一种架空送电线路监测系统的制作方法

本发明涉及电力监测技术领域，具体涉及一种架空送电线路监测系统。

背景技术：

架空送电线路特别是超高压、远距离、大容量的送电线路，在运行过程中受气象条件和外界环境等的影响经常发生超过允许幅值的微风振动，往往导致某些线路部件的疲劳损坏，如导地线的疲劳断股，金具、间隔棒及杆塔构件的疲劳损坏或磨损等。其中导地线疲劳断股是架空送电线路普遍发生的问题，严重时需要将全线路更换为新导线。目前微风振动已经严重威胁着电网架空送电线路的安全运行。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种架空送电线路监测系统。

本发明的目的采集以下技术方案来实现：

提供了一种架空送电线路监测系统，包括架空送电线路监测无线传感器网络、电力监测中心站和智能终端，所述架空送电线路监测无线传感器网络用于采集架空送电线路传感参数，并将采集到的架空送电线路传感参数发送到所述电力监测中心站，所述电力监测中心站用于接收、存储、显示架空送电线路传感参数，并将架空送电线路传感参数与正常阈值进行比较，若超过正常阈值，则输出报警信号；所述的智能终端通过通信网络与电力监测中心站连接，用于实时访问电力监测中心站中的架空送电线路传感参数。

本发明的有益效果为：利用无线传感器网络技术实现了架空送电线路监测，并在架空送电线路传感参数异常时进行报警，便于相关人员进行远程监控。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1本发明的结构框图；

图2是本发明电力监测中心站的连接框图。

附图标记：

架空送电线路监测无线传感器网络1、电力监测中心站2、智能终端3、通信模块10、监测系统平台20、服务管理模块30。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1、图2，本实施例提供的一种架空送电线路监测系统，包括架空送电线路监测无线传感器网络1、电力监测中心站2和智能终端3，所述架空送电线路监测无线传感器网络1用于采集架空送电线路传感参数，并将采集到的架空送电线路传感参数发送到所述电力监测中心站2，所述电力监测中心站2用于接收、存储、显示架空送电线路传感参数，并将架空送电线路传感参数与正常阈值进行比较，若超过正常阈值，则输出报警信号；所述的智能终端3通过通信网络与电力监测中心站2连接，用于实时访问电力监测中心站2中的架空送电线路传感参数。

优选地，所述电力监测中心站2包括通信模块10、监测系统平台20、服务管理模块30，通信模块10与互联网连接，接收架空送电线路监测无线传感器网络1发送的架空送电线路传感参数并进行处理；监测系统平台20，包括在计算机操作系统的平台上建立的实时操作系统、数据库系统和用户应用系统，用于用户权限管理、用户基本信息维护、架空送电线路传感参数的统计与计算、预警处理；服务管理模块30，是在所述监测系统平台20上建立的数据库管理模块及系统管理工具，用于对系统设备的管理、诊断、分析。

优选地，所述的架空送电线路传感参数包括架空送电线路微风振动、导线温度、风偏角、气象环境数据。

本发明上述实施例利用无线传感器网络技术实现了架空送电线路监测，并在架空送电线路传感参数异常时进行报警，便于相关人员进行远程监控。

在一个实施例中，所述的架空送电线路监测无线传感器网络1包括基站以及部署于设定的架空送电线路监测区域内的多个传感器节点，并采用网络模型为：将架空送电线路监测区域划分为多个大小相等的虚拟的正方形监测子区域，每个正方形监测子区域内的传感器节点通过分簇路由协议竞选出一个簇头节点，剩余的传感器节点作为架空送电线路监测成员节点，其中簇头节点用于接收并融合所在正方形监测子区域内架空送电线路监测成员节点采集的架空送电线路传感参数，然后将架空送电线路传感参数传送至基站。

在一个实施例中，传感器节点以设定的密度λ泊松分布于架空送电线路监测区域内，并按照下列公式设定正方形监测子区域的数目：

式中，hmp为簇头节点向基站传输架空送电线路传感参数时的能量损耗系数，hfs为架空送电线路监测成员节点向簇头节点发送架空送电线路传感参数时的能量损耗系数，u为架空送电线路监测区域面积，rmax为传感器节点中的最大通信半径。

相对于随机选举簇头节点的方式，本实施例根据架空送电线路监测区域的面积、传感器节点的通信范围以及能量损耗的实际情况控制正方形监测子区域划分的规模，从而优化控制簇头节点的数目，有利于均匀分簇，能够减少因簇的分布不合理造成的网络损耗，并在保证每个架空送电线路监测成员节点与所属的簇头节点能够相互通信的前提下尽可能节省通信能量消耗，从而节约无线传感器网络4的架空送电线路传感参数收集成本。

在一个实施例中，所述的无线传感器网络4通过分簇路由协议竞选簇头节点时，具体包括：

(1)对于正方形监测子区域i，设其覆盖范围内的传感器节点数目为ci，基站计算与i内各传感器节点的距离，将距离从小到大的顺序排列，找出前ci个传感器节点，并计算前ci个传感器节点的几何中心，即ci个传感器节点坐标的平均值；

(2)设该几何中心为zi，i内各传感器节点按照下列公式计算自身的竞争能力值：

式中，表示i内第j个传感器节点的竞争能力值，分别为i内第j个传感器节点的当前剩余能量、初始能量，为i内传感器节点的平均剩余能量，l(j,zi)表示i内第j个传感器节点与zi之间的距离，l(sink,zi)表示zi与基站之间的距离，e为设定的权重因子，e的取值范围为[0.8,1]；

(3)选出为最大的传感器节点作为i内的簇头节点，i内的其余传感器节点作为架空送电线路监测成员节点。

本实施例优化了簇头节点的选举机制，该选举机制简单有效，其中，通过综合考虑传感器节点的几何位置以及剩余能量来优化簇头节点的选取，设计了竞争能力值的计算公式，将竞争能力值最大的传感器节点作为簇头节点，使得选举出的簇头节点在满足能量要求的同时能够与架空送电线路监测成员节点之间的距离较近，并且尽量靠近基站，有利于降低传感器节点间的通信能耗，降低架空送电线路传感参数收集的能量成本，从而延长无线传感器网络4的生命周期，保障架空送电线路监测系统有效运作。

在一个实施例中，架空送电线路监测成员节点通过直接或者多跳转发的形式与簇头节点通信，具体为：

(1)对于正方形监测子区域i，其覆盖范围内的架空送电线路监测成员节点数目为ci-1，设簇头节点为b，i内各架空送电线路监测成员节点s的坐标为(xs,ys)，s＝1,…,ci-1，b的坐标为(xb,yb)，lt为设定的通信距离阈值，按照下列公式设定lt：

(2)设架空送电线路监测成员节点s与簇头节点b之间的距离为lsb，架空送电线路监测成员节点s的最大通信半径为rs，若lsb≤lt且lsb≤rs，则架空送电线路监测成员节点s与簇头节点b直接通信，否则架空送电线路监测成员节点s以多跳转发的形式与簇头节点b通信。

本实施例对于位于设定的通信距离阈值范围内且最大通信半径大于设定的通信距离阈值的架空送电线路监测成员节点采用直接通信的方式与簇头节点通信，对于不满足条件的其余架空送电线路监测成员节点采用多跳转发的方式与簇头节点通信，能够保障传感器节点之间的通信有效度；本实施例设置的正方形监测子区域内传感器节点间的通信方式，相对于所有架空送电线路监测成员节点与簇头节点直接通信的方式，能够一定程度上减少架空送电线路传感参数传输的能量消耗，并且相对于所有架空送电线路监测成员节点与簇头节点多跳转发通信的方式，能够提高架空送电线路传感参数传输的效率，从而使得本实施例的无线传感器网络4在结构上具有更好的拓展性能。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。