一種輸電線路在線巡視系統的製作方法
2024-02-13 23:52:15
一種輸電線路在線巡視系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種輸電線路在線巡視系統，包括光纖通信子系統、後臺監控主機子系統和逐塔配置的杆塔終端子系統，所述杆塔終端子系統包括測量單元、終端主機、供能單元以及光網絡單元，所述測量單元用於執行輸電線路中監測數據的採集，所述終端主機完成監測數據的匯聚、預處理與上傳並接收後臺監控主機子系統發出的命令來控制各單元，所述供能單元通過終端主機的繼電器出口給測量單元和光網絡單元設備供能，每杆塔處的杆塔終端子系統採集的監測數據通過光網絡單元與每杆塔處接續引下的光單元相連，從而接入光纖通信子系統中，所述後臺監控主機子系統負責監測數據的存儲、分析查詢與告警等功能，並通過光纖通信子系統與各杆塔終端子系統進行通信。
【專利說明】一種輸電線路在線巡視系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於電力【技術領域】，更具體地，涉及一種輸電線路在線巡視系統。
【背景技術】
[0002]隨著電力系統的發展，目前我國的高壓輸電線路的總長度不斷增加，覆蓋範圍不斷擴大，為保證輸電線路及其設備的安全，電力系統輸電線路日常巡視一個重要環節。但高壓輸電線路人工巡視工作量強度大、巡視成本高，且在複雜地理環境、惡劣氣候條件下將大大增加人工巡視的難度；直升機巡視雖然可提高巡線效率，但其對氣候條件、地理環境要求嚴格，且存在飛行安全隱患。另外，無論是人工巡視還是直升機巡視，一方面定期巡視造成的巡視過度或漏失往往引起經濟損失或運行可靠性降低，另一方面其無法隨時監視輸電線路的狀態。
[0003]近年來，針對輸電線路運行狀態在線監測已開展了多方面的研究工作，主要包括電氣類監測、機械類監測和運行環境監測等類型。但這些狀態監測系統受限於特定的監測目標，監測手段有限，難以全面準確地反映線路運行狀態，不能滿足線路巡視的要求，且功能擴展困難；另一方面，這些監測系統受制於GPRS或CDMA信息通信技術，存在傳輸數據容量小，安全可靠性差等缺點，也不能滿足線路巡視所需狀態量的實時監測要求。由於這些線路狀態監測系統與輸電線路日常巡視等任務脫節，利用率不高，經濟效益較低。
[0004]因此，需要結合電力部門輸電線路日常巡視的實際需求，尋找一種自動巡視的輸電線路在線巡視系統。
【發明內容】
[0005]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種輸電線路在線巡視系統，其目的在於實現輸電線路的自動在線巡視，由此根據輸電線路日常巡視等內容並以狀態全景監視為目標設計開發杆塔終端子系統、監控主機子系統，並構建滿足每杆塔可見光視頻圖像、紅外圖像等海量信息安全可靠傳輸的光纖通信子系統。
[0006]為實現上述目的，本發明提供了一種輸電線路在線巡視系統，包括:光纖通信子系統、後臺監控主機子系統和逐塔配置的杆塔終端子系統，所述杆塔終端子系統包括測量單元、終端主機、供能單元以及光網絡單元，所述測量單元用於執行輸電線路及其設備指定位置的可見光視頻圖像、紅外圖像等監測數據的採集，所述終端主機完成監測數據的匯聚、預處理與上傳並接收後臺監控主機子系統發出的命令來控制各單元，所述供能單元通過終端主機的繼電器出口給測量單元和光網絡單元等設備供能，每杆塔處的杆塔終端子系統採集的監測數據通過光網絡單元與每杆塔處接續引下的光單元相連，從而接入光纖通信子系統中，所述後臺監控主機子系統負責監測數據的存儲、分析查詢與告警等功能，並通過光纖通信子系統與各杆塔終端子系統進行通信。
[0007]本發明所提供的上述在線巡視系統可充分利用現有的光纖通信設備如光纖複合架空地線光單元，根據日常巡視內容，通過布置於每杆塔上的杆塔終端子系統對輸電線路及其設備指定位置進行監視，結合模塊化設計的後臺監控主機系統，可替代實現自動在線巡視。
[0008]優選地，所述光纖通信子系統由光纖複合架空地線的T接引下設備與乙太網無源光網絡設備形成，所述光纖複合架空地線的T接引下設備實現每杆塔處光纖複合架空地線光單元的T接引下，所述乙太網無源光網絡設備採用光線路終端級聯方式組網，由沿線布置的光線路終端、布置於每杆塔處的光網絡單元、和無源分光器組成，杆塔終端子系統的監測數據接入布置於每杆塔處的光網絡單元，光網絡單元通過無源分光器與利用T接引下技術的光纖複合架空地線光單元相連，從而接入所述光纖通信子系統。
[0009]通過上述方案，每杆塔處的可見光視頻圖像、紅外圖像等監測數據可接入光纖通信網，並通過光線路終端級聯的方式實現任意長度輸電線路下杆塔終端與後臺監控主機子系統的可靠通信。
[0010]優選地，所述在線巡視系統還包括監控子機子系統，各杆塔終端的監測數據通過基於光纖複合架空地線的T接引下技術與乙太網無源光網絡技術形成的光纖通信子系統傳輸至布置於各變電站的監控子機子系統，監控子機子系統實現監測數據的接收、數據的存儲與分析、數據的查詢與告警、系統管理與配置功能；經過加工分析後的監測數據，再通過SDH電力專網傳輸至後臺監控主機子系統；後臺監控主機子系統可瀏覽各監控子機子系統的數據，並可對缺陷事故數據進行存儲與分析。
[0011]通過上述方案，可實現整個區域輸電線路海量監測數據的分布式存儲與分析，減少系統所需SDH電力專網的資源，每條輸電線路各杆塔處採集的視頻圖像等監測數據可就近在監控子機子系統上進行處理，使得在線巡視系統更加實用並易於部署。
[0012]優選地，所述後臺監控主機子系統由數據存儲與分析模塊、數據查詢與告警模塊、系統管理與配置模塊、遠程監視與控制模塊以及通信接口組成，所述數據存儲與分析模塊實現監測數據的存儲與分析，所述數據查詢與告警實現對監測數據的實時查詢與分級告警，所述系統管理與配置實現對杆塔終端子系統中各設備的註冊、監視以及信息安全防護，所述遠程監視與控制主要實現對各杆塔終端子系統中各設備的控制，所述通信接口用於所述後臺監控主機子系統接入所述光纖通信子系統。
[0013]通過上述方案，能實現後臺監控主機子系統的模塊化，分析模塊可根據實際需求進行迭代開發，能最大程度實現輸電線路及其設備的智能在線巡視。
[0014]優選地，所述杆塔終端子系統還包括電源控制器；所述測量單元具體包括球型攝像機、槍式攝像機、紅外熱像儀、一體化微氣象系統；所述供能單元具體包括太陽能電池板和蓄電池，所述太陽能電池板和蓄電池接入電源控制器，電源控制器的出口接入所述終端主機，終端主機中的各繼電器出口分別為所述杆塔終端子系統中的各設備供電；所述測量單元中的各測量設備分別完成相應監測量的採集並將數據上傳給終端主機，終端主機對上傳的數據進行預處理後通過光網絡單元接入光纖通信子系統。
[0015]此設計可對各測量設備電源進行關啟控制，各設備相對獨立，結合具體的杆塔類型，杆塔終端主機箱可放置於杆塔底部方便不停電檢修與調試，各測量設備可根據巡視要求放置於杆塔合適位置，從而實現在線巡視所需監測量的可靠採集。
[0016]總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，由於其獨特的總體設計以及開發的相應杆塔終端子系統、光纖通信子系統以及後臺監控主機子系統，能夠取得下列有益效果:整個系統由杆塔終端子系統、光纖通信子系統和後臺監控主機子系統所構成，逐塔布置的杆塔終端子系統可根據巡視要求採集每杆塔處輸電線路及其設備指定位置的可見光視頻圖像、紅外圖像等監測數據，基於光纖複合架空地線的T接引下技術和乙太網無源光網絡技術形成的光纖通信子系統可保證每杆塔處的海量監測數據的可靠傳輸，模塊化設計的後臺監控主機子系統完成數據的存儲與分析等。整個系統可自動的實現輸電線路的日常巡視等內容。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明所提出一種輸電線路在線巡視系統的結構示意圖；
[0018]圖2是本發明一個優選實施例所構建的輸電線路在線巡視系統示意圖；
[0019]圖3是本發明另一個優選實施例所構建的輸電線路在線巡視系統示意圖；
[0020]圖4是本發明所提出的輸電線路在線巡視系統中杆塔終端子系統的結構示意圖；
[0021]圖5是本發明所提出的輸電線路在線巡視系統中後臺監控主機子系統的結構示意圖；
[0022]圖6是本發明所提出的輸電線路在線巡視系統中杆塔終端子系統的結構示意圖。【具體實施方式】
[0023]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。
[0024]如圖1所示為本發明所提出的輸電線路在線巡視系統的結構示意圖。所述巡視系統主要由光纖通信子系統、後臺監控主機子系統和逐塔配置的杆塔終端子系統，所述杆塔終端子系統包括測量單元、終端主機、供能單元以及光網絡單元，所述測量單元用於執行輸電線路及其設備指定位置的可見光視頻圖像、紅外圖像等監測數據的採集，所述終端主機完成監測數據的匯聚、預處理與上傳並接收後臺監控主機子系統發出的命令來控制各單元，所述供能單元通過終端主機的繼電器出口給測量單元和光網絡單元等設備供能，每杆塔處的杆塔終端子系統採集的監測數據通過光網絡單元與每杆塔處接續引下的光單元相連，從而接入光纖通信子系統中，所述後臺監控主機子系統負責監測數據的存儲、分析查詢與告警等功能，並通過光纖通信子系統與各杆塔終端子系統進行通信。
[0025]所述在線巡視系統的結構可充分利用現有的光纖複合架空地線光單元，通過布置於每杆塔上的杆塔終端子系統可對輸電線路及其設備進行監視，結合後臺監控主機系統，實現自動在線巡視。
[0026]如圖2所示在線巡視系統在監視範圍較小時採用杆塔終端-後臺監控主機子系統架構。此時輸電線路在線巡視系統主要由後臺監控主機子系統、光纖通信子系統和杆塔終端子系統構成。所述光纖通信子系統由光纖複合架空地線的T接引下設備與乙太網無源光網絡設備形成，所述光纖複合架空地線的T接引下設備實現每杆塔處光纖複合架空地線光單元的T接引下，所述乙太網無源光網絡設備採用光線路終端級聯方式組網，由沿線布置的光線路終端、布置於每杆塔處的光網絡單元、和無源分光器組成，杆塔終端子系統的監測數據接入布置於每杆塔處的光網絡單元，光網絡單元通過無源分光器與利用T接引下技術的光纖複合架空地線光單元相連，從而接入所述光纖通信子系統。
[0027]後臺監控主機子系統通過光線路終端接入光纖通信子系統，保證與各杆塔終端子系統的可靠通信。此種系統架構方案可方便快捷實現高壓輸電線路的全線在線巡視。
[0028]如圖3所示在線巡視系統在監視範圍較大時採用杆塔終端-監控子機子系統-後臺監控主機子系統架構方案。此時各杆塔終端的監測數據通過基於光纖複合架空地線的T接引下技術與乙太網無源光網絡技術形成的光纖通信子系統傳輸至布置於各變電站的監控子機子系統，監控子機子系統實現監測數據的接收、數據的存儲與分析、數據的查詢與告警、系統管理與配置功能；經過加工分析後的監測數據，再通過SDH電力專網傳輸至後臺監控主機子系統；後臺監控主機子系統可瀏覽各監控子機子系統的數據，並可對缺陷事故數據進行存儲與分析。此架構方案充分考慮到海量監測數據的傳輸需求，可實現整個區域輸電線路的在線巡視。
[0029]如圖4所示，輸電線路在線巡視系統杆塔終端主要由測量單元、終端主機、光纖通信接口以及供能單元組成。測量單元主要實現線路可見光視頻圖像、關鍵點紅外溫度、杆塔周邊安全環境以及微氣象的監測，即可視監控、紅外成像、紅外感知以及微氣象監測功能。終端主機主要實現對各測量單元的控制、監測數據的前端分析、監測數據的輸出以及後臺主機命令的接收處理，所述通信接口用於所述後臺監控主機子系統接入所述光纖通信子系統。具體地，可接入所述乙太網無源光網絡系統中的光線路終端設備。功能實現上，可視監控功能由一撞球型攝像機和一臺槍式攝像機完成，紅外成像功能由一臺在線型紅外熱成像儀完成，槍式攝像機和紅外熱成像儀裝設在同一雲臺上並安放於杆塔的塔頭部分。球型攝像機同樣安放於杆塔的塔頭部分，並與雲臺分置於杆塔的兩側。氣象監測功能由一體化微氣象系統完成，紅外感知功能由數個微波被動紅外複合探測器完成。所有測量設備均接入杆塔終端主機箱(含杆塔終端主機、蓄電池、電源控制器和光網絡單元)。杆塔終端主機箱、微氣象系統安裝在距離杆塔的下橫擔直線距離3米左右，並固定在一體式可移動支架上。紅外複合探測器安裝在鐵塔腿部角鋼上。另有安放於鐵塔中部橫擔下方的空曠處的太陽能電池板，與主機箱體內的電源控制器相連。雲臺、紅外熱成像儀等設備採用分時控制啟動方法，避免設備瞬時啟動時總電流過大。
[0030]如圖5所示後臺監控主機子系統的主要組成模塊包括數據存儲與分析、數據查詢與告警、系統管理與配置、遠程監視與控制以及通信接口。數據存儲與分析模塊主要實現海量監測數據的存儲與分析，數據查詢與告警主要實現對監測數據的實時查詢與分級告警，系統管理與配置主要實現對杆塔終端子系統中各設備的註冊、監視以及信息安全防護，遠程監視與控制主要實現對各杆塔終端子系統中各設備的控制，如對球型攝像機、槍式攝像機的上/下/左/右/變倍/變焦控制等，所述通信接口用於所述後臺監控主機子系統接入所述光纖通信子系統。此種設計既能實現後臺監控主機子系統的模塊化，同時可以最大程度實現對輸電線路及其設備進行在線巡視的目的。
[0031]其中，後臺監控主機子系統存儲容量SS主要由視頻圖像監測數據決定，微氣象監測數據等的大小可以忽略不計，計算如式(I)所示。
[0032]SS=kXbi Xb2 X (T2 X V^N1 XN2XN3Xm) (I)
[0033]式中，k為監測數據的存儲時長，單位為天；bl為接入後臺監控主機子系統的杆塔終端數，b2為每個杆塔終端的攝像頭數量；T2為攝像頭每天的工作時長，Vl為視頻碼流，單位為kbps ；N1為雲臺預置位個數；N2為每雲臺預置位拍攝圖片數量；N3為每天雲臺啟動轉動次數;m為每幅圖片的大小。
[0034]如圖6所示為所述在線巡視系統杆塔終端設備的硬體構成圖。主要由杆塔終端主機箱(含杆塔終端主機、電源控制器、蓄電池和光網絡單元)、各測量設備(含球型攝像機、槍式攝像機、紅外熱像儀、一體化微氣象系統等)和太陽能電池板，太陽能電池板和蓄電池接入電源控制器，電源控制器的出口接入杆塔終端主機，杆塔終端主機中的各繼電器出口分別為各設備供電。所述測量單元中的各測量設備分別完成相應監測量的採集並將數據上傳給杆塔終端主機，杆塔終端主機對上傳的數據進行預處理後通過光網絡單元接入光纖通信網。此種硬體設計可對各測量設備電源進行關啟控制，各設備相對獨立，結合具體的杆塔類型，杆塔終端主機箱可放置於杆塔底部方便不停電檢修與調試，各測量設備可根據表一的監視位置放置於杆塔合適位置，從而實現在線巡視所需監測量的可靠採集。
[0035]蓄電池的容量計算和太陽能電池板的方陣設計需要根據杆塔終端設備的功耗等條件計算，而這又和各設備的工作模式有關。杆塔終端主機需要時刻監視各設備運行狀態並接收由光網絡單元轉發的後臺主機控制命令，因此杆塔終端設備中的杆塔終端主機、光網絡單元、電源控制器為全天24小時持續工作，而球型攝像機、槍式攝像機、紅外熱成像儀、一體化微氣象系統和紅外複合探測器等設備的工作模式需結合供電手段以及巡視任務來綜合考慮。
[0036]一般而言，巡視任務要求監視的位置包括輸電線路絕緣子、絕緣橫擔及金具等，但不要求全天24小時對這些位置進行持續監視。考慮到槍式攝像機與紅外熱成像儀裝設在同一雲臺，每次開始監視時，雲臺都會啟動和轉動至預置位，需計入杆塔終端子系統的日平均耗電量。槍式攝像機與紅外熱成像儀一天內的工作時長相等，需加入這二者的日平均耗電量。球型攝像機的工作與槍式攝像機的工作類似，不過僅在晚上工作，因此，其工作時長可認為是槍式攝像機工作時長的一半。
[0037]由此可確定杆塔終端日平均耗電量Q，可由式(2 )計算得出。
[0038]Q=A1 X T1+ (A2+A3+A4+0.5 X A5) X T2+P5+P6 (2)
[0039]式中，雲臺轉動或啟動的電流為A1,—天中雲臺轉動或啟動的總時間為T1 ;雲臺待機時電流為A2，一天總待機時間為Τ2。紅外熱像儀和槍式攝像機啟動時的瞬時功耗可以忽略不計，紅外熱像儀工作電流為A3, —天中紅外熱像儀運行時間約為Τ2。槍式攝像機的工作電流為A4，一天中槍式攝像機的運行時間約為Τ2。球型攝像機白天不工作，晚上工作時間約為0.5*Τ2，最大工作電流為Α5。杆塔終端主機需要全天24小時工作，其功耗為P5，光網絡單元同樣需要全天24小時工作，其功耗為Ρ6。一體化微氣象系統等設備的功耗可忽略不計。
[0040]根據Q可計算得出蓄電池的容量和確定太陽能電池板方陣設計方案。
[0041]以下為本發明中一種構建所述結合實施例對依據本發明的輸電線路在線巡視系統的設計構建方法進行更加詳細的說明。
[0042]第I步:根據具體電力部門的輸電巡維類標準化作業指導書的要求確定輸電線路在線巡視系統的主要功能，並結合實際情況配置典型狀態監測功能。主要包括:(I)基於杆塔的可視監控，通過杆塔周邊環境及杆塔附近主要設施的在線視頻監控，基本實現輸電線路巡視的主要作業項目；(2)基於杆塔的紅外成像，實現輸電線路的紅外測溫監測功能，監測內容包括杆塔處合成絕緣子、接續金具等部位；(3)杆塔周邊環境安全監測，通過杆塔周邊環境的紅外感知，實現杆塔周邊環境及異常狀況的安全監測；(4)基於杆塔的氣象監測，通過杆塔處的微氣象系統，實現輸電線路所處環境的溫度、溼度、風速、風向、雨量等氣象參數的監測。
[0043]第2步:計算輸電線路在線巡視系統所需最大光纖傳輸帶寬，驗證基於乙太網無源光網絡的光纖通信子系統有效性。
[0044]Bff=G1Xb1X (b2 X V^Bff1) (I)
[0045]式中，BW為所需的最大光纖通信帶寬；ei為有效係數，主要由報文格式決定，輸電線路在線巡視系統的報文格式參照輸電線路狀態監測的有關行業標準，此處取為1.1 ;bi為接入後臺監控主機子系統的杆塔終端數，此處取典型值30 ；b2為每個杆塔終端的攝像頭數量，由於每個杆塔終端設備含I個槍式攝像機、I個球型攝像機和I個紅外熱像儀，故b2取為3 -,N1為視頻碼流，此處取典型值140kbps ^ff1為每杆塔終端其他監測數據(微氣象等)傳輸所需帶寬，此處取典型值15kbps。
[0046]則輸電線路在線巡視系統所需最大光纖傳輸帶寬為14.02Mbps，基於乙太網無源光網絡的光纖通信子系統完全可滿足此條件。
[0047]第3步:根據輸電線路在線巡視系統的監視位置選配合適的測量設備並確定具體安裝位置。
[0048]第4步:根據杆塔終端工作模式，並結合供電技術手段確定蓄電池容量。
[0049]雲臺轉動或啟動的電流為A1=GA,—天中雲臺轉動或啟動的總時間為！\360s ;雲臺待機時電流為A2=0.2A，一天總待機時間為T2。則雲臺一天的功耗P1如式(2)所示。
[0050]P1=A1XT^A2XT2= (0.6+0.2XΤ2) Ah (2)
[0051]紅外熱像儀和槍式攝像機啟動時的瞬時功耗可以忽略不計，紅外熱像儀工作電流為A3=0.5Α，一天中紅外熱像儀運行時間約為Τ2。則紅外熱像儀一天的功耗P2如式(3)所
/Jn ο
[0052]P2=A3 X T2= (0.5 X T2) Ah (3)
[0053]槍式攝像機的工作電流為A4=0.5Α, 一天中槍式攝像機的運行時間約為Τ2。則槍式攝像機一天的功耗P3如式(4)所示。
[0054]P3=A4 X T2= (0.5 X Τ2) Ah (4)
[0055]球型攝像機白天不工作，晚上工作時間約為0.5*Τ2，最大工作電流為Α5=3.5Α。則球型攝像機一天的功耗P4如式(5)所示。
[0056]P4=0.5 XA5X T2= (1.75 X T2) Ah (5)
[0057]杆塔終端主機需要全天24小時工作，其功耗為P5=IOAh,光網絡單元同樣需要全天24小時工作，其功耗為P6=10Ah。一體化微氣象系統等設備的功耗可忽略不計。則杆塔終端設備日平均功耗計算公式如(6 )所示。
[0058]Q=A1 X T1+ (A2+A3+A4+0.5 X A5) X T2+P5+P6= (20.6+2.95 X T2) Ah (6)
[0059]蓄電池的容量BC可根據式(7)計算得出。
[0060]BC=AX QX NlX T0/Cc (7)
[0061]安全係數A可取為1.3，最長連續陰雨天數隊取為4，溫度修正係數Ttj取為1，蓄電池放電深度C。取為0.7。當T2取為4時，即視頻監控和紅外測溫每天工作有效時間為4小時，Q=32.4Ah，BC=240.7Ah ;當T2取為2時，即視頻監控和紅外測溫每天工作有效時間為2 小時，Q=26.5Ah, BC=196Ah。
[0062]考慮到巡視任務的要求，以及目前蓄電池的技術水平，杆塔終端設備蓄電池的容量確定為BC=196Ah，視頻監控和紅外測溫每天工作有效時間為2小時。杆塔終端設備的日平均功耗Q=26.5Ah。
[0063]第5步:根據杆塔終端工作模式和蓄電池容量，確定太陽能電池板方陣設計方案。
[0064]140W典型太陽能板電池組件的最佳工作電流1c為8.14A，最佳工作電壓為Uoc為17.2V，標準光強(1000ff/m2)下的平均日輻射實數的係數H取為3.5。
[0065]要想確定太陽能電池板的總功率以及太陽能板電池組件的並聯數和串聯數，首先需要確定太陽能電池組件日發電量Qp，如式(8)所示。
[0066]Qp=1cXHXKopXCz ⑶
[0067]式中，1c為太陽能電池組件的最佳工作電流；H為標準光強(1000W/m2)下的平均日輻射實數的係數為斜面修正係數，此處取為0.885 ；CZ為修正係數，主要為組合、衰減、灰塵、充電效率等的損失，一般取為0.8。則可計算出Qp等於20.2Ah。
[0068]太陽能電池板方陣中太陽能電池組件的串聯數Ns可根據式(9)計算得出。
[0069]Ns=Ue/U0C= (Uf+UD+Uc) /Uoc (9)
[0070]式中，Uk為太陽能電池方陣輸出最小電壓；U。。為太陽能電池組件的最佳工作電壓，;Uf為蓄電池的浮充電壓，取為14V ；UD為二極體壓降，一般取為0.7V ；UC為其他因素引起的壓降，此處取為IV。則Ns=0.91 `^ 10
[0071]太陽能電池板方陣中太陽能電池組件的並聯數Np可根據式(10)計算得出。即太陽能電池板方陣不僅供杆塔終端設備使用，還需補足蓄電池在最長連續陰雨天內所虧損電量。
[0072]Np=(Bcb+NwXQ)/(QpXNw) (10)
[0073]式中，心為兩組最長連續陰雨天之間的最短間隔天數，取為2*隊；QpS太陽能電池組件日發電量；Bd3為最長連續陰雨天數內需補充的蓄電池容量，Bd3=AXQX隊。則Np= (1.3X26.5X4+2X4X26.5)/(20.2X2X4) =2.16
[0074]故太陽能電池方陣總功率Ps可由式(11)計算得出。
[0075]Ps=P0XNsXNp (11)
[0076]P0為太陽能電池板的組件功率，則PS=302W。
[0077]實際中，太陽能電池板方陣可設計為兩個150W的太陽能電池板組件並聯使用。
[0078]第6步:根據杆塔終端工作模式，確定後臺監控主機子系統的存儲容量。
[0079]存儲容量SS主要由視頻圖像監測數據決定，微氣象監測數據等的大小可以忽略不計，計算如式(12)所示。
[0080]SS=kXbiXb2X (T2XV^N1 XN2XN3Xm) (12)
[0081]式中，k為監測數據的存儲時長，單位為天A1為接入後臺監控主機子系統的杆塔終端數，b2為每個杆塔終端的攝像頭數量；T2為攝像頭每天的工作時長，V1為視頻碼流，單位為kbps 為雲臺預置位個數；N2為每雲臺預置位拍攝圖片數量；N3為每天雲臺啟動轉動次數;m為每幅圖片的大小。
[0082]為有效觀測輸電線路狀態在一年中的變化情況，k對應13個月的時長；bl取為30 ;由於每個杆塔終端設備含I個槍式攝像機、I個球型攝像機和I個紅外熱像儀，故b2取為3 ;根據步驟4，T2取為2小時；V1取為140kbps ;考慮巡視任務需求，NI取為12，N3取為10，N2取為2 ;根據實測值，m取為300KB。代入式(12)可計算得出SS=6.5TB。
[0083]因此，利用3塊3T的硬碟組成RAID5進行監測數據的存儲。
[0084]第7步:根據輸電線路在線巡視的主要功能，並利用前述確定的蓄電池容量、太陽能電池板方陣設計方案以及後臺監控主機子系統存儲容量，構成杆塔終端設備與後臺監控主機子系統，結合光纖通信子系統形成輸電線路在線巡視系統。
[0085]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種輸電線路在線巡視系統，其特徵在於，包括:光纖通信子系統、後臺監控主機子系統和逐塔配置的杆塔終端子系統，所述杆塔終端子系統包括測量單元、終端主機、供能單元以及光網絡單元，所述測量單元用於執行輸電線路及其設備指定位置的可見光視頻圖像、紅外圖像等監測數據的採集，所述終端主機完成監測數據的匯聚、預處理與上傳並接收後臺監控主機子系統發出的命令來控制各單元，所述供能單元通過終端主機的繼電器出口給測量單元和光網絡單元設備供能，每杆塔處的杆塔終端子系統採集的監測數據通過光網絡單元與每杆塔處接續引下的光單元相連，從而接入光纖通信子系統中，所述後臺監控主機子系統負責監測數據的存儲、分析查詢與告警等功能，並通過光纖通信子系統與各杆塔終端子系統進行通信。
2.如權利要求1所述的在線巡視系統，其特徵在於，所述光纖通信子系統由光纖複合架空地線的T接引下設備與乙太網無源光網絡設備形成，所述光纖複合架空地線的T接引下設備實現每杆塔處光纖複合架空地線光單元的T接引下，所述乙太網無源光網絡設備採用光線路終端級聯方式組網，由沿線布置的光線路終端、布置於每杆塔處的光網絡單元、和無源分光器組成，杆塔終端子系統的監測數據接入布置於每杆塔處的光網絡單元，光網絡單元通過無源分光器與利用T接引下技術的光纖複合架空地線光單元相連，從而接入所述光纖通信子系統。
3.如權利要求2所述的在線巡視系統，其特徵在於，所述在線巡視系統還包括監控子機子系統，各杆塔終端的監測數據通過基於光纖複合架空地線的T接引下技術與乙太網無源光網絡技術形成的光纖通信子系統傳輸至布置於各變電站的監控子機子系統，監控子機子系統實現監測數據的接收、數據的存儲與分析、數據的查詢與告警、系統管理與配置功能；經過加工分析後的監測數據，再通過SDH電力專網傳輸至後臺監控主機子系統；後臺監控主機子系統可瀏覽各監控子機子系統的數據，並可對缺陷事故數據進行存儲與分析。
4.如權利要求1至3任一項所述的在線巡視系統，其特徵在於，所述後臺監控主機子系統由數據存儲與分析模塊、數據查詢與告警模塊、系統管理與配置模塊、遠程監視與控制模塊以及通信接口組成，所述數據存儲與分析模塊實現監測數據的存儲與分析，所述數據查詢與告警實現對監測數據的實時查詢與分級告警，所述系統管理與配置實現對杆塔終端子系統中各設備的註冊、監視以及信息安全防護，所述遠程監視與控制主要實現對各杆塔終端子系統中各設備的控制，所述通信接口用於所述後臺監控主機子系統接入所述光纖通信子系統。
5.如權利要求1至3任一項所述的在線巡視系統，其特徵在於，所述杆塔終端子系統還包括電源控制器；所述測量單元具體包括球型攝像機、槍式攝像機、紅外熱像儀、一體化微氣象系統；所述供能單元具體包括太陽能電池板和蓄電池，所述太陽能電池板和蓄電池接入電源控制器，電源控制器的出口接入所述終端主機，終端主機中的各繼電器出口分別為所述杆塔終端子系統中的各設備供電；所述測量單元中的各測量設備分別完成相應監測量的採集並將數據上傳給終端主機，終端主機對上傳的數據進行預處理後通過光網絡單元接入光纖通信子系統。
【文檔編號】G05B19/418GK103488140SQ201310403026
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月6日 優先權日:2013年9月6日
【發明者】尹項根, 唐金銳, 趙建青, 邱玩輝, 姚瑤, 李振宇, 劉洪潔 申請人:華中科技大學