一种融合5G通信的配电网灾害预警系统及其预警方法与流程

本发明涉及配电网监测，特别是指一种融合5g通信的配电网灾害预警系统及其预警方法。

背景技术：

1、目前，以台风、雷电、高温、覆冰、强对流天气为代表的恶劣气象频繁出现，电力网络尤其是架空线路大部分是分布在室外环境中，长期暴露在恶劣天气的干扰之下。有鉴于此，需要提供评估配电网在面临灾害时的风险，做好电力抢修准备，提高配电网络防灾能力的方法。为了应对各种自然灾害对电网系统的影响，保障电力设施的安全，目前已经发展出各种电网灾害预警技术，如下所示。

2、如申请公布日为2022.05.06、申请公布号为cn 114444862 a的中国发明专利申请，公开了一种综合多类指标阈值的配电网灾害预警分级方法，包括以下步骤：步骤1：选定基本预警指标组合；步骤2：将基本预警指标组合进行标幺化处理；步骤3：利用熵权法确定弹性配电网基本预警指标的权重；步骤4：根据灰色关联分析计算历史数据样本的关联度，根据关联度对基本预警指标进行排序；步骤5：校验并判定预警指标是否会不会出现误预警或拒预警的情况，若出现误预警或拒预警的情况且校验不合理，重新返回步骤1进行基本预警指标的选取；步骤6：根据预警指标的关联度是否超过预警指标关联度阈值对样本对应的灾害事件进行分级。

3、上述技术方案虽然综合考虑了灾害自身强度、配电网受损情况及恢复能力等多类指标，采用灰色关联度的统一指标和给定阈值计算弹性配电网的预警状态，实现了相对精细化预警，但是在预警的同时无法做出对应的应对措施，只能为后续的资源调度、维修部署等防灾减灾措施提供指导。

4、再如申请公布日为2023 .05 .23、申请公布号为cn 116153019 a的中国发明专利申请，公开了一种基于云计算的电网灾害预警系统，电网灾害预警模块通过电力设施监测模块获取电力设施当前状态数据以及通过环境监测模块获取电力设施当前周边环境状态数据，并根据自然灾害预警数据获取模块提供的自然灾害预警数据通过云计算管理模块计算电力设施状态数据超出电力设施安全阈值从而导致发生电网灾害的概率，可以更准确地对存在安全隐患的电力设施所在位置、存在的安全问题及可能发生的安全事故进行预警。

5、上述技术方案虽然也综合考虑了多种状态参数，通过电力设施当前状态数据、电力设施当前周边环境状态数据、自然灾害预警数据进行综合分析，实现了相对精细化预警，但是在预警的同时也无法做出对应的应对措施，只能为后续的资源调度、维修部署等防灾减灾措施提供指导。同时，若要实现更加精准的预警，就需要在电力设施上布置更多的力学传感器，还需要在电力设施的周围布置更多的环境参数传感器，还需要沿电力设施的架设区域布置更多的气象数据获取模块，不仅实施及维护成本高，而且系统非常冗余复杂。另外，各种传感器均处于持续工作状态，不仅感应精度会降低，而且严重损害使用寿命，大大增加了巡检及更换频率。

6、综上所述，现有技术中的电网灾害预警系统精度低且无法为防灾减灾措施提供充足反应时间。

7、需要特别说明的是，上述技术信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示上述技术信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种融合5g通信的配电网灾害预警系统及其预警方法，解决了现有技术中的电网灾害预警系统精度低且无法为防灾减灾措施提供充足反应时间的技术问题。

2、本技术的技术方案为：

3、一种融合5g通信的配电网灾害预警系统，包括通过电力设施监测装置获取电力设施当前状态数据、通过周边环境监测装置获取电力设施当前周边环境状态数据、通过自然灾害预警服务器获取自然灾害预警数据的云端控制平台，所述云端控制平台通过5g模块与电力设施监测装置、周边环境监测装置、自然灾害预警服务器、存储自然环境安全阈值和当前周边环境安全阈值和电力设施安全阈值的数据库服务器通信，所述电力设施监测装置包括设置在电塔与电缆之间或电杆与电缆之间的拉力传感器，所述云端控制平台通过5g模块与连接在电塔与电缆之间或电杆与电缆的动态张紧装置通信。

4、本技术方案通过自然环境、周边环境及电力设施自身三类参数对电力设施进行安全监测，同时对于自然环境的监测不仅包含当前状态数据，还包括对未来时间段的预测数据，而对周边环境及电力设施自身采用的是当前状态数据监测，三种监测指标时域和空域两个方面相互补充，能够为配电网灾害提供超前、准确的预警；同时，通过自然环境安全阈值、当前周边环境安全阈值和电力设施安全阈值三类安全阈值的逐级预警，而逐级启动对应的监测装置及对应的动态张紧装置，既能避免布置过多的监测装置，又能避免各类及各处的监测装置始终处于工作状态，还能最先对风险最大处的电力设施进行安全调节。另外，本技术方案中的动态张紧装置，不仅能在电缆拉力过大时释放应力，而且能在电缆过于松弛时而自动张紧，以此来满足不同季节、高海拔落差、长跨度距离的输电线路的安全需求。

5、在上述技术方案的基础上，作为所述融合5g通信的配电网灾害预警系统一种优选的技术方案，所述动态张紧装置包括与电源模块相连的伸缩装置，云端控制平台根据电网灾害概率自动控制所述伸缩装置伸缩。本技术方案采用伸缩装置作为动态张紧装置的主要构件，其一是结构简单，将所述电缆与伸缩装置的两端固定相连即可，伸缩装置两端之间的电缆处于松弛状态，在伸缩装置伸缩时，可以改变整个电缆的长度。例如，当伸缩装置伸长时，伸缩装置两端之间的电缆弯曲段会逐渐展开。当然，电缆与伸缩装置之间需要采取对应的绝缘措施，绝缘措施及伸缩装置与电缆的连接方式可以采用各种现有技术，而且与本技术方案要解决技术问题无关，不再赘述。

6、在上述技术方案的基础上，作为所述融合5g通信的配电网灾害预警系统一种优选的技术方案，所述电源模块为独立电源模块或感应取电模块，所述感应取电模块通过所述电缆上流通的交流电进行感应取电。本技术方案为伸缩装置提供了两种电源模块，一种是独立电源模块，既可以是普通的可拆卸电池，也可以是太阳能电池；另一种是利用交流的输电电缆进行供电，利用电磁感应原理进行隔空取电，避免了巡检及更换电池的弊端。

7、在上述技术方案的基础上，作为所述融合5g通信的配电网灾害预警系统一种优选的技术方案，所述伸缩装置包括液压缸或电动缸。本技术方案给出了两类优选的伸缩装置，既可以采用液压缸对所述电缆进行张紧度调节，也可以采用电动缸对所述电缆进行张紧度调节。其中液压缸的拉伸性能更加可靠，但是液压系统的设置较为复杂，而采用电动缸进行拉伸的结构相对简单，但是可靠性相对较低。

8、作为所述融合5g通信的配电网灾害预警系统另一种优选的技术方案，所述伸缩装置包括热膨胀杆，所述电源模块连接有与热膨胀杆配合的温度控制模块。除了采用液压缸或电动缸外，采用热膨胀杆也能实现所述电缆的张紧度调节，而且性能更加可靠、结构更加简单、性能更加稳定，可以直接利用感应取电模块获取的电量实现温度调节，进而直接控制热膨胀杆改变长度，无需设置长度调节的机械结构。

9、作为所述融合5g通信的配电网灾害预警系统一种优选的技术方案，所述电力设施监测装置还包括用于检测电缆风偏角的角度传感器、用于检测电缆温度的温度传感器、用于检测电缆所在电网线路电压的电压传感器。

10、作为所述融合5g通信的配电网灾害预警系统一种优选的技术方案，所述周边环境监测装置包括用于检测电塔或电杆附近风力的风力传感器、用于检测电塔或电杆附近湿度的湿度传感器、用于检测检测电塔或电杆附近温度的温度传感器。

11、作为所述融合5g通信的配电网灾害预警系统一种优选的技术方案，所述自然灾害预警服务器包括气象服务器、水利服务器和地质服务器。

12、作为所述融合5g通信的配电网灾害预警系统一种优选的技术方案，所述气象服务器用于获取未来一段时间内所述电塔或电杆所处地理位置的风力变化数据、温度变化数据、湿度变化数据、雷电变化数据，所述水利服务器用于获取未来一段时间内所述电塔或电杆所处地理位置附近水域的水位变化数据、水流变化数据、水压变化数据，所述地质服务器用于获取未来一段时间内所述电塔或电杆所处地理位置附近地质信息变化数据。

13、一种融合5g通信的配电网灾害预警系统的预警方法，采用上述任一项技术方案所述的融合5g通信的配电网灾害预警系统，各处的自然灾害预警服务器始终处于工作状态，所述云端控制平台通过自然灾害预警服务器获取的自然灾害预警数据控制周边环境监测装置是否启用，通过云计算服务器计算自然灾害预警数据超出自然环境安全阈值的概率，当概率超过70％时，所述云端控制平台控制对应位置的周边环境监测装置启用；

14、所述云端控制平台通过周边环境监测装置获取的电力设施当前周边环境状态数据控制电力设施监测装置是否启用，通过云计算服务器计算电力设施当前周边环境状态数据超出当前周边环境安全阈值的概率，当概率超过80％时，所述云端控制平台优先控制对应的电力设施监测装置启用；

15、所述云端控制平台通过电力设施监测装置获取的电力设施当前状态数据控制对应的动态张紧装置是否启用，通过云计算服务器计算电力设施当前状态数据超出电力设施当前安全阈值的概率，当概率超过90％时，所述云端控制平台控制对应的动态张紧装置伸长或缩短；

16、当动态张紧装置伸长或缩短后，若此处的电力设施监测装置获取的电力设施当前状态数据仍未进入电力设施当前安全阈值范围内，则所述云端控制平台控制与伸缩后的动态张紧装置相邻的动态张紧装置进行同样的伸长量调整，直至此处的电力设施监测装置获取的电力设施当前状态数据进入电力设施当前安全阈值范围内。

17、与现有技术相比，本发明不仅解决了现有电网灾害预警系统精度低且无法为防灾减灾措施提供充足反应时间的技术问题，而且通过自然环境、周边环境及电力设施自身三类参数对电力设施进行安全监测，同时对于自然环境的监测不仅包含当前状态数据，还包括对未来时间段的预测数据，而对周边环境及电力设施自身采用的是当前状态数据监测，三种监测指标时域和空域两个方面相互补充，能够为配电网灾害提供超前、准确的预警；同时，通过自然环境安全阈值、当前周边环境安全阈值和电力设施安全阈值三类安全阈值的逐级预警，而逐级启动对应的监测装置及对应的动态张紧装置，既能避免布置过多的监测装置，又能避免各类及各处的监测装置始终处于工作状态，还能最先对风险最大处的电力设施进行安全调节。另外，本技术方案中的动态张紧装置，不仅能在电缆拉力过大时释放应力，而且能在电缆过于松弛时而自动张紧，以此来满足不同季节、高海拔落差、长跨度距离的输电线路的安全需求。