一种故障录波装置实时波形远程监视及远程启动方法与流程

本发明涉及智能变电站故障诊断技术领域，具体涉及一种故障录波装置实时波形远程监视及远程启动方法。

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，但是随着变电站规模的高速发展，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。

当前大部分变电站已实现自动巡检，特别对于无人值守变电站，按照规程规定每周不少于1 次。而以往有人巡检的变电站则有正常巡视、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，存在故障后到变电站打印波形，发现故障录波装置故障无法提供波形的情况。尤其针对远距离的变电站，极大延误了故障的快速分析与应急处置。

申请号为201310680487.8的专利公开了一种故障录波组网系统，包括：IDM 故障录波装置、录波服务器和调度自动化系统，其中，IDM 故障录波装置包括数据采集系统和本地存储单元；数据采集系统将采集的故障录波数据传送给本地存储单元进行存储，当本地存储单元接收到录波服务器发送的调取请求时，本地存储单元向录波服务器发送存储的故障录波数据，录波服务器接收故障录波数据，并对故障录波数据进行故障分析，然后将故障分析报告发送给调度自动化系统。可以看出，本发明提供的故障录波组网系统实现了对IDM 故障录波装置的接入，同时还实现了对故障录波数据的故障分析，从而解决了现有技术中的难题。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装置实时波形远程监视及远程启动方法，使用少量的传感器便可实现对整个变电站以及设备信息的监测，且与电网线路的故障录波器相配合，对变电站实现全方位的监测，对故障点及时快速查找定位，便于快速解决变电站故障。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种故障录波装置实时波形远程监视及远程启动方法，包括如下步骤：

S1、远程打开故障录波器，对变电站内的故障波形进行监测；

S2、通过移动式监测单元对变电站内的环境进行监测，通过VR设备代替工作人员对变电站进行巡检；

S3、将故障录波器的波形图以及变电站内的环境数据发送至监控中心，监控中心开启移动式监测单元的特高频全向传感器接收放大模块，接收变电站内电力设备缺陷放电所产生的电磁波，并通过监测其方向以及移动式监测单元的运动来判断故障的地点。

一种故障录波装置实时波形远程监视及远程启动装置，包括设置在变电站内的故障滤波器、监控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设置在变电站内部的架空轨道以及设置在架空轨道上的轨道车和定位机构、所述轨道车上设置监测终端和飞行器，所述监测终端包括传感器模块、控制模块、视频监测模块、第一通信模块和旋转设置在所述飞行器下端的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所述飞行器，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，所述飞行器上设置避障机构。

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前端的微型云台，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，所述监控中心包括工控机和数据库服务器，所述监控中心还设置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，所述定位装置包括所述架空轨道上设置的线槽、所述线槽底部的弹性支撑机构、和所述弹性支撑机构上表面设置的分布式光纤振动传感器，所述分布式光纤振动传感器顶部高于所述线槽顶部，所述分布式光纤振动传感器与所述监测中心连接。

进一步的，所述分布式光纤振动传感器顶部高于所述线槽顶部0.5cm至1cm。

进一步的，所述弹性支撑机构包括条状的弹性橡胶，所述弹性支撑机构上表面设置与所述分布式光纤传感器相配合的弧形槽体，所述分布式光纤传感器下表面与所述弧形槽体的表面粘接在一起。

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。

进一步的，所述避障机构包括所述飞行器上方、下方以及前后左右设置的雷达传感器。

本发明提供了一种故障录波装置实时波形远程监视及远程启动方法和装置，故障录波器可以对变电站的故障进行录波，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，在变电站内设置架空轨道，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，仅用一个监测单元便可完成对整个变电站的监测，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变电站的环境温度、湿度传感器监测变电站的环境湿度、明火传感器利用明火中的紫外线对变电站是否发生火灾进行监测、雨量传感器可以对变电站的降雨量进行监测、风速传感器对变电站的环境风力进行监测，并与视频监测模块相互配合，对变电站的温度、湿度、火灾、降雨、风速、图像视频等进行监测，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通过飞行器设置，可以飞离轨道，就近对变电站内的设备进行排查，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。

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。

本发明仅仅使用少量的传感器便可实现对整个变电站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，不会对变电站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，对变电站实现全方位的监测，对故障点及时快速查找定位，便于快速解决变电站故障。

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截面图；

图4是本发明飞行器的结构示意图；

图5是本发明避障机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图5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

本实施例提供了一种故障录波装置实时波形远程监视及远程启动方法，包括如下步骤：

S1、远程打开故障录波器，对变电站内的故障波形进行监测；

S2、通过移动式监测单元对变电站内的环境进行监测，通过VR设备代替工作人员对变电站进行巡检；

S3、将故障录波器的波形图以及变电站内的环境数据发送至监控中心，监控中心开启移动式监测单元的特高频全向传感器接收放大模块，接收变电站内电力设备缺陷放电所产生的电磁波，并通过监测其方向以及移动式监测单元的运动来判断故障的地点。

实施例二

如图1至图5所示：本实施例提供了一种故障录波装置实时波形远程监视及远程启动装置，包括设置在变电站内的故障滤波器13、监控中心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设置在变电站内部的架空轨道16以及设置在架空轨道16上的轨道车24和定位机构5、所述轨道车24上设置监测终端25和飞行器1，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和旋转设置在所述飞行器1下端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1，所述飞行器1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1与所述控制模块9无线连接，所述飞行器1上设置避障机构28。

故障录波器可以对变电站的故障进行录波，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，在变电站内设置架空轨道，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，仅用一个监测单元便可完成对整个变电站的监测，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变电站的环境温度、湿度传感器监测变电站的环境湿度、明火传感器利用明火中的紫外线对变电站是否发生火灾进行监测、雨量传感器可以对变电站的降雨量进行监测、风速传感器对变电站的环境风力进行监测，并与视频监测模块相互配合，对变电站的温度、湿度、火灾、降雨、风速、图像视频等进行监测，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通过飞行器设置，可以飞离轨道，就近对变电站内的设备进行排查，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。

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。

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1前端的微型云台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。

所述监控中心7包括工控机4和数据库服务器6，所述监控中心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。

视频监测模块针对变电站进行图像视频监测，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。

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1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1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。

实施例三

如图1至图5所示：其与实施例二的区别在于：

所述定位装置5包括所述架空轨道16上设置的线槽17、所述线槽17底部的弹性支撑机构15、和所述弹性支撑机构15上表面设置的分布式光纤振动传感器14，所述分布式光纤振动传感器14顶部高于所述线槽17顶部，所述分布式光纤振动传感器14与所述监测中心7连接。

通过轨道上设置的分布式光纤振动传感器来实现的，当移动机构在架设轨道上运动时，会对分布式光纤振动传感器按压使其形变，监测中心通过内部光纤的变化可以监测到移动机构所在的具体方位，定位精准度非常高。当监测单元发送一个监测信息后，分布式光纤振动传感器便可将该时刻的地理位置信息发送至监测中心，两者相结合实现对某点某时刻的信息监测。分布式光纤传感器是对沿光纤传输路径上的空间分布和随时间变化信息进行测量或监控的传感器，而振动传感器是其中的一种，该地理位置监测的优点在于整个传感元件仅采用光纤，价格较低，不会受到周围复杂磁场环境的影响，可以对整个监测单元移动中进行时时监测，误差极小甚至没有。此外在监测单元设置的温度传感器可以反馈温度信息，这样在监测某点环境信息时，反馈至监测中心的监测信息包括有温度信息，监测中心再将温度信息发送至工控机进行计算，对分布式光纤振动传感器进行温度补偿，可以减小监测的误差。

所述分布式光纤振动传感器14顶部高于所述线槽17顶部0.5cm至1cm，高出的高度不能太大，否则会引起移动机构的不稳定，容易发生事故，但又不能太小，振动不明显会造成误差。

所述弹性支撑机构15包括条状的弹性橡胶，所述弹性支撑机构15上表面设置与所述分布式光纤传感器14相配合的弧形槽体18，所述分布式光纤传感器14下表面与所述弧形槽体18的表面粘接在一起。光纤传感器是在弹性支撑机构的上方，为了保证其稳定性，通过弧形槽体来固定，且两者之间通过粘结剂进行粘接，避免光纤传感器意外跳动，造成监测的误差。弹性支撑机构可以采用弹簧、泡沫、橡胶等制件，优选橡胶制件，其耐用性较强。

实施例四

如图1至图5所示：其与实施例二的区别在于：

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23的集成体；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，所述第一通信模块和第二通信模块包括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，用于对监测数据的传输极为方便。

所述避障机构28包括所述飞行器上方、下方以及前后左右设置的雷达传感器，所述雷达传感器与所述控制模块无线连接。雷达传感器采用24GHz雷达传感器，其体积较小，安装在飞行器的六个方位，可以对飞行器周边的障碍物进行报警，防止飞行器因为变电站内的复杂环境出现事故，增加设备使用的安全性。

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。