一种输配电电力系统监测方法

技术领域

本发明一般地涉及输配电监测领域。更具体地，本发明涉及一种输配电电力系统监测方法。

背景技术

随着工业化和城市化的进展，人们对电力的需求越来越大，现代输配电电力系统通常由发电厂、输电线路、变电站和配电网组成。高压输电线路将发电厂产生的电能传输到变电站，变电站再将电能调整为适合配电的低压，并通过配电网分配给终端用户。90%的输电线路都是穿过树林，树障是线路安全可靠运行的主要威胁因素之一，管控不到位、消除不及时容易引起线路跳闸、人员触电伤亡、引发山火、大面积停电等公共安全事故事件。

现有的授权公告号为CN108198090B的中国专利一种电网输配电设施台风监测布点方法中，通过监测台风对电网输配电设施进行布点。然而，该专利文件仅设计了极端天气，没有考虑到风向和风速使树枝摆动从而导致输配电线的磨损。

发明内容

为解决上述一个或多个技术问题，本发明提出按照预设长度将所述输电线分为若干段，基于预设的三维点云模型获得每根树枝在静止时与对应的分段输电线的最小距离；实时获取分段输电线任意一侧树枝与分段输电线的相对位移，响应于相对位移大于最小距离，记一次磨损；基于分段输电线磨损和区域风速计算分段输电线左右两侧的磨损程度指数；计算分段输电线左右两侧的输电线危险指数；若分段输电线左右两侧的所述输电线危险指数大于预设阈值，生成并发送检修信号。为此，本发明在如下的多个方面中提供方案。

在一个实施例中，包括以下步骤：对输电线及周边环境扫描，构建树枝、地面和输电线的三维点云模型；

按照预设长度将所述输电线标记为若干段，每段输电线记为分段输电线；基于所述三维点云模型获得每根树枝与分段输电线的最小距离，所述最小距离为所述分段输电线与静止时所述每根树枝的距离；通过构建二维坐标系，实时获取所述分段输电线的任意一侧树枝与所述分段输电线的相对位移，所述二维坐标系原点为所述分段输电线的中点，纵轴为所述分段输电线所在的直线，横轴为经过原点并垂直于所述纵轴的直线；响应于所述相对位移大于所述最小距离，记一次分段输电线磨损，所述分段输电线磨损包括左侧磨损和右侧磨损；基于所述分段输电线磨损和区域风速计算所述分段输电线左侧磨损程度指数和右侧磨损程度指数；基于所述左侧磨损程度指数和所述右侧磨损程度指数，计算所述分段输电线左侧输电线危险指数和右侧输电线危险指数；若所述分段输电线的所述左侧输电线危险指数和所述右侧输电线危险指数大于预设阈值，生成并发送检修信号。

在一个实施例中，所述实时获取所述分段输电线的任意一侧树枝与所述输电线的相对位移包括：基于所述最小距离的树枝在所述二维坐标系中的投影坐标，获得所述分段输电线的位移量；基于所述分段输电线左右两侧的所述区域风速、所述分段输电线的位移量、所述最小距离的树枝的位移量，计算左侧树枝与所述分段输电线的所述相对位移

在一个实施例中，所述分段输电线左侧磨损程度指数和右侧磨损程度指数满足关系式：

其中，

在一个实施例中，所述分段输电线左侧输电线危险指数和右侧输电线危险指数满足关系式：

其中，

在一个实施例中，所述最小距离包括：按照预设长度将所述输电线分为若干段，计算所述分段输电线中，静止时所述每根树枝与所述分段输电线的空间距离，从而获得所述最小距离。

本发明具有以下技术效果：

1.通过对区域风力与输电线左右两侧的树枝与输电线的距离测定，能够更加准确的监测出输电线的环境复杂度，即树枝与输电线碰撞的难易程度，从而获得磨损程度指数，能够准确检测到输电线存在树枝碰撞磨损的安全隐患。

2.本发明能够通过相对位移的投影关系考虑到风向和风速使树枝摆动从而导致输配电线的磨损。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是本发明实施例一种输配电电力系统监测方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当本发明的权利要求、说明书及附图使用术语“第一”、“第二”等时，其仅是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本发明的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

本发明提供了一种输配电电力系统监测方法。图1是根据本发明实施例的一种输配电电力系统监测方法的流程图。如图1所示，一种输配电电力系统监测方法包括步骤S1-S5，以下具体说明。

S1，按照预设长度将所述输电线分为若干段，基于预设的三维点云模型获得每根树枝在静止时与对应的分段输电线的最小距离。

其中，利用无人机搭载激光雷达对输电线及周边环境扫描，获得含有树枝、地面和输电线的三维空间的点云数据；根据三维空间的点云数据建立三维点云模型，三维点云模型用于统计输电线周围的树枝数量。

按照预设长度将所述输电线分为若干段，示例性的，将输电线以1米为单位划分为若干段。计算分段输电线中，静止时每根树枝与分段输电线的空间距离，从而获得最小距离，示例性的，最小距离为最小欧氏距离。

S2，实时获取分段输电线任意一侧树枝与分段输电线的相对位移，响应于相对位移大于最小距离，记一次磨损。

示例性的，获取静态下某一段分段输电线的位置，以该段分段输电线所在直线为y轴，该段分段输电线的中点为坐标原点，垂直该段分段输电线并且经过原点的直线为x轴建立二维笛卡尔坐标系，将步骤S1中获得的分段输电线左右两侧与分段输电线距离最近的树枝点投影到二维笛卡尔坐标系中，获得其坐标。

采集分段输电线左右两侧的区域风速、分段输电线的位移量、左侧树枝的位移量和右侧树枝的位移量，分别计算左侧树枝与分段输电线的相对位移

示例性的，静止状态下左侧树枝点云数据坐标为

获取与待测左侧树枝同一平面的分段输电线对照点在静止状态下的点云数据坐标

将分段输电线对照点位移距离与左侧树枝位移距离相减得到相对位移

分别记录分段输电线左右两侧的树枝与分段输电线的相对位移大于最小距离的次数，记作分段输电线的磨损次数。

S3，基于分段输电线磨损和区域风速计算分段输电线左右两侧的磨损程度指数。

其中，磨损程度指数满足关系式：

其中，

磨损程度指数一定程度上反应的是树枝与对应段的输电线碰撞的难易程度。一般来说，磨损程度指数与磨损次数与平均风速有关，当平均风速较低时，若记录的磨损次数较多，意味着当前段的输电线距离树枝较近，容易发生碰撞摩擦，从而磨损程度指数高。

S4，计算分段输电线左右两侧的输电线危险指数。

其中，输电线危险指数满足关系式：

其中，

通过对分段输电线的磨损程度指数评价与输电线传输电压，获得每一段输电线的输电线危险指数评价，输电线危险指数反应的是每一段输电线经过树枝摩擦后通过内部的电压的危险程度。

通过获得输电线两侧的磨损程度指数，一方面能够反应树枝与输电线的碰撞次数，从而获得磨损程度指数；另一方面能够反应区域环境恶略程度，即平均风速较高导致树枝容易与输电线碰撞，从而确定该段输电线对传输电压的承受能力。引入传输电压意味着在输电线磨损程度指数不变的情况下，传输电压越高，输电线出现危险的概率越大，即输电线危险指数越接近于1。

计算平均值的原因为该输电线同侧拥有最小距离的树枝会出现多个树枝的情况，要统一考虑所有树枝对该输电线的碰撞磨损情况。

由于输电线在传输电压过程中遵循的是木桶效应，即输电线危险指数需要考虑输电线两侧中最薄弱的一侧作为当前段的输电线危险指数，所以对输电线左右两侧分别计算输电线危险指数的均值，最后取左右两侧中的最大值最为该段输电线危险指数。

S5，若分段输电线左右两侧的所述输电线危险指数大于预设阈值，生成并发送检修信号。

在一个实施例中，根据某一地区的输电线危险指数对某一地区的输配电电力系统进行定期监查。对于输电线危险指数高的地区，可以提高监查频率，对于输电线危险指数低的地区，可以降低监查频率。

示例性的，当输电线危险指数大于0.8，认为该段输电线不足以支持传输电压的工作，需要进行检修。

还包括：如果某一地区的输电线危险指数较高，可以对树枝进行修剪。降低输电线的磨损程度指数，从而降低输电线危险指数，确保该段输电线的传输电压工作正常良好的运行，确保输配电电力系统的安全。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。