一种基于云平台服务的输电线路监测系统的制作方法

1.本发明属于电网实时监控技术领域，本发明涉及一种基于云平台的输电线路监测系统。


背景技术：

2.高海拔、高纬度和其他受冷空气影响的地区气候寒冷，输电线路容易覆冰，增加了线路载荷，易引起断线甚至倒塔；局部地区复杂多变的气象条件如大风、冻雨等易造成输电线路舞动、振动，严重影响了输电线路的安全运行；大型工程机械在输电线路附近野蛮施工，也可能破坏输电线路。为了确保输电线路安全运行，降低线路故障率，要求能够对其进行实时、准确地安全监控。
3.随着电网互联和电网覆盖范围的扩大，大电网一旦发生故障且不能迅速消除时，很可能导致稳定破坏和不可控的连锁反应，造成大范围、长时间的停电，对社会稳定和经济安全造成严重影响。近年来，国外发生的多次大停电事故使交通、通信、生产、生活等陷入瘫痪，间接造成的经济损失不可估量。因此，必须避免电网发生大停电故障，而对输电线路开展在线监测，能够及时预警和发现线路隐患，减少线路故障率，提高运维检修效率，提高电网安全稳定运行水平。
4.以往故障巡视大都是依靠巡视专责人员的巡视经验选择巡视路线、查找故障点,但由于人员的经验参差不齐,查找结果存在很大的随机性，难以快速确实故障位置，影响输电线路故障抢修质量。云平台在线监测技术具有定位精确、预警效果好等特点，能够提高线路巡检运行效率，从而提高故障抢修质量。
5.因此，需要提出一种能够实现输电线路的实时监控及状态预警的云平台系统。


技术实现要素：

6.本发明旨在针对现有技术存在的不足，提出一种能够实现输电线路的实时监控及状态预警的云平台系统，该云平台系统通过不同传感器将线路本体及通道环境等数据进行采集，在利用网络传输技术将采集数据传输至云主站系统，从而实现输电线路的实时监控及状态预警。
7.本发明采用以下技术方案。
8.一方面，本发明提供一种基于云平台服务的输电线路监测系统包括：数据采集终端、iot服务器、应用服务器、scada服务器以及数据库服务器，所述数据采集终端用于采集监测数据，所述iot服务器用于通过交换机与数据采集终端测点相互联系获得监测数据，并对监测数据进行加密后将数据传输到应用服务器，所述应用服务器用于对获得的监测数据进行清洗，并将清洗后的数据传输至scada服务器，所述scada服务器用于将数据分为遥测数据及遥信数据，并传输至数据库服务器进行数据库存储。
9.进一步地，所述数据采集终端获得的监测数据包括：导线温度监测数据、电流监测数据、导线弧垂监测数据、导地线振动监测数据、导线舞动监测数据、耐张线夹温升监测数
据和绝缘子泄露电流监测数据，表示如下：
10.式中f
con_j
(t)代表第j个设备在第t时刻时的测量值，代表所有测点的测量平均值。
11.再进一步地，所述监测数据还包括：杆塔关键螺栓状态监测数据、杆塔倾斜监测数据和输电线路区域污秽度监测数据。
12.再进一步地，所述监测数据还包括视频图像监测数据。
13.进一步地，应用服务器用于对获得的监测数据进行清洗具体包括：读取某一时间段内得测量数据z
read
，利用栈式降噪自编码器的训练模型对读取的计算数据进行数据清洗，得到模型输出值z
ouput
，从而计算模型整体误差，，判断模型整体误差l
output
与训练数据训练时最小的整体误差l
rfmin
之间的大小，确定是否进行数据清洗，若l
output
＞l
rfmin
，表示数据有异常点，保存此数据异常点并提醒读取数据异常，若 l
output
≤l
rfmin
，则数据可以进行数据，输出清洗后的数据。
14.进一步地，所述iot服务器、应用服务器、scada服务器以及数据库服务器均装载d5000系统；根据输电线路监测系统的数据接入量，服务器的配置方式包括集中式d5000加微应用方式，分布式d5000加微应用方式及云化d5000加微应用的部署方式，接入量小于设定阈值采用集中式d5000加微应用方式配置，将装有d5000系统的服务器集中在一起进行管理，并利用d5000系统布置相关的数据处理应用；接入量在设定阈值范围内，采用分布式d5000加微应用方式配置，将服务器分区域进行布置，安装d5000及数据处理应用的各服务器中针对不同区域处理相应数量的数据；接入量大于设定阈值采用云化d5000 加微应用的部署方式，将所有服务器通过互联网相联，建立云数据处理中心，进行数据处理。
15.再进一步地，采用云化d5000加微应用的部署方式时，将所有服务器组成的数据云平台部署在互联网大区，互联网大区通过正反向隔离装置与云平台服务中信息管理大区的调控功能区、pms和六大中心交互。
16.再进一步地，在互联网大区的数据云平台服务器上部署包括虚拟化和云平台软件组建资源池的微应用，iaas层资源池为paas、saas 层提供云主机服务；关系数据库服务的硬件采用数据库服务器和阵列存储设备，部署数据库系统。
17.再进一步地，为paas层提供基础数据存储服务；列式数据库服务的硬件采用列式数据库服务器，部署hadoop和hbase软件，为paas 层提供列式数据存储服务；数据云平台内部组网采用万兆网络。
18.再进一步地，，在构建数据云平台层后，基于cim和标准化数据操作接口提供基本的基础数据服务功能。
19.本发明所取得的有益技术效果：
20.本发明提供基于云平台服务在线监测系统的整体架构方式，提供了系统架构和硬件架构方式方法，从而能够提高在线监测技术以及线路巡检运维效率，保证了运行维护的质量。本发明提供云平台服务层的构建与部署方式，云平台层通过处理采集的数据实现输、变、配物联网终端界面展示，通过协同管控机制实现权限、责任区、告警定义等的分区维护、简化了系统的复杂性，也便于整个系统的统一管理。
附图说明
21.图1为具体实施例提供的输电线路实时监测系统流程图；
22.图2为具体实施例中输电线路云平台服务输电线路实时监测系统服务器部署具体流程示意图；
23.图3为具体实施例中输电实时监测系统数据处理方式流程图；
24.图4为具体实施例中输电线路监测系统数据清洗的具体流程图；
25.图5为具体实施例中互联网大区和信息管理大区连接示意图；
26.图6为具体实施例中互联网大区与信息管理大区配置图。
具体实施方式
27.以下结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步说明。实施例：一种基于云平台服务的输电线路监测系统，如图1、3所示，包括：数据采集终端、iot服务器、应用服务器、scada服务器以及数据库服务器，所述数据采集终端用于采集监测数据，所述iot服务器用于通过交换机与数据采集终端测点相互联系获得监测数据，并对监测数据进行加密后将数据传输到应用服务器，所述应用服务器用于对获得的监测数据进行清洗，并将清洗后的数据传输至scada服务器，所述scada服务器用于将数据分为遥测数据及遥信数据，并传输至数据库服务器进行数据库存储。
28.具体实施例中的监测数据包括：包括；导线温度监测、电流监测、导线弧垂监测、导地线振动监测、导线舞动监测、耐张线夹温升监测、绝缘子泄露电流监测的数据。
29.可选地监测数据还包括：杆塔关键螺栓状态监测、杆塔倾斜监测、输电线路区域污秽度监测等。
30.可选地监测数据还包括：利用高清摄像头实时拍摄线路走廊图片，自动识别工程车辆入侵、鸟巢、烟雾、山火、导线悬挂异物、塔吊作业，发现潜在事故，提前预警。
31.可选地，数据采集终端通过数据采集及甲酸实现覆冰实时监测，包括：配置七要素气象传感器、倾角传感器、拉力传感器，实时监测线路覆冰状态，为融冰决策提供依据。
32.如图3、图4所示，将测量的数据通过网络传输至云平台层，利用栈式降噪自编码器训练的模型对读取的计算数据进行数据清洗。读取某一时间段内得测量数据z
read
，将读取得数据带入利用栈式降噪自编码器训练的模型中，得到模型输出值z
ouput
，从而计算模型整体误差。判断模型整体误差l
output
与训练数据训练时最小的整体误差l
rfmin
之间的大小，确定是否进行数据清洗，若l
output
＞l
rfmin
，表示数据有异常点，保存此数据异常点并提醒读取数据异常，若l
output
≤l
rfmin
，则数据可以进行数据，输出清洗后的数据。将清洗好的数据，与实时监测的数据实时显示，方便监测人员的判断，从而确定故障位置。
33.如图4所示，具体实施例中基于云平台服务的输电线路监测系统基于输电平台数据接入量的大中小型配置服务器，其中服务器装载 d5000系统，通过d5000系统+微应用进行数据采集，从而传输至数据采集系统。针对数据量，配置方式有：集中式d5000+微应用方式，分布式d5000+微应用方式及云化d5000+微应用的部署方式。其中小型及接入数据采用集中式d5000+微应用方式，将装有d5000系统的服务器集中在一起进行管理，并利用d5000系统布置相关的数据处理应用，由于处理的数据量少，故部署的服务器数量有限，适合集中进行管理。中型接入数据采用分布式d5000+微应用方式，由于处理的数据量较多，所需数据
处理数据得服务数量增加，因为将服务器分区域进行布置，并在服务器中安装d5000及数据处理应用针对不同区域处理相应数量的数据。大型接入数据采用云化d5000+微应用方式,在区域数据量也很大，此时分布式d5000无法满足数据处理的需求，因此将大量服务器通过互联网相联，建立云数据处理中心，进行数据处理。因此装有d5000系统的服务器为整个云平台服务的硬件基础，为保证整个云平台服务的运行，还需如下硬件：管理节点服务器、网络管理节点服务器、计算节点服务器、阵列存储设备、存储光纤交换机、 bmc接入交换机、防火墙、管理交换机、业务交换机和核心交换机。
34.实施例2，提供一种基于云平台服务的输电线路监测系统，本实施例以某小型数据接入量为例，因此接入数据量少，采用集中式 d5000+微应用方式。包括以下步骤：
35.(1)云平台服务器包括了时间序列数据数据库服务器，数据库服务器及scada服务器，应用服务器及iot服务器，这些服务器均安装d5000系统，并根据服务器上布置的微应用不同进行区分。iot 服务器通过交换机与数据采集终端测点相互联系，并对数据进行加密传输，在应用服务器中进行数据清洗，在scada服务器将数据分为遥测数据及遥信数据，并传输至数据库服务器进行数据库存储。而工程人员可以通过工作站查看数据，随后通过交换机及正反隔离装置将数据传输至信息管理大区。
36.(2)将服务器系统配置在互联网大区，并通过正反向隔离装置将互联网大区与信息管理大区相互联系。如图5、图6所示。
37.(3)在云平台硬件上部署虚拟化和云平台软件组建资源池，iaas 层资源池为paas、saas层提供云主机服务；关系数据库服务的硬件采用数据库服务器和阵列存储设备，部署国产数据库系统。
38.(5)为paas层提供基础数据存储服务；列式数据库服务的硬件采用列式数据库服务器，部署hadoop和hbase软件，为paas层提供列式数据存储服务。云内部组网采用万兆网络。
39.(6)在构建云平台层后，基于cim和标准化数据操作接口提供基本的基础数据服务功能。
40.(7)线路本体监测，包括；导线温度监测、电流监测、导线弧垂监测、导地线振动监测、导线舞动监测、耐张线夹温升监测、绝缘子泄露电流监测，线路本体监测函数如下所示:
[0041][0042]
式中f
con_j
(t)代表第j个设备在第t时刻时的测量值，代表所有测点的测量平均值。
[0043]
(8)基于视频监控及测点计算数据实现实时杆塔区域监测，包括：杆塔关键螺栓状态监测、杆塔倾斜监测、输电线路区域污秽度监测等,其测量函数如式(1)所述。
[0044]
(9)基于视频监测实现线路走廊实时监控，包括：利用高清摄像头实时拍摄线路走廊图片，自动识别工程车辆入侵、鸟巢、烟雾、山火、导线悬挂异物、塔吊作业，发现潜在事故，提前预警。
[0045]
(10)通过数据采集及甲酸实现覆冰实时监测，包括：配置七要素气象传感器、倾角传感器、拉力传感器，实时监测线路覆冰状态，为融冰决策提供依据。
[0046]
(11)将测量的数据通过网络传输传输至云平台层，利用栈式降噪自编码器的训练
模型对读取的计算数据进行数据清洗。
[0047]
(12)读取某一时间段内得测量数据z
read
，将读取得数据带入步骤(11)训练的模型中，得到模型输出值z
ouput
，从而计算模型整体误差。
[0048]
(13)判断模型整体误差l
output
与训练数据训练时最小的整体误差 l
rfmin
之间的大小，确定是否进行数据清洗，若l
output
＞l
rfmin
，表示数据有异常点，保存此数据异常点并提醒读取数据异常，若l
output
≤l
rfmin
，则数据可以进行数据，输出清洗后的数据。
[0049]
(14)将清洗好的数据，与实时监测的数据实时显示，方便监测人员的判断，从而确定故障位置。
[0050]
图1展示了输电线路监测系统流程图,,包括三个大步骤，即服务器部署，硬件架构及云平台构建(对应步骤1
‑
6)、各类数据监测(对应步骤7～10)、数据清洗与展示(对应步骤11～14)。
[0051]
图3展示了输电实时监测系统数据处理方式，包括了数据的读取，数据清洗，同时根据数据清洗时的重构误差大小判断确定读取数据是否为异常数据。
[0052]
本发明提供了一种基于云平台服务的输电线路监测系统，公开了基于云平台服务在线监测系统的整体架构方式，提供了系统架构和硬件架构方式方法，从而能够提高在线监测技术以及线路巡检运维效率，保证了运行维护的质量，并提供云平台服务层的构建与部署方式，云平台层通过处理采集的数据实现输、变、配物联网终端界面展示，通过协同管控机制实现权限、责任区、告警定义等的分区维护、简化了系统的复杂性，也便于整个系统的统一管理。
[0053]
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0054]
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0055]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0056]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0057]
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体
实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。