专利名称：一种输电线路状态监测通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种输电线路状态监测通信系统，更具体的说涉及远距离传输及全线覆盖的输电线路状态监测通信系统。
背景技术：
输电线状态监测系统是专门针对输电线路主要设备进行数据采集和远程监控的系统。通信系统为各种采集和监测数据提供可靠的传输通道，是完成输电线状态监测的基础和重要组成部分。
输电线状态监测通信系统建设的核心问题在于解决部署在杆塔现场的状态监测设备到变电站汇聚设备的远距离数据传输问题。一般情况下，220千伏输电线相邻两个变电站之间跨度距离在20公里 200公里。高压输电线杆塔之间档距一般在300米 600米。由于每3-5公里的ADSS/0PGW才有ー个光纤接入点，因此，没有光纤接入点以及没有实现光纤覆盖的输电线路，只有依靠无线通信方式发送监测数据。现有输电线路状态监测系统的通信手段主要是采用公网的GPRS/TD-SCDMA/EDGE/WCDMA等技木，将监测点的数据发送到附近基站，再通过公网传输到变电站内的无线接收装置。然而，目前公网技术无法满足输电线路状态监测中实时监控业务的高清视频数据传输速率要求，尤其是多个监测点、多路视频同时传输的情況。除此之外，在公网没有覆盖到的区域以及超长距离传输条件下，必须采用其他通信方式来完成监测数据的传输。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种灵活、高速、可靠的数据传输通道，实现了不同线路环境条件下输电线路状态监测数据的远距离传输及全线覆盖的输电线路状态监测通信系统。为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的
一种输电线路状态监测通信系统，包括安装在变电站内的汇聚通信装置和安装在输电线杆塔上的至少ー个終端通信装置、至少ー个中继通信装置和至少ー个监测装置，所述监测装置采用以太网接ロ与所述终端通信装置连接，所述终端通信装置通过有线或无线的方式与所述中继通信装置连接和所述汇聚通信装置连接，所述中继通信装置通过有线或无线的方式与与所述汇聚通信装置连接，并且多个中继通信装置之间级联。对本发明进ー步的限定方案为，所述有线连接方式的实现方法为在输电线杆塔上设置光线接入点，利用ADSS/0PGW发送数据。进ー步的，所述无线连接方式通过专用无线通信网络，所述专用无线通信网络的频段为5. 8GHz，组网模式为Mesh，数据传输方式为WiFi。进ー步的，所述中继通信装置之间的级联的实现方式为光传输链路级联或无线Mesh传输级联。进ー步的，所述系统还包括设置于变电站内的交换设备，所述交换设备接收汇聚通信装置的数据信息并进行转发。进ー步的，所述系统中的各设备均包括ー时钟装置，所有时钟装置与汇聚通信设备的时钟装置保持一致。进ー步的，所述系统还包括设置与输电线杆塔上的太阳能供电装置。进ー步的，所述终端通信装置、中继通信装置和汇聚通信装置的结构为包括数据处理模块和分别与数据处理模块连接的监测装置接ロ模块、电源电压管理模块、无线通信模块、エ业以太网交换模块、和时间同步模块，所述监测装置接ロ模块通过以太网接ロ与检测装置连接，接收监测数据，并将数据送给数据处理模块；所述电源电压管理模块将电源电压告警信息传送到数据处理模块；所述数据处理模块处理来自监测装置接ロ模块的监测数据和来自电源电压管理模块的电源电压数据；所述无线通信模块将所述 数据处理模块的数据包编/解码、加/解密、调制/解调，完成数据传输；所述エ业以太网交换模块在指定端ロ进行数据交换，完成数据包在光线路上的收发；所述时间同步模块维护本地时间并向线路上其他特种通讯装置及监测设备提供时间信息。进ー步的，所述终端通信装置、中继通信装置和汇聚通信装置的数据接ロ包括两个光纤接ロ、两个以太网接ロ、一个电源接口和两个天线接ロ。本发明的有益效果是
第一、本发明能够支持各类输电线路状态监测终端以不同的方式接入系统；
第二、系统为输电线路状态监测提供了高速、安全可靠的数据传输通道，尤其能够满足实时高清视频业务的传输要求，大大提高了输电线路状态监测水平；
第三、系统利用输电线路现有的光纤资源并构建专用无线网络，彻底摆脱了传统输电线路状态监测系统通信对公网的依赖，实现了不同现场环境条件下输电线路状态监测数据传输的全线覆盖；
第四、系统充分发挥了光传输具有的高带宽、低时延、高可靠性等优点，具有的结构灵活、网络规模易于扩展、自愈性强等特点。与传统的単一通信方式相比，系统还具有较强的抗毁性；
第五、系统采用高可靠性设计，能够适应野外恶劣的自然环境，其防水、防雷击、抗高温、抗电磁干扰等性能均符合国家电网公司相关技术规范的要求。
图I为本发明的一种输电线路状态监测通信系统组成结构示意 图2为本发明中公开的终端通信装置、中继通信装置和汇聚通信装置的结构示意图。图中主要附图标记含义为
10、监测设置 20、終端通信装置 30、中继通信装置 40、汇聚通信装置50、太阳能供电装置。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。图I为本发明的一种输电线路状态监测通信系统组成结构示意图。如图I所示一种输电线路状态监测通信系统，包括安装在变电站内的汇聚通信装置40和安装在输电线杆塔上的至少ー个終端通信装置20、至少ー个中继通信装置30、至少ー个监测装置10和太阳能供电装置50。监测装置10采用以太网接ロ与終端通信装置20连接，終端通信装置20通过有线或无线的方式与中继通信装置30和汇聚通信装置40连接，中继通信装置30通过有线或无线的方式与与汇聚通信装置40连接，并且多个中继通信装置30之间级联，太阳能供电装置50为监测设备10、終端通信装置20和中继通信装置30供电。由于监测装置10所在杆塔距离变电站的位置超过10km，因此，終端通信装置20无法通过无线方式直接将数据发送到变电站内的汇聚通信装置40。終端通信装置20所在输 电线杆塔上没有光纤接入点，終端通信装置20利用WiFi方式与相邻的中继通信装置30进行数据通信。中继通信装置30所在的输电线杆塔上有光纤接入点，因此，中继通信装置30利用0PGW/ADSS光线路将监测数据传输到变电站内的汇聚通信装置40。位于输电线杆塔上的监测设备10、終端通信装置20和中继通信装置30均由太阳能供电装置50进行供电。监测装置10用于收集各类传感器发送来的输电线路状态监测数据和摄像头采集的视频监控数据，将各类监测数据按照以太网帧格式进行打包。监测装置10利用以太网接ロ将数据包发送给所在杆塔上的終端通信装置20。在图I所示的输电线路监测场景下，終端通信装置20采用WiFi技术通过无线专网与相邻杆塔上的中继通信装置30进行数据通信。无线专网工作频段为5. 8GHz，带宽为20MHz ο中继通信装置30通过光纤接入点与所在杆塔上的0PGW/ADSS光纤相连，将从无线网络中接收到的数据包通过光线路传输到变电站内的汇聚通信装置40。需要指出的是，若中继通信装置30所在杆塔没有光纤接入点，则通过无线专网实现数据包的中继转发，即将終端通信装置20发送的数据包透传到汇聚通信装置40。汇聚通信装置40位于变电站内，通过0PGW/ADSS光纤与中继通信装置30相连。汇聚通信装置40将收到的数据包通过以太网接ロ输出到变电站内的其他交换设备，最終将监测数据传输到主站。变电站到主站的数据传输不在本专利考虑范围内。太阳能供电装置50负责为输电线杆塔上的监测设备10，終端通信装置20和中继通信装置30供电。当太阳能供电装置50的工作电压低于某ー阈值吋，电源将处于充电状态，自动停止向杆塔上的监测设备及通信设备供电；待充电后电压达到某一阈值时，重新为监测设备及通信设备供电。同步原理输电线状态监测通信系统中，以汇聚通信装置40作为时钟源，通过光传输或无线传输方式，每隔10分钟向网络中的监测设备10、終端通信装置20和中继通信装置30发送时间数据。监测设备10、終端通信装置20和中继通信装置30收到时间数据后，与本地维护时钟进行比较，修正时间偏差，保持整个系统的端到端时间同歩。图2为本发明中公开的终端通信装置、中继通信装置和汇聚通信装置的结构示意图。如图2所示所述终端通信装置20、中继通信装置30和汇聚通信装置40的结构为包括数据处理模块203和分别与数据处理模块203连接的监测装置接ロ模块201、电源电压管理模块202、无线通信模块204、エ业以太网交换模块205、和时间同步模块206，监测装置接ロ模块201通过以太网接ロ与检测装置连接，接收监测数据，并将数据送给数据处理模块203 ;电源电压管理模块202将电源电压告警信息传送到数据处理模块203 ;数据处理模块203处理来自监测装置接ロ模块201的监测数据和来自电源电压管理模块202的电源电压数据；所述无线通信模块204将所述数据处理模块的数据包编/解码、加/解密、调制/解调，完成数据传输；所述エ业以太网交换模块205在指定端ロ进行数据交换，完成数据包在光线路上的收发；所述时间同步模块维护本地时间并向线路上其他特种通讯装置及监测设备提供时间信息。监测装置接ロ模块201实现与外部监测装置的数据交換。监测装置接ロ模块201对外采用以太网线并通过航空插头相连。该模块将接收到的数据包送给数据处理模块203。电源电压管理模块202功能包括控制各个模块的工作电压；将太阳能供电装置50的电压信息发送给数据处理模块203 ;接收来自数据处理模块203的电源控制指令。
数据处理模块203功能主要包括监测数据处理转发和控制数据处理转发。由于特种通讯装置200所处位置不同，其数据处理模块203实现上述功能的方式也有所不同。监测数据处理转发过程的具体描述如下
(I)对于终端通信装置20，数据处理模块203接收并处理来自监测装置接ロ模块201、时间同步模块206和电源电压管理模块202的数据后，将数据包发送到无线通信模块204或エ业以太网交换模块205。(2)对于中继通信装置30，数据处理模块203接收并处理来自无线通信模块204、时间同步模块206和电源电压管理模块202的数据后，将数据包发送到エ业以太网交换模块 205。(3)对于汇聚通信装置40，数据处理模块203接收并处理来自工业以太网交换模块205、时间同步模块206和电源电压管理模块202的数据后，将数据包发送到エ业以太网交换模块205。控制数据包括时间同歩数据和控制信令。控制数据处理转发过程的具体描述如下
(I)对于终端通信装置20，数据处理模块203接收并处理来自无线通信模块204的数据后，向时间同步模块206和监测装置接ロ模块201发送时间同步信息；向电源电压管理模块202发送控制信令。(2)对于中继通信装置30，数据处理模块203接收并处理来自工业以太网交换模块205的数据后，向时间同步模块206和无线通信模块204发送时间同步信息；向电源电压管理模块202发送控制信令。(3)对于汇聚通信装置40，数据处理模块203接收并处理来自时间同步模块206的数据后，向エ业以太网交换模块205和无线通信模块204发送时间同步信息及控制信令。无线通信模块204通过5. SGHz无线专网实现监测数据、时间同步数据以及控制信令的收发。该模块通过馈线与定向天线相连。エ业以太网交换模块205与数据处理模块203相连，并通过光接ロ连接到OPGW/ADSS光线路。通过在指定端ロ的数据交換，完成数据包在光线路上的收发。实现监测数据、时间同步数据以及控制信令的收发。特别地，对于位于变电站内的特种通讯装置200，其エ业以太网交换模块205通过以太网接ロ将监测数据传输到外部设备。
时间同步模块206用于维护特种通讯装置200的本地时间。该模块与数据处理模块203相连，周期性获取来自时间源的时间信息。位于变电站内的特种通讯装置200，其时间同步模块作为时间源向网络中其他装置提供參考时间。上述实施例中，位于监测点杆塔上的监测设备通过无线专网以及光传输网络，实现了从监测点到变电站的长距离数据传输。利用输电线路状态监测通信系统，监控中心人员能够及时、准确的掌握输电线路、杆塔以及通信设备的运行状况，在不同的现场通讯环境下，能够实现整个线路的实时监控。
上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种输电线路状态监测通信系统，其特征在于，包括安装在变电站内的汇聚通信装置和安装在输电线杆塔上的至少一个终端通信装置、至少一个中继通信装置和至少一个监测装置，所述监测装置采用以太网接口与所述终端通信装置连接，所述终端通信装置通过有线或无线的方式与所述中继通信装置和所述汇聚通信装置连接，所述中继通信装置通过有线或无线的方式与与所述汇聚通信装置连接，并且多个中继通信装置之间级联。
2.根据权利要求I所述的一种输电线路状态监测通信系统，其特征在于，所述有线连接方式的实现方法为在输电线杆塔上设置光线接入点，利用ADSS/OPGW发送数据。
3.根据权利要求I所述的一种输电线路状态监测通信系统，其特征在于，所述无线连接方式通过专用无线通信网络，所述专用无线通信网络的频段为5. SGHz，组网模式为Mesh，数据传输方式为WiFi。
4.根据权利要求I所述的一种输电线路状态监测通信系统，其特征在于，所述中继通信装置之间的级联的实现方式为光传输链路级联或无线Mesh传输级联。
5.根据权利要求I所述的一种输电线路状态监测通信系统，其特征在于，所述系统还包括设置于变电站内的交换设备，所述交换设备接收汇聚通信装置的数据信息并进行转发。
6.根据权利要求I所述的一种输电线路状态监测通信系统，其特征在于，所述系统中的各设备均包括一时钟装置，所有时钟装置与汇聚通信设备的时钟装置保持一致。
7.根据权利要求I所述的一种输电线路状态监测通信系统，其特征在于，所述系统还包括设置与输电线杆塔上的太阳能供电装置。
8.根据权利要求I所述的一种输电线路状态监测通信系统，其特征在于，所述终端通信装置、中继通信装置和汇聚通信装置的结构为包括数据处理模块和分别与数据处理模块连接的监测装置接口模块、电源电压管理模块、无线通信模块、工业以太网交换模块、和时间同步模块，所述监测装置接口模块通过以太网接口与检测装置连接，接收监测数据，并将数据送给数据处理模块；所述电源电压管理模块将电源电压告警信息传送到数据处理模块；所述数据处理模块处理来自监测装置接口模块的监测数据和来自电源电压管理模块的电源电压数据；所述无线通信模块将所述数据处理模块的数据包编/解码、加/解密、调制/解调，完成数据传输；所述工业以太网交换模块在指定端口进行数据交换，完成数据包在光线路上的收发；所述时间同步模块维护本地时间并向线路上其他特种通讯装置及监测设备提供时间信息。
9.根据权利要求8所述的一种输电线路状态监测通信系统，其特征在于，所述终端通信装置、中继通信装置和汇聚通信装置的数据接口包括两个光纤接口、两个以太网接口、一个电源接口和两个天线接口。
全文摘要
本发明涉及一种输电线路状态监测通信系统，包括安装在变电站内的汇聚通信装置和安装在输电线杆塔上的至少一个终端通信装置、至少一个中继通信装置和至少一个监测装置，所述监测装置采用以太网接口与所述终端通信装置连接，所述终端通信装置通过有线或无线的方式与所述中继通信装置和所述汇聚通信装置连接，所述中继通信装置通过有线或无线的方式与与所述汇聚通信装置连接，并且多个中继通信装置之间级联。本发明公开一种输电线路状态监测通信系统，灵活、高速、可靠的数据传输通道，实现了不同线路环境条件下输电线路状态监测数据的远距离传输及全线覆盖。
文档编号G08C17/02GK102682586SQ201210189818
公开日2012年9月19日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者朱红, 焦群, 程远, 韦磊 申请人:南京南瑞集团公司, 国网电力科学研究院, 江苏省电力公司南京供电公司