴加速度计。

视频监测模块针对电网沿线进行图像视频监测，采用了红外摄像头和红外热成像仪，分别对图像视频以及红外热成像监测，一方面代替工作人员进行巡检，另一方面可以对较大范围内的温度进行监测，提前发现火灾隐患，能够监测到线路是否发生短路升温、远方是否明火燃烧等情况，监测的距离较远，且这两个设备设置在微型云台上，微型云台采用两轴云台，能够被操控实现对每个角度进行观察。与视频监测模块相配合的在监测中心设置VR视频眼镜，且通过在VR视频眼镜设置三轴陀螺仪和三轴加速度计，能够时刻监测眼镜的偏转角度，工控机将该角度信息转换为控制信息发送至微型云台，以此来模拟使用者的头部运动，这样使用者不仅能够清晰的看到现场画面，且通过三轴陀螺仪和三轴加速度计与微型云台的配合，使得使用者有种代入感，监测更加随心所欲，更好的替代电网沿线的人工巡检方式。

实施例二

如图1至图4所示：其与实施例一的区别在于：

所述定位装置5包括所述架空轨道16上间隔设置的若干个传感器槽15，所述传感器槽15内设置光纤光栅传感器14，所述若干个光纤光栅传感器14之间通过传输光纤17连接，所述光纤光栅传感器14顶部高于所述传感器槽15上沿，所述传输光纤17设置在所述架空轨道16上设置的空腔18内。光纤光栅传感器可以实现对温度、应变等物理量的直接测量，当行走机构的轮子压在光纤光栅传感器上时，其会发生应变，从而被检测到行走机构是否到达光纤光栅传感器上方，从而实现定点式辐射测量。

所述光纤光栅传感器14顶部高于所述传感器槽15上沿0.5cm至1cm。宽带光源发出信号，光纤光栅网络分析仪检测到信号波长的变化并将波长信号转换为相应的电信号，监控中心对接收到的电信号进行处理，从而计算出哪个光纤光栅传感器受到压力从而形变，就实现了对行走机构的位移测量。

所述传输光纤17的一端设置宽带光源26，所述传输光纤17的另一端通过光纤光栅网络分析仪27与所述监控中心7连接。斜面垫块利于行走机构的轮子爬上光纤光栅传感器，避免传感器受到侧向的冲击力过大，利于保护设备。

所述光纤光栅传感器14两端设置斜面垫块1，用于对所述光纤光栅传感器21进行温度补偿。

实施例三

如图1至图4所示：其与实施例一的区别在于：

所述吊挂机构包括所述轨道车24下端设置的L型支架32和所述飞行器28上端设置的两个U型臂30，所述L型支架32开口端在所述轨道车24下端设置伸缩杆29，所述伸缩杆29与所述控制模块9连接，所述飞行器28采用四旋翼无人机。飞行器在不使用时通过两个U型臂挂在L型支架上，然后通过伸缩杆将L型支架的开口堵塞，避免U型臂从L型支架上滑落，当使用时，通过控制模块控制伸缩臂收回，飞行器便可以从L型支架上飞出。飞行器采用四旋翼无人机，其机身的平稳性保持的更好，更容易进出L型支架。

所述特高频全向传感器接收放大模块12包括全向宽带天线22及其前置宽带放大器的集成体23；所述前置宽带放大器23的带宽为 1GHz，增益为 40dB。特高频全向传感器接收放大模块包括全向宽带天线及其前置宽带放大器的集成体，在移动式监测单元巡检过程中可以接收输电线路电网电力设备缺陷放电所产生的电磁波，经所述前置宽带放大器放大以及后续的滤波处理后由控制模块计算其传播方向，从而实现对故障点的远近判断，最终寻找到故障点的具体位置，并将位置信息通过第一通信单元发送至监测中心。

所述控制模块9包括单片机，所述第一通信模块8和第二通信模块3包括GPRS模块。单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。第一通信模块和第二通信模块包括GPRS模块，该通信模块传输距离远且能实现无线传输数据，用于对电网数据的传输极为方便。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。