一种基于北斗的输电线路故障点定位系统及方法与流程

1.本发明涉及电力检修技术领域，具体为一种基于北斗的输电线路故障点定位系统及方法。


背景技术：

2.输电线路承载这电力传输的重要任务，但输电线路在运行过程中，因为覆冰、火灾、地质灾害或认为破坏等原因导致输电线路故障不能传输电能，为了尽可能的降低输电线路损坏对经济造成的损失，首先需要对输电线路故障点进行定位，然后才能根据定位位置进行抢修。
3.目前，输电线路故障后，对故障点的查找主要依靠人工沿故障线路逐步排查，但输电线路大多数都位于偏远地区，加之输电线路距离较长，人工排查很难做到快速定位故障点，这导致了输电线路故障后电力恢复较慢，给国家经济造成损失，如何实现输电线路故障点快速定位是目前急需解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于北斗的输电线路故障点定位系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于北斗的输电线路故障点定位系统，包括：
6.控制器；
7.北斗定位装置，用于获取自身北斗定位坐标信息和与北斗卫星进行短报文通信，与控制器电连接；
8.载波信号发生器，用于产生载波信号，与控制器电连接；
9.载波信号接收器，用于接收载波信号，与控制器电连接，与载波信号发生器通过导线电连接；
10.运维平台，用于接对收到的故障区段两端的北斗定位坐标进行接收和处理，和用于判定到达故障点最快的检修中心和最快路径，运维平台与北斗卫星电连接；
11.无人机，所述无人机与运维平台通过北斗短报文通信。
12.一种基于北斗的输电线路故障点定位方法，包括以下步骤：
13.步骤1：在输电线路的每根导线上等距离安装n个故障定位器，故障定位器包括北斗定位装置、载波信号发生器和载波信号接收器，n为大于等于2的正整数；
14.步骤2：载波信号发生器定时通过输电线路导线发送带有自身标记的载波信号；
15.步骤3、载波信号接收器接收载波信号，并识别所接收到的载波信号所对应的载波信号发生器；
16.步骤4、如果任意一个载波信号接收器只能接收到所述载波信号发生器所在位置导线两端的任意一端载波信号，则将所述载波信号接收器标记为故障端点；
17.步骤5、检测同一时刻的所有故障端点，如果两故障端点相邻，则将两故障端点之间的导线判定为故障区段；
18.步骤6、如果监测到故障区段，则开启故障区段两端的北斗定位装置进行定位，并通过北斗短报文向运维平台发送故障区段两端的北斗定位坐标。
19.进一步的，还包括：
20.步骤7、运维平台接收到故障区段两端的北斗定位坐标后，派出无人机对故障区段两端的导线进行巡检，获取准确故障点的北斗定位坐标并通过北斗短报文发送给运维平台。
21.进一步的，还包括：
22.步骤8、运维平台根据准确故障点的北斗定位坐标将检修任务分配给到达时间最短的检修中心。
23.具体的，所述步骤8中到达时间最短的判定方法为：
24.s01、获取以准确故障点为圆心，半径为r的区域的带高程信息的卫星遥感地图和道路数据；
25.s02、获取以准确故障点为圆心且半径为r的搜索区域内的检修中心坐标，如果搜索区域内检测到的检修中心数量小于2个则将r增大继续检索直到搜索区域内检测到的检修中心数量大于2个；
26.s03、建立速度函数v(x),
[0027][0028]
其中，v(x)为在位置x处的速度，x为位置，f1(a)为有道路数据且只能步行时的速度惩罚函数，f2(a)为无道路数据时的速度惩罚函数,a为坡度，v2为有道路数据时的平地步行速度，v3为无道路数据时的平地步行速度；
[0029]
s04、建立速度函数运用规则：v1只能用于行程的首段，当有道路数据且可以使用交通工具的道路不是首段时，有道路数据且能使用交通工具的道路速度函数的值为v2；
[0030]
s05、使用i*j的矩形方阵将无道路数据的区域的带高程信息的卫星地图覆盖并分隔，组成矩形方阵内的最小方格长和宽设为d，i为矩形方阵宽度方向的方格个数，j为矩形方阵长度方向的方格个数；
[0031]
s06、依据每个方格所处地的道路信息和高程信息计算矩形方阵到相邻节点的时间；
[0032]
s07、使用最快路径算法计算每个检修中心所在节点到准确故障点所在节点耗时最短的路径；
[0033]
s08、比较每个检修中心的最短耗时，将检修任务分配给耗时最短的检修中心，并将对应的最短路径发送给检修中心。
[0034]
具体的，所述步骤s07中的最快路径算法的步骤为：
[0035]
s07-1、以检修中心所在节点作为起点，找出最快到达的相邻的第一节点；
[0036]
s07-2、计算第一节点前往相邻节点所需的时间，更新起点到第一节点邻居的时间
开销；
[0037]
s07-3、重复步骤s07-1和s07-2，直到对矩形方阵中每个节点都这样做了；
[0038]
s07-4、计算最终路径。
[0039]
具体的，所述步骤7中无人机对故障点的判断可通过以下条件：
[0040]
视觉判断，判断线路的完整性；
[0041]
红外温度测量，检测线路温度，检测点温度高于线路平均温度则判断为故障点。
[0042]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0043]
1、通过载波信号发生器发送载波信号，通过载波信号接收器接收载波信号，利用故障点会阻断载波信号传输或增加载波信号传输的噪声的特点，通过判断载波信号接收器接收到的两端载波信号情况来定位故障区段，一旦故障发生就能立即将故障区段定位出来，相比现有技术全线路排查，本方法将排查范围缩小到两故障定位器之间，提升了排查效率；
[0044]
2、通过北斗短报文发送故障区段和故障点坐标，克服了4g/5g网络不能覆盖区域的信号传输问题；
[0045]
3、通过无人机巡检故障区段查找故障点，进一步缩小排查范围，使得检修人员能够快速找到故障点；
[0046]
4、通过带高程信息的卫星遥感地图和道路数据，搜寻到达故障点最快的检修中心，提升故障修复速度。
附图说明
[0047]
图1为本发明的定位系统的结构示意图；
[0048]
图2为本发明的定位方法的流程示意图。
具体实施方式
[0049]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0050]
实施例1
[0051]
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于北斗的输电线路故障点定位系统，包括：控制器；北斗定位装置，用于获取自身北斗定位坐标信息和与北斗卫星进行短报文通信，与控制器电连接；载波信号发生器，用于产生载波信号，与控制器电连接；载波信号接收器，用于接收载波信号，与控制器电连接，与载波信号发生器通过导线电连接；运维平台，用于接对收到的故障区段两端的北斗定位坐标进行接收和处理，和用于判定到达故障点最快的检修中心和最快路径，运维平台与北斗卫星电连接；无人机，所述无人机与运维平台通过北斗短报文通信。
[0052]
通过载波信号发生器发送载波信号，通过载波信号接收器接收载波信号，利用故障点会阻断载波信号传输或增加载波信号传输的噪声的特点，通过判断载波信号接收器接收到的两端载波信号情况来定位故障区段，一旦故障发生就能立即将故障区段定位出来，
相比现有技术全线路排查，本方法将排查范围缩小到两故障定位器之间，提升了排查效率。
[0053]
实施例2
[0054]
如图2所示，一种基于北斗的输电线路故障点定位方法，包括以下步骤：
[0055]
步骤1：在输电线路的每根导线上等距离安装n个故障定位器，故障定位器包括北斗定位装置、载波信号发生器和载波信号接收器，n为大于等于2的正整数；
[0056]
步骤2：载波信号发生器定时通过输电线路导线发送带有自身标记的载波信号；
[0057]
步骤3、载波信号接收器接收载波信号，并识别所接收到的载波信号所对应的载波信号发生器；
[0058]
步骤4、如果任意一个载波信号接收器只能接收到所述载波信号发生器所在位置导线两端的任意一端载波信号，则将所述载波信号接收器标记为故障端点；
[0059]
步骤5、检测同一时刻的所有故障端点，如果两故障端点相邻，则将两故障端点之间的导线判定为故障区段；
[0060]
步骤6、如果监测到故障区段，则开启故障区段两端的北斗定位装置进行定位，并通过北斗短报文向运维平台发送故障区段两端的北斗定位坐标。
[0061]
实施例3
[0062]
进一步地，为了获取更加精确的故障点位置，减小排查范围，还包括：
[0063]
步骤7、运维平台接收到故障区段两端的北斗定位坐标后，派出无人机对故障区段两端的导线进行巡检，获取准确故障点的北斗定位坐标并通过北斗短报文发送给运维平台。
[0064]
实施例4
[0065]
进一步地，为了进一步提升故障修复速度，搜寻到达故障点最快的检修中心，还包括：
[0066]
步骤8、运维平台根据准确故障点的北斗定位坐标将检修任务分配给到达时间最短的检修中心。
[0067]
具体地，所述步骤8中到达时间最短的判定方法为：
[0068]
s01、获取以准确故障点为圆心，半径为r的区域的带高程信息的卫星遥感地图和道路数据；
[0069]
s02、获取以准确故障点为圆心且半径为r的搜索区域内的检修中心坐标，如果搜索区域内检测到的检修中心数量小于2个则将r增大继续检索直到搜索区域内检测到的检修中心数量大于2个；
[0070]
s03、建立速度函数v(x),
[0071][0072]
其中，v(x)为在位置x处的速度，x为位置，f1(a)为有道路数据且只能步行时的速度惩罚函数，f2(a)为无道路数据时的速度惩罚函数,a为坡度，v2为有道路数据时的平地步行速度，v3为无道路数据时的平地步行速度；
[0073]
s04、建立速度函数运用规则：v1只能用于行程的首段，当有道路数据且可以使用
交通工具的道路不是首段时，有道路数据且能使用交通工具的道路速度函数的值为v2；
[0074]
s05、使用i*j的矩形方阵将无道路数据的区域的带高程信息的卫星地图覆盖并分隔，组成矩形方阵内的最小方格长和宽设为d，i为矩形方阵宽度方向的方格个数，j为矩形方阵长度方向的方格个数；
[0075]
s06、依据每个方格所处地的道路信息和高程信息计算矩形方阵到相邻节点的时间；
[0076]
s07、使用最快路径算法计算每个检修中心所在节点到准确故障点所在节点耗时最短的路径；
[0077]
s08、比较每个检修中心的最短耗时，将检修任务分配给耗时最短的检修中心，并将对应的最短路径发送给检修中心。
[0078]
具体的，所述步骤s07中的最快路径算法的步骤为：
[0079]
s07-1、以检修中心所在节点作为起点，找出最快到达的相邻的第一节点；
[0080]
s07-2、计算第一节点前往相邻节点所需的时间，更新起点到第一节点邻居的时间开销；
[0081]
s07-3、重复步骤s07-1和s07-2，直到对矩形方阵中每个节点都这样做了；
[0082]
s07-4、计算最终路径。
[0083]
实施例5
[0084]
具体地，实施例3中步骤7中无人机对故障点的判断可通过以下条件：
[0085]
视觉判断，判断线路的完整性；
[0086]
红外温度测量，检测线路温度，检测点温度高于线路平均温度则判断为故障点。
[0087]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0088]
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
[0089]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0090]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。