一种基于超高压输电线路的监测预警系统的制作方法

本发明涉及输电线路在线监测，尤其涉及一种基于超高压输电线路的监测预警系统。

背景技术：

1、风偏是指导线和绝缘子串在强风作用下产生摇摆偏离初始位置的现象，而输电线路产生风偏，使绝缘子受到不均匀的风力作用，会导致绝缘子受力不均，增加绝缘子故障的风险，因此，亟需一种关联风偏现象监测绝缘子的安全状态的预警系统，以实现输电线路的稳定运行。

2、公开号为cn109118731b的专利文献公开了一种输电线路覆冰雪监测预警方法及系统，所述方法通过获取输电线路的线路压力、第一拉力、第一形变量、第二拉力、第二形变量、环境温度及风速，将获取的信息发送至管理服务器，管理服务器根据获取的信息进行处理分析，判断覆冰雪或覆冰情况，生成不同级别的预警信息，并将预警信息发送至区域服务器，区域服务器将预警信息发送至用户终端；由此可见，现有的超高压输电线路的监测预警系统由于监测的覆盖范围较小，监测结构单一，难以监测风偏数据和分析风偏状态，且不能预警风偏导致的绝缘子故障状态，导致输电线路不稳定和监测效果差。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种基于超高压输电线路的监测预警系统，用以克服现有技术中缺乏关联风偏现象实现对绝缘子安全状况的监测预警，使监测效果差的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于超高压输电线路的监测预警系统，包括，

3、布设模块，用以根据超高压输电线路的供电覆盖范围确定若干监测区域，在每个所述监测区域内设置初始监测节点；

4、监测模块，其与设置在各初始监测节点的加速度传感器和光纤传感器分别相连，其用以通过所述加速度传感器获取任意所述初始监测节点对应的振动特征，以及通过所述光纤传感器获取任意所述初始监测节点对应的温度数据；

5、绘图模块，其与所述监测模块相连，其包括用以根据所述振动特征绘制水平振谱图和竖直振谱图的谱图生成单元，用以获取所述初始监测节点中的任意关联监测节点和对应的各监测数据点，绘制各监测数据点随时间的变化曲线，生成若干风偏轨迹图的轨迹生成单元；

6、识别模块，其与所述监测模块和所述绘图模块分别相连，其用以对所述水平振谱图和所述竖直振谱图进行识别，根据识别结果确定风偏对输电线路的影响程度，以生成对应的预警提示指令；

7、预警模块，用以接收实际预警提示指令，输出对应的预警提示指示；

8、数据存储模块，其内存有历史监测数据；

9、校准模块，用以根据所述历史监测数据对输电线路的标准指标监测值进行修正和输出，所述标准指标监测值包括允许振动位移。

10、进一步地，所述识别模块包括谱图识别单元、分析判定单元、故障分析单元、状态监测单元和指令生成单元，其中，

11、所述谱图识别单元用以根据水平振谱图和竖直振谱图确定是否出现风偏情况；

12、所述分析判定单元用以根据风偏情况确定风偏对输电线路的影响程度；

13、所述故障分析单元用以根据风偏对输电线路的影响程度关联温度数据分析绝缘子的状态信息，以确定风偏情况对绝缘子运行状态的影响程度；

14、所述状态监测单元用以根据温度数据定期分析绝缘子的状态信息；

15、所述指令生成单元用以根据风偏对输电线路的影响程度和绝缘子的状态信息确定对应的预警等级，以生成预警提示指令以及对历史监测数据进行更新。

16、进一步地，所述谱图识别单元包括第一计算子单元、采集子单元和第一判定子单元，其中，

17、所述第一计算子单元，用以根据允许风速确定标准位移波动区间；

18、所述采集子单元，用以获取各初始监测节点对应的实时水平振动位移和实时竖直振动位移，记作监测数据点；

19、所述第一判定子单元，用以根据标准位移波动区间对各监测数据点进行判定，以确定是否出现风偏异常情况。

20、进一步地，所述分析判定单元包括标记子单元、第二计算子单元、第二判定子单元和风偏分析子单元，其中，

21、所述标记子单元，用以根据出现风偏异常情况的初始监测节点的位置关系，确定关联监测节点和未关联监测节点；

22、其中，所述标记子单元将出现风偏异常情况且处于相邻位置的两个初始监测节点标记为关联监测节点，将出现风偏异常情况且处于非相邻位置的任意初始监测节点标记为关联监测节点；所述第二计算子单元，用以获取所述轨迹生成单元中的差异点个数，根据所述差异点个数计算差异振动频率；

23、所述第二判定子单元，用以根据第一标准振动频率与第二标准振动频率对差异振动频率进行判定；

24、所述风偏分析子单元，用以根据判定结果确定风偏对输电线路的影响程度，根据所述影响程度确定是否关联温度数据分析绝缘子的状态信息，进而确定预警提示等级。

25、进一步地，所述故障分析单元包括第一温升计算子单元、曲线生成子单元和关联分析子单元，其中，

26、所述第一温升计算子单元，用以根据所述关联监测节点对应的实时温度和环境温度计算实时第一温升；

27、所述曲线生成子单元，用以绘制实时第一温升随时间的温度变化曲线；

28、所述关联分析子单元，用以根据标准温升对实时第一温升进行判定，以及对所述温度变化曲线的导数进行分析，进而分析温度变化曲线的趋势，以根据温度变化曲线的趋势确定是否进行预警提示。

29、进一步地，所述状态监测单元包括第二温升子单元和定期分析子单元，其中，

30、所述第二温升子单元，其用以在预设监测周期获取初始监测节点对应的实时温度和环境温度计算实时第二温升；

31、所述定期分析子单元，用以根据标准温升对实时第二温升进行判定，以根据判定结果确定是否出现故障。

32、进一步地，所述指令生成单元包括等级确定子单元和故障确定子单元，其中，

33、所述等级确定子单元，用以根据实时监测的风偏情况以及风偏情况对绝缘子运行状态的影响程度确定等级预警提示指令；

34、所述故障确定子单元，用以根据定期分析子单元的分析结果确定故障预警提示指令。

35、进一步地，所述校准模块包括偏差计算单元、第三判定子单元和修正子单元，其中，

36、所述偏差计算单元用以根据历史监测数据计算模糊故障次数和实时预警偏差值；

37、所述第三判定子单元用以根据标准预警偏差率范围对实时预警偏差值进行判定；

38、修正子单元用以根据所述第三判定子单元的判定结果确定对输电线路的标准指标监测值进行修正。

39、进一步地，所述偏差计算单元根据故障预警提示次数和四级预警提示次数计算模糊故障次数，根据历史故障次数和模糊故障次数计算实时预警偏差值；

40、其中，所述历史监测数据包括故障预警提示次数和四级预警提示次数，模糊故障次数为故障预警提示次数和四级预警提示次数之和，实时预警偏差值为模糊故障次数与历史故障次数的比值。

41、进一步地，所述第一计算子单元根据允许风速计算允许振动位移，根据允许振动位移确定标准位移波动区间；

42、其中，，h=c×lb2×vb2×ρ×a，x=xs-δx；

43、vb为允许风速，h为弹性强度，lb为超高压输电线路两个塔架间的直线距离，w为输电线路的单位长度重量，g为重力加速度，c为风阻系数，ρ为空气密度，a为输电线路的横截面积，xs为允许振动位移，x为允许位移，δx为允许加速度传感器的测量误差。

44、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过在输电线路监测中部署多个初始监测节点，避免监测覆盖范围较小，通过在初始监测节点设置加速度传感器，以获取输电线路的振动信号，通过对振动信号进行分析，实现实时监测输电线路的风偏情况，确保对风偏情况的准确评估，以分析风偏现象对输电线路的影响，通过在初始监测节点设置光纤传感器，以提供高精度和实时监测的温度数据，由于强风作用下，会导致输电线路产生风偏，而绝缘子受到不均匀的风力作用，由于受力不均，会增加故障的风险，因此，关联风偏现象对输电线路的影响，对温度数据的变化趋势进行分析，以判断是否存在绝缘子开裂的可能性，实现对绝缘子故障的提前预警，通过根据历史故障次数和实际监测需求，优化标准指标监测值，提高对输电线路的监测精准性。

45、进一步地，通过设置标准位移波动区间，以对监测的输电线路的振动位移进行判定，用振动位移表示风偏情况，初步判定输电线路的风偏情况，若判定各监测数据点均落在标准位移波动区间内，表示实际位移未超出振动限值，风偏对输电线路几乎无影响，但还需对绝缘子状态进行周期性监测和预警，以提高超高压输电线路的安全运行，若判定存在监测数据点未落入标准位移波动区间，表示出现实际位移超出振动限值，则通过统计预设追踪监测周期内超出振动限值的频次，以精准分析线路实际监测节点的振动状态，提高隐患发现的及时性。

46、进一步地，通过统计超出振动限值的频次，即计算超出振动限值的频次占总振动频次的百分比，避免由于环境干扰引起的实时水平振动位移出现误差，若判定差异振动频率小于第一标准振动频率，表示超出振动限值的频次非常低，这种情况是由于环境干扰引起采集的实时水平振动位移出现误差，可以忽略不计，若判定差异振动频率在第一标准振动频率与第二标准振动频率之间，表示超出振动限值的频次较多，此时进行一级预警提示，以实现对输电线路的监测和预警，若判定差异振动频率大于第二标准振动频率，表示超出振动限值的频次非常高，此时实际位移高频率地超出振动限值，因此判定风偏情况严重，将通过温度数据分析是否引起绝缘子故障，以及时进行相应的预警提示，增加对线路状态追踪监测的精准性。

47、进一步地，通过在输电线路振动幅度和频率较大时，联合光纤传感器监测绝缘子的温度数据，对关联监测节点的实时第一温升进行分析，以全面分析风偏情况对绝缘子的影响情况，若判定实时第一温升大于等于标准温升，表示绝缘子已经发生故障，则进行四级预警，提示相关人员检修，若判定实时第一温升小于标准温升，则对温升的变化趋势进行分析，提高对风偏的监测和故障预警能力。

48、进一步地，通过在出现风偏异常情况，且存在初始监测节点不相邻时，对历史监测情况进行分析，若实时预警偏差值小于第一标准预警偏差值，表示在以往的监测预警中，存在故障情况未及时捕捉到，这是由于设定的允许风速较大，使计算的振动位移较大，从而使实际落入标准位移波动区间内的初始监测节点对应的数据被漏检，即由于对该数据的监测周期较大，无法及时发现，则通过对标准指标监测值修正，减小允许振动位移，减小初始监测节点对应的数据落入标准位移波动区间内的可能性，以通过对未落入标准位移波动区间的监测数据进行实时分析，提高对输电线路的监测覆盖范围，以提高监测数据的准确性，更好地保证超高压输电线路的安全性。