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        輸電線路狀態(tài)感知監(jiān)測及共享平臺設(shè)計(jì)

        2020-11-30 12:12:07梁華
        中國電氣工程學(xué)報 2020年17期
        關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)傳輸輸電線路

        梁華

        摘要:在傳統(tǒng)的輸電線路狀態(tài)感知監(jiān)測及共享平臺中,無線網(wǎng)絡(luò)連接單一使用運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)連接,導(dǎo)致平臺獲取數(shù)據(jù)和傳遞數(shù)據(jù)功率不足,數(shù)據(jù)傳輸較慢。因此提出設(shè)計(jì)輸電線路狀態(tài)感知監(jiān)測及共享平臺。在平臺架構(gòu)上選用Web Service的方式發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)服務(wù)。在平臺監(jiān)測對象中確立輸電線路的各項(xiàng)參數(shù),在監(jiān)測設(shè)備和用戶端的數(shù)據(jù)傳輸中,使用APN專線通道的方法,搭建無線寬帶專網(wǎng),完成設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該設(shè)計(jì)平臺中節(jié)點(diǎn)獲取能量和傳輸功率更高,證明設(shè)計(jì)平臺具有較高的可行性。

        關(guān)鍵詞:輸電線路;共享平臺;數(shù)據(jù)傳輸;APN專線

        中圖分類號:TM755? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

        0引言

        目前國內(nèi)的輸電線路監(jiān)測平臺中,由于涉及數(shù)據(jù)較多,無法在管理層面進(jìn)行部署,導(dǎo)致數(shù)據(jù)交互和共享困難[1]。而國外相關(guān)研究則較早地提出了智能電網(wǎng)的解決方案,以提高電網(wǎng)線路狀態(tài)的多方面共享分析[2]。而國內(nèi)研究者,為了解決目前平臺的不足也提出了運(yùn)用SVG以及MIS技術(shù)相結(jié)合的可視化輸電線路管理平臺,但結(jié)果有限難以滿足實(shí)際需求[3]。因此,本文對輸電線路狀態(tài)感知監(jiān)測及共享平臺進(jìn)行設(shè)計(jì)。

        1輸電線路狀態(tài)感知監(jiān)測及共享平臺設(shè)計(jì)

        1.1平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)

        在本文設(shè)計(jì)的平臺中,采用多源數(shù)據(jù)共享服務(wù)接口,使用Web Service的方式向用戶發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)服務(wù)。而在輸電線路運(yùn)行狀態(tài)下的監(jiān)測平臺中,空間數(shù)據(jù)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范發(fā)布為Rest服務(wù)。智能電網(wǎng)輸電線路中包括多種業(yè)務(wù)需求的專項(xiàng)應(yīng)用,且應(yīng)用中具有自己的體系架構(gòu),并根據(jù)對應(yīng)項(xiàng)目推動運(yùn)行。在平臺的數(shù)據(jù)層中,包括GIS數(shù)據(jù)以及專題屬性數(shù)據(jù),平臺的GIS數(shù)據(jù)主要包括兩個部分,一是二維矢量電子地圖,二是輸電線路的空間數(shù)據(jù),包括矢量要素圖層。而平臺數(shù)據(jù)層中的專題屬性數(shù)據(jù)主要包括輸電線路以及檢測設(shè)備的實(shí)時監(jiān)測類信息,而該數(shù)據(jù)可以通過實(shí)時調(diào)用的方式來展開,同時GIS軟件可以提供二維地圖數(shù)據(jù)訪問,作為平臺的可視化空間分析引擎。同時建立服務(wù)層,再通過平臺的數(shù)據(jù)層,建立標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)接口,用來作為用戶服務(wù)模塊,發(fā)布數(shù)據(jù),在服務(wù)層上建立應(yīng)用層,開展服務(wù)專題應(yīng)用。

        1.2平臺監(jiān)測對象確定

        本文設(shè)計(jì)的輸電線路狀態(tài)感知監(jiān)測和共享平臺檢測包含多個因素,首先是對氣象環(huán)境的監(jiān)測,其目的是確定周圍氣象環(huán)境數(shù)據(jù)的狀態(tài)監(jiān)測,包括多個會影響線路正常運(yùn)行的因素,因此數(shù)據(jù)檢測考慮到輸電線路外部的環(huán)境因素比較復(fù)雜,需要在線路外部安裝采集檢測設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測,并將數(shù)據(jù)返回平臺,畫出曲線呈現(xiàn)給用戶,便于為分析線路潛在故障提供數(shù)據(jù)支持。其中也包括對線路的覆冰狀態(tài)的檢測,當(dāng)空氣中水滴溫度低于0攝氏度時,水滴會附著在導(dǎo)線表面,從而形成覆冰情況[4]。對輸電線路的覆冰狀態(tài)的監(jiān)測,主要是根據(jù)對線路的傾斜角、風(fēng)偏角等參數(shù)的檢測,并根據(jù)已有的參考模型計(jì)算出線路的覆冰值[5]。對導(dǎo)線的誤動情況則通過對線路導(dǎo)線的誤動頻率、舞動幅值、舞動半波數(shù)的監(jiān)測,依據(jù)模型計(jì)算舞動情況,同時可以在線路的桿塔周圍運(yùn)用視頻監(jiān)測技術(shù)直接進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測導(dǎo)線舞動情況。而導(dǎo)線的弧垂直是線路在設(shè)計(jì)時的重要參數(shù),弧垂直受到環(huán)境因素的影響會產(chǎn)生偏差,因此在線路上添加相關(guān)監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行檢測。

        1.3平臺通信共享

        本文設(shè)計(jì)的平臺在進(jìn)行通信共享的過程中,選用無線塊帶來作為監(jiān)測平臺的通信傳輸方式,傳輸頻率設(shè)定為5.8GHz,該頻段屬于開發(fā)頻段,在監(jiān)測對象的確認(rèn)中,因添加了視頻監(jiān)測,因此在網(wǎng)絡(luò)方案中帶寬設(shè)置為138MHz,以滿足視頻的實(shí)時傳輸。在考慮網(wǎng)絡(luò)安全的情況下,傳輸至平臺的數(shù)據(jù)需要通過認(rèn)知的加密芯片后才能進(jìn)入信息內(nèi)網(wǎng),而網(wǎng)絡(luò)接入公網(wǎng)部分后,由于成本問題需要減少接入運(yùn)營商的節(jié)點(diǎn)數(shù)量,降低傳輸時的信息流量。為了滿足需求,將整個網(wǎng)絡(luò)分為無線寬帶專網(wǎng)部分以及APN專線通道部分。在沿輸電線路中搭建無線寬帶專網(wǎng),同時將每個與網(wǎng)絡(luò)連接的桿塔作為客戶端的節(jié)點(diǎn),并通過收發(fā)裝置與網(wǎng)絡(luò)連接,沿線的監(jiān)測裝置利用節(jié)點(diǎn)將發(fā)送的信息傳送到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的信號塔中,將APN光纖專線通道接入平臺服務(wù)器中,并通過網(wǎng)絡(luò)安全芯片解密確認(rèn)信息,將結(jié)果發(fā)送到平臺服務(wù),同時平臺中心服務(wù)器共享分配監(jiān)測數(shù)據(jù),分發(fā)至不同用戶上,實(shí)現(xiàn)監(jiān)測和數(shù)據(jù)共享。

        2實(shí)驗(yàn)論證分析

        為驗(yàn)證設(shè)計(jì)平臺的可行性,使用本文設(shè)計(jì)的平臺與傳統(tǒng)平臺進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)對比。

        2.1實(shí)驗(yàn)運(yùn)行環(huán)境

        本文平臺的模式實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸時通過J2EE進(jìn)行開發(fā),并將數(shù)據(jù)存儲于基于VC#的數(shù)據(jù)傳輸測評中心。運(yùn)行環(huán)境中,使用的操作系統(tǒng)為Windows 7,Java JDK版本為1.7.0,數(shù)據(jù)共享服務(wù)器為Tomcat6.0。開發(fā)工具為Eclipse IDE for Java EE和Visual Studio 2010,數(shù)據(jù)庫為Microsoft SQL Server 2008。而平臺的運(yùn)行的客戶端使用PC機(jī),并使用IE瀏覽器即可。

        2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        本文將平臺對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸功率來進(jìn)行傳輸方式的比較,以此來判斷出兩個平臺在數(shù)據(jù)共享上的優(yōu)劣性。兩平臺在周期節(jié)點(diǎn)中獲取能量節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸量如下表所示:

        表1中,在不同的傳輸時間中本文平臺的節(jié)點(diǎn)獲取能力和傳輸功率均優(yōu)于傳統(tǒng)平臺,因此證明本文設(shè)計(jì)的感知監(jiān)測及共享平臺中數(shù)據(jù)傳輸性能更好,共享能力更強(qiáng),具有較高的可行性。

        3結(jié)束語

        本文通過使用APN光纖專線通道對平臺的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行改善,有效地提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎托阅堋5芯恐袑€路狀態(tài)的監(jiān)測沿用了傳統(tǒng)方法,缺乏對監(jiān)測手段的改進(jìn),未來研究會向該方向開展。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 袁華璐,裴蘊(yùn)智,靳鵬飛.基于光纖傳感的非覆冰期輸電線路狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究[J].功能材料與器件學(xué)報,2020,26(01):31-34.

        [2] 李立浧.基于層次分析法的架空輸電線路狀態(tài)評估[J].電氣時代,2020(02):30-32.

        [3] 張安安,鄧芳明.融合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與射頻識別的輸電線路桿塔狀態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)低延時技術(shù)[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2020,20(04):1442-1447.

        [4] 艾紅衛(wèi).輸電線路狀態(tài)檢修及在線監(jiān)測研究與應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2019(36):70-71

        [5] 楊四海.輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)范化設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊,2019,27(35):74

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