一種基于氣象和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的絕緣子污閃預(yù)警裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于氣象和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的絕緣子污閃預(yù)警裝置，屬于電力系統(tǒng)在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]輸電線路污閃事故一直是影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的一大隱患。近年來，由于我國生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，霧霾、酸雨等極端天氣頻發(fā)，使輸電線路絕緣子受污閃絡(luò)的風(fēng)險(xiǎn)大大增加。因而目前污閃問題引起了各電網(wǎng)公司的高度關(guān)注。
[0003]等值附鹽密度(鹽密)是恒量絕緣子污穢度的重要標(biāo)準(zhǔn)。目前，我國預(yù)防污閃事故主要通過對(duì)絕緣子鹽密的測量來劃分污區(qū)圖，以及對(duì)絕緣子的定期清掃。然而，此方法存在一定的局限性，一是現(xiàn)有的污區(qū)圖都是基于往年的測量數(shù)據(jù)以及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，不能反應(yīng)當(dāng)前的積污情況，具有一定的滯后性；二是大規(guī)模的清掃會(huì)耗費(fèi)大量的人力物力，具有一定的盲目性，且無法保證質(zhì)量，導(dǎo)致污閃事故仍然無法避免。因而及時(shí)監(jiān)測到絕緣子的污穢狀況，對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行顯得尤為重要。
[0004]目前，國內(nèi)外已有不少對(duì)絕緣子污穢在線監(jiān)測的研究，主要通過于對(duì)泄漏電流特征量的實(shí)時(shí)監(jiān)測來判斷絕緣子的污穢狀況。此方法主要的缺陷在于泄漏電流是電壓、污穢、氣象等要素的綜合反應(yīng)，泄漏電流特征量的巨大波動(dòng)往往伴隨著污閃的即將發(fā)生，以致電網(wǎng)管理人員來不及做出相應(yīng)的反應(yīng)。此外，對(duì)泄漏電流的監(jiān)測依賴于精確的信息采集處理設(shè)備，目前普及率較低，還做不到大規(guī)模的應(yīng)用。
[0005]因此，一種能實(shí)時(shí)監(jiān)測絕緣子的鹽密值，并實(shí)現(xiàn)污閃預(yù)警的裝置，成為電力系統(tǒng)防污領(lǐng)取亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是，針對(duì)目前絕緣子鹽密監(jiān)測存在的不足之處，以提高輸電線路運(yùn)行安全性為目標(biāo)，提出一種基于氣象和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的污閃預(yù)警裝置，用于輸電線路在復(fù)雜氣象條件下的絕緣子鹽密預(yù)警，以實(shí)現(xiàn)線路的污閃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。
[0007]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于氣象和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的絕緣子污閃預(yù)警裝置包括前端微氣象監(jiān)測裝置和后端污閃預(yù)警裝置。前端微氣象監(jiān)測裝置架設(shè)于輸電線路桿塔上絕緣子附近，后端污閃預(yù)警裝置安裝于電網(wǎng)運(yùn)行中心；前端微氣象監(jiān)測裝置通過無線通信與后端污閃預(yù)警裝置連接。
[0008]所述前段微氣象監(jiān)測裝置包含溫濕度傳感器、雨量傳感器、風(fēng)速傳感器、信號(hào)處理單元、第一單片機(jī)、電源裝置、無線傳送器和GPS北斗定位系統(tǒng)。濕度傳感器、雨量傳感器和風(fēng)速傳感器連接信號(hào)處理單元的輸入端，信號(hào)處理單元輸出端連接單片機(jī)，并通過單片機(jī)與無線傳送器連接；GPS北斗定位系統(tǒng)連接無線傳送器的輸入端；無線傳送器的輸出端通過無線連接后端污閃預(yù)警裝置的無線接收器；前端微氣象監(jiān)測裝置的電源裝置通過太陽能電池供電或者直接通過高壓線路供電。
[0009]后端污閃預(yù)警裝置包括預(yù)警信號(hào)發(fā)生器、計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)、第二單片機(jī)和無線接收器。無線接收器輸出端連接第二單片機(jī)輸入端，第二單片機(jī)的輸出端連接計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)，同時(shí)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)接收WRF氣象數(shù)據(jù)的輸入；計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)輸出端連接預(yù)警信號(hào)發(fā)生器，發(fā)出預(yù)警信號(hào)。
[0010]所述后端污閃預(yù)警裝置中的計(jì)算機(jī)監(jiān)測平臺(tái)采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來建立氣象數(shù)據(jù)到絕緣子鹽密的映射。
[0011]所述后端污閃預(yù)警裝置所需的WRF氣象數(shù)據(jù)包括酸雨和大氣質(zhì)量指數(shù)。
[0012]本實(shí)用新型的工作原理是，本實(shí)用新型通過無線接收器接受來自前端微氣象監(jiān)測裝置的微氣象數(shù)據(jù)以及絕緣子坐標(biāo)信息，經(jīng)第二單片機(jī)送往計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)。除了溫濕度、降雨、風(fēng)速數(shù)據(jù)外，計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)通過坐標(biāo)信息從氣象監(jiān)測平臺(tái)下載WRF局部氣象數(shù)據(jù)中的大氣質(zhì)量指數(shù)和酸雨P(guān)H值，用以絕緣子鹽密計(jì)算。根據(jù)最終鹽密計(jì)算結(jié)果，分析絕緣子的污閃風(fēng)險(xiǎn)，從而發(fā)出相應(yīng)的污閃預(yù)警信息。
[0013]上述前段微氣象監(jiān)測裝置均勻的分布在高壓輸電線路上，每隔200-300米設(shè)置一個(gè)用于測量該監(jiān)測點(diǎn)周圍的微氣象，所有監(jiān)測裝置與后端污閃預(yù)警平臺(tái)實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷通信。
[0014]采用一種基于氣象和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的絕緣子污閃預(yù)警裝置，具有這些顯著優(yōu)點(diǎn)和有益效果是:(1)相比于傳統(tǒng)防污方法，本實(shí)用新型采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來預(yù)測絕緣子的鹽密大小，可以實(shí)時(shí)獲取絕緣子的污穢程度，不需要停電和爬桿，減少了人力物力，測量更加準(zhǔn)確。(2)相比于傳統(tǒng)防污方法，本實(shí)用新型實(shí)時(shí)計(jì)算線路污閃風(fēng)險(xiǎn)，并實(shí)現(xiàn)了絕緣子污閃風(fēng)險(xiǎn)定位，填補(bǔ)了以往定期大規(guī)模清掃所造成的盲區(qū)，提高線路安全運(yùn)行水平。
【附圖說明】
[0015]圖1所示為本實(shí)用新型提供的基于氣象和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的絕緣子污閃預(yù)警裝置原理圖；
[0016]圖2所示為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖中，I是前端微氣象監(jiān)測裝置；2是后端污閃預(yù)警裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合符圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型的基于氣象和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的污閃預(yù)警裝置做進(jìn)一步的說明。
[0019]如附圖所示，一種基于氣象和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸電線路污閃預(yù)警裝置，包括架設(shè)于輸電線路桿塔上絕緣子附近的前端微氣象監(jiān)測裝置1，和處于電網(wǎng)運(yùn)行中心的后端的污閃預(yù)警裝置2。其中前段微氣象監(jiān)測裝置I主要是通過三個(gè)傳感器來測量絕緣子所在地區(qū)的微氣象數(shù)據(jù)，因?yàn)椴煌恢玫奈庀髷?shù)據(jù)差異會(huì)導(dǎo)致絕緣子鹽密間較大的差異。而大氣質(zhì)量指數(shù)和酸雨的PH—定區(qū)域內(nèi)差別不大，故這兩個(gè)量通過后端預(yù)警裝置中的監(jiān)控平臺(tái)直接從氣象中心下載使用。
[0020]計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)通過氣象數(shù)據(jù)來計(jì)算絕緣子的鹽密值，計(jì)算采用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種單向傳播的多層前向網(wǎng)絡(luò)，其基本算法為由輸出層向輸入層逐步反推的誤差反向傳播算法。本實(shí)用新型采用最常見的三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，如圖2所示，輸出層輸入的是氣象數(shù)據(jù)，輸出層輸出神經(jīng)元的鹽密，中間層神經(jīng)元的個(gè)數(shù)采用12，輸入層-中間層的傳遞函數(shù)選為線性函數(shù)purelin，中間層-輸出之間的傳遞函數(shù)均選為S型函數(shù)logsig，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練函數(shù)選擇采用Levenberg-Marquardt算法的函數(shù)trainlm。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的實(shí)質(zhì)是建立鹽密到氣象數(shù)據(jù)的函數(shù)關(guān)系:ESDD = f(r, s,p,m,......)，
r, s,p,m,......分別為降雨量、酸雨ph、大氣質(zhì)量指數(shù)、濕度等氣象量。在用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算絕緣子鹽密之前，需要對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。收集以往的歷史鹽密數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的氣象數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，帶入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到收斂狀態(tài)時(shí)即可用于計(jì)算。考慮到絕緣子鹽密有一個(gè)累積過程，本實(shí)用新型的計(jì)算區(qū)間以天計(jì)。
[0021]該污閃預(yù)警裝置2的過程:溫濕度、雨量、風(fēng)速三個(gè)傳感器分別測量對(duì)應(yīng)的氣象數(shù)據(jù)，送至信號(hào)處理單元將信號(hào)進(jìn)行放大、A/D轉(zhuǎn)換，處理后的信號(hào)發(fā)送至單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)微氣象數(shù)字信號(hào)進(jìn)行打包，打包后的數(shù)據(jù)和GPS/北斗定位系統(tǒng)坐標(biāo)一起由無線傳送器送出。后端污閃預(yù)警裝置中的無線接受器接受前端傳來的氣象數(shù)據(jù)和坐標(biāo)信息，并送至單片機(jī)進(jìn)行解壓，解壓后的數(shù)據(jù)傳至計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)。監(jiān)控平臺(tái)根據(jù)坐標(biāo)信息，從氣象監(jiān)控中心的WRF局部氣象數(shù)值預(yù)報(bào)下載大氣質(zhì)量指數(shù)和酸雨P(guān)H等氣象數(shù)據(jù)，和之前傳感器測得的微氣象數(shù)據(jù)一起輸入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算絕緣子的鹽密值。監(jiān)控平臺(tái)每隔一小時(shí)數(shù)據(jù)更新一次，氣象數(shù)據(jù)采樣24小時(shí)的平均值。根據(jù)歷史運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和人工污穢實(shí)驗(yàn)設(shè)置不同的預(yù)警級(jí)別閾值，最終由預(yù)警信號(hào)發(fā)生器向監(jiān)控人員發(fā)出對(duì)于的預(yù)警信號(hào)。
[0022]由于前端污閃裝置每隔一定區(qū)間設(shè)置一個(gè)，并且考慮到一定范圍內(nèi)的氣象狀況差別不大，故收到預(yù)警信息后除了對(duì)裝置所在絕緣子開展防污措施外，還要對(duì)該裝置周邊的絕緣子采取防污閃措施。
[0023]以上為所述一種基于氣象和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的絕緣子污閃預(yù)警裝置基本工作步驟。其它未經(jīng)詳細(xì)說明的部分均為現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于氣象和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的絕緣子污閃預(yù)警裝置，其特征是，所述裝置包括前端微氣象監(jiān)測裝置和后端污閃預(yù)警裝置；所述前端微氣象監(jiān)測裝置架設(shè)于輸電線路桿塔上絕緣子附近，所述后端污閃預(yù)警裝置安裝于電網(wǎng)運(yùn)行中心；所述前端微氣象監(jiān)測裝置通過無線通信與所述后端污閃預(yù)警裝置連接； 所述前端微氣象監(jiān)測裝置包含溫濕度傳感器、雨量傳感器、風(fēng)速傳感器、信號(hào)處理單元、單片機(jī)、無線傳感器、電源裝置和GPS北斗定位系統(tǒng)；濕度傳感器、雨量傳感器和風(fēng)速傳感器連接信號(hào)處理單元的輸入端，信號(hào)處理單元輸出端連接單片機(jī)，并通過單片機(jī)與無線傳送器連接；GPS北斗定位系統(tǒng)連接無線傳送器的輸入端；無線傳送器的輸出端通過無線連接后端污閃預(yù)警裝置的無線接收器；前端微氣象監(jiān)測裝置的電源裝置通過太陽能電池供電或者直接通過高壓線路供電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氣象和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的絕緣子污閃預(yù)警裝置，其特征是，所述后端污閃預(yù)警裝置包括預(yù)警信號(hào)發(fā)生器、計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)、第二單片機(jī)和無線接收器；無線接收器輸出端連接第二單片機(jī)輸入端，第二單片機(jī)的輸出端連接計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)，同時(shí)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)接收WRF氣象數(shù)據(jù)的輸入；計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)輸出端連接預(yù)警信號(hào)發(fā)生器。
【專利摘要】一種基于氣象和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的絕緣子污閃預(yù)警裝置，所述裝置包括前端微氣象監(jiān)測裝置（１）和后端污閃預(yù)警裝置（２）。所述前端微氣象監(jiān)測裝置包含溫濕度傳感器、雨量傳感器、風(fēng)速傳感器、信號(hào)處理單元、單片機(jī)、無線傳感器、電源裝置和GPS北斗定位系統(tǒng)；所述后端污閃預(yù)警裝置包括預(yù)警信號(hào)發(fā)生器、計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)、第二單片機(jī)和無線接收器；所述前端微氣象監(jiān)測裝置架設(shè)于輸電線路桿塔上絕緣子附近，所述后端污閃預(yù)警裝置安裝于電網(wǎng)運(yùn)行中心；所述前端微氣象監(jiān)測裝置通過無線通信與所述后端污閃預(yù)警裝置連接。本實(shí)用新型裝置結(jié)合實(shí)時(shí)WRF氣象數(shù)據(jù)通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來計(jì)算絕緣子的鹽密，最終實(shí)現(xiàn)絕緣子污閃預(yù)警，保障了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
【IPC分類】G01W1/02, G06N3/02, G01R31/12
【公開號(hào)】CN204903698
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520267174
【發(fā)明人】劉明軍, 上官帖, 童軍心, 況燕軍, 周龍武, 蘇群, 龔澤, 陳俊武
【申請(qǐng)人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年4月29日