专利名称：一种用于输电线路的状态监测代理装置及系统的制作方法
技术领域：
本实用新型关于电网监测技术，特别是关于输电线路的监测技术，具体的讲是ー种用于输电线路的状态监测代理装置及系统。
背景技术：
随着智能电网的不断发展，输电线路状态监测系统的重要性日益体现。输电线路状态监测系统是实现输电线路状态运行检修管理、提升生产运行管理的重要技木。现有技术中的输电线路状态监测系统一般采用“两级部署，三级应用”的部署结 构，即主站系统部署在国家电网公司总部和网省公司两级，各类输电线路状态监测的数据存储在网省中，地市(包括基层班组)和网省公司用户均需通过网省级主站系统进而使用输电线路状态监测的各种应用功能。状态监测装置CMD和状态监测代理装置CMA均部署在输电线路上，用于实现对各类输电线路的状态监测和状态信息的接入。现有输电线路状态监测系统中的CMA，即状态监测代理装置，能在ー个局部范围内管理和协同各类状态监测装置，汇集各类状态监测装置的数据，并替代各类状态监测装置与主站系统进行安全的双向数据通信。CMA可接入不同类型、不同厂家的一组状态监测装置，实现各类状态监测装置的标准化接入、安全接入和智能化接入。即CMA承担的主要功能 包括1)汇集状态监测数据。2)集中实现数据远传。3)集中实现数据的安全接入。4)转发主站系统对状态监测装置的配置和控制命令，为主站系统提供一个统ー的标准化的远程交互控制节点。现有技术中的CMA尽管符合国家电网的相关技术规范，可以汇集状态监测数据、实现数据的安全接入，为主站系统提供一个统ー的标准化的远程交互控制节点，但是由于现有电网系统中新增了太阳能电源，此外，电网系统中还包括有很多非标准的状态监测装置，现有技术中的CMA无法对上述新型的太阳能电源实现监控，也无法对现有的非标准的状态监测装置实现监控，对智能电网的运行造成了不便。
实用新型内容本实用新型实施例提供了一种用于输电线路的状态监测代理装置以及系统，能够实现输电线路特殊环境下各类数据监测数据安全、标准、智能化的接入，为智能电网的建设提供了保证。本实用新型的目的之ー是，提供一种用于输电线路的状态监测代理装置，其特征是，所述的状态监测代理装置包括第一接ロ、第二接ロ以及核心处理器，其中，所述的第一接ロ，通过交换装置分别与输电线路上的状态监测装置和太阳能电源相连接，接收所述的状态监测装置采集到的输电线路上的状态信息，接收所述的太阳能电源上采集到的当前太阳能电源的状态信息；所述的核心处理器，分别与所述的第一接ロ、所述的第二接ロ相连接，将所述的状态信息进行格式转换，并将转换格式后的状态信息传输至所述的第二接ロ ；所述的第二接ロ，通过状态接入网关机与电网系统中的主站相连接，将转换格式后的状态信息传输至所述的主站，接收主站根据所述的状态信息发送的控制信息，并将所述的控制信息发送至所述的核心处理器；所述的核心处理器，将所述的控制信息进行格式转换，并将转换格式后的控制信息传输至所述的第一接ロ ；所述的第一接ロ，将所述的控制信息通过所述的交換装置发送至输电线路上的状态监测装置和太阳能电源。优选的，所述的状态监测代理装置还包括加解密装置，与所述的核心处理器相连接，对所述的状态信息以及控制信息进行加解密处理；电源装置，分别与所述的第一接ロ、第二接ロ、核心处理器以及加解密装置相连接，当外部电源切断断后，向所述的第一接ロ、第二接ロ、核心处理器以及加解密装置提供电源输出。其中，所述的第一接ロ、第二接ロ为串行通讯接ロ。优选的，所述的第一接ロ、第二接ロ为串行通讯接口和以太网接ロ。本实用新型的目的之ー是，提供ー种用于输电线路的状态监测系统，包括状态监测装置、太阳能电源、交換装置、状态接入网关机、主站以及状态监测代理装置，其中，所述的状态监测装置，与所述的交換装置相连接，采集并输出输电线路实时运行的状态信息；所述的太阳能电源，与所述的交換装置相连接，实时输出太阳能电源的状态信息；所述的交換装置，与所述的状态监测代理装置相连接；所述的状态监测代理装置，与所述的状态接入网关机相连接，通过所述的交換装置采集状态信息并将其转换格式后传输至所述的状态接入网关机；所述的状态接入网关机，与所述的主站相连接，将转换格式后的状态信息传输至所述的主站；所述的主站，与所述的状态接入网关机相连接，接收所述的状态信息，并根据所述的状态信息发送控制信息至所述的状态接入网关机；所述的状态接入网关机，将所述的控制信息传输至所述的状态监测代理装置；所述的状态监测代理装置，接收所述的状态接入网关机发送的控制信息，将所述的控制信息转换格式后通过所述的交換装置发送至所述的状态监测装置、所述的太阳能电源。其中，所述的交換装置为交换机或短信猫。所述的状态接入网关机设置于所述的主站上。所述的交換装置通过Ii接ロ与所述的状态监测代理装置相连接。所述的状态监测代理装置通过12接ロ与所述的状态接入网关机相连接。本实用新型的有益效果在于，状态监测代理装置通过交换装置实时采集太阳能电源的状态信息以及输电线路上的状态信息，实现了对太阳能电源的实时监控以及对非标准的状态监测装置的接入，使得输电线路状态监测系统更加完善，并且由于充分利用已有的监测设备，降低了系统的构建成本。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本实用新型实施例提供的一种用于输电线路的状态监测系统的结构框图；图2为本实用新型实施例提供的一种用于输电线路的状态监测系统的实施方式ニ的结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的一种用于输电线路的状态监测装置的结构示意图；图4为本实用新型实施例提供的一种用于输电线路的状态监测装置的实施方式ニ的结构示意图；图5为本实用新型实施例提供的一种用于输电线路的状态监测装置的芯片图；图6为本实用新型实施例提供的一种用于输电线路的状态监测装置中电源装置的电路图；图7为本实用新型实施例提供的一种用于输电线路的状态监测系统中太阳能电源的结构示意图；图8为本实用新型实施例提供的一种用于输电线路的状态监测系统的总体架构 图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。图I为本实用新型实施例提供的ー种用于输电线路的状态监测系统的结构框图，由图I可知，所述的用于输电线路的状态监测系统包括状态监测装置100a、状态监测装置100b、太阳能电源200a、太阳能电源200b、交换装置300、状态接入网关机500、主站600以及状态监测代理装置400，其中，所述的状态监测装置CMD100，与所述的交换装置300相连接，采集并输出输电线路实时运行的状态信息，如杆塔倾斜、导线弧垂、导线温度、微风振动、风偏、覆冰、绝缘子污秽度、微气象、静态图片等。状态监测装置满足测量数字化、输出标准化、通信网络化特征，具备自检、自恢复功能，能够实时采集输电线路本体运行状态、气象、通道环境等信息。所述的太阳能电源200，与所述的交換装置300相连接，实时输出太阳能电源的状态信息。太阳能电源的结构示意图如图7所示，由图7可知，太阳能电源主要包括太阳能电池板201、与太阳能电池板201相连接的控制器202、与控制器202相连接的通信输出ロ203、与控制器相连接的负载设备204、与控制器202相连接的蓄电池组205。太阳能电源通过通信输出ロ 203与外部交換装置进行通信，输出太阳能电源的状态信息，状态信息主要包括电池温度、机柜温度、系统电源、电池电流、负载电流、太阳能电流、负载状态、熔丝状态、剰余电量、系统时间设置、负载控制模式设置、报警设置和控制手动负载控制等。所述的交換装置300，与所述的状态监测代理装置400相连接，二者通过11接ロ标准相连接。所述的状态监测代理装置(condition monitoring agent, CMA) 400,与所述的状态接入网关机500相连接，二者通过12接ロ标准相连接，通过所述的交換装置采集状态信息并将其转换格式后传输至所述的状态接入网关机500，接收所述的状态接入网关机500发送的控制信息，将所述的控制信息转换格式后通过所述的交換装置发送至所述的状态监测装置、所述的太阳能电源。CMA能在ー个局部范围内管理和协同各类输电线路状态监测装置，汇集各类状态监测装置的数据，并替代各类状态监测装置与主站系统进行安全的双向数据通信的ー种状态监测代理装置。CMA可接入不同类型、不同厂家甚至不同线路上的ー组状态监测装置，实现在输电线路环境下各类状态监测装置的标准化接入、安全接入和智能化接入。在输电线路状态监测系统中，CMA承担的主要功能包括a)汇集监测数据。b)集中实现数据远传。c)集中实现数据的安全接入。d)转发主站系统对状态监测装置的配置和控制命令，为主站系统提供一个统ー的
标准化的远程交互控制节点。所述的状态接入网关机500，与所述的主站600相连接，将转换格式后的状态信息传输至所述的主站，将主站输出的控制信息传输至所述的状态监测代理装置。状态接入网关机(condition acquisition gateway, CAG)是部署在主站系统侧的ー种关ロ设备，能以标准方式远程连接状态监测代理装置，获取并校验状态监测代理装置发出的各类状态监测信息，并可对状态监测代理装置进行控制的一种计算机。CAG有变电CAG和线路CAG之分。CAG遵循12接ロ标准通过CMA接收所有的状态监测数据，应能对CMA下达各种參考配置和控制命令。在输电线路状态监测系统中，线路CAG承担的主要功能包括a)接收各CMA收集的输电线路状态监测数据，并解析入库。b)接收CMA的运行エ况信息，并解析入库。c)在入库前进行数据校验，包括输变电设备标准17位码和状态监测装置标准17位码的存在性和配对性校验、坏数据校验、数据完整性校验等。d)转发主站发出的对状态监测装置、太阳能电源、CMA的配置和控制命令。e)具有完备的日志功能。在具体的实施方式中可采用集群方式部署CAG，以提高主站数据接入的能力和可靠性。所述的主站600，与所述的状态接入网关机500相连接，接收所述的状态信息，并根据所述的状态信息发送控制信息至所述的状态接入网关机。主站是ー种能接入各类输变电设备状态监测信息，并进行集中存储、统ー处理和应用的计算机系统。主站包括集中数据库、数据服务装置、数据加工装置及各类状态监测应用装置。此外，在具体的实施例中，变电CAG、线路CAG均可以设置在主站上。本实用新型实施例提供的ー种输电线路状态监测系统从分层角度，可分为装置层、接入层和主站层，如图8所示，其中状态监测装置CMD属于装置层，负责状态的监测；CMA属于数据接入层，实现监测数据的汇集和安全传输；主站层主要负责各种监测信息的存储、加工、展现、分析、诊断和预测等。太阳能电源为CMD、CMA及交換装置提供工作电源。在图8中，线路CAG以及数据库均设置在主站里。输电线路状态监测系统的信息传输是双向的，包括由CMA到主站的状态信息及由主站到CMA、CMD、太阳能电源的控制信息，发送控制信息的目的是实现对监测装置的控制。诸如主站可以向CMA中的图像视频监控装置发送云台控制命令，图像视频监控装置收到云台控制命令后按照云台控制命令的要求对云台进行控制，实现多角度视频观察。[0045]图2为本实用新型实施例提供的一种用于输电线路的状态监测系统的实施方式ニ的结构示意图，由图2可知，当图2中的状态监测装置100为非标准的监测装置，此时的交換装置300a为短信猫。在具体应用中，非标准的监测装置主要包括以下几种气象监测；导线风偏导线风偏角、导线倾斜角；杆塔倾斜X方向倾斜角、Y方向倾斜角；导线弧垂导线温度。当状态监测装置为常规标准的监测装置时，交換装置为交换机。下面以图2为例，以非标准的微气象监测装置为例进行介绍。设图2中的监测装置IOOa为QXT-II型气象仪，QXT-II是ー款微气象监测装置，监测的气象參数主要包括风速、风向、气温、湿度、气压、雨量和光辐射等，在实际应用中，在CMA的串行ロ接入短信猫，CMA控制短信猫收发信息，将收到的状态信息转换为12接ロ类型发送给主站，实现非标准CMD的接入。图3为本实用新型实施例提供的一种用于输电线路的状态监测装置的结构示意图，由图3可知，所述的状态监测装置400具体包括第一接ロ 401、第二接ロ 403以及核心处理器402， 其中，所述的第一接ロ 401，通过交换装置300分别与输电线路上的状态监测装置100和太阳能电源200相连接，接收所述的状态监测装置采集到的输电线路上的状态信息，接收所述的太阳能电源上采集到的当前太阳能电源的状态信息；所述的核心处理器402，分别与所述的第一接ロ 401、所述的第二接ロ 403相连接，将所述的状态信息进行格式转换，并将转换格式后的状态信息传输至所述的第二接ロ。在具体实施例中，CMA的核心处理器采用ATMEL公司ARM9系列的AT91SAM9G20，主频400MHz，是ー款低功耗、高性能的エ业嵌入式处理器，具有丰富的外部接ロ，如网络、串行、SPI、IIC等，能够很好的满足CMA应用。核心处理器是CMA设备的关键部件，CMA的所有功能都由处理器协调完成。CMA汇集状态信息并且集中实现信息的远传，即CMA从多个监测装置获取监测数据，然后集中将数据发送到主站。由于CMA与CMD通讯为Il协议，CMA与主站通讯为12协议，因此CMA需要将CMD的状态信息转换为12格式，实现与主站的数据交互。所述的第二接ロ 403，通过状态接入网关机与电网系统中的主站相连接，将转换格式后的状态信息传输至所述的主站，接收主站根据所述的状态信息发送的控制信息，并将所述的控制信息发送至所述的核心处理器；所述的核心处理器，将所述的控制信息进行格式转换，并将转换格式后的控制信息传输至所述的第一接ロ；所述的第一接ロ，将所述的控制信息通过所述的交換装置发送至输电线路上的状态监测装置和太阳能电源。图4为本实用新型实施例提供的一种用于输电线路的状态监测装置的实施方式ニ的结构示意图，由图4可知，所述的状态监测装置400除了上述装置之外，还包括加解密装置404，与所述的核心处理器402相连接，对所述的状态信息以及控制信息进行加解密处理。本实用新型提供的状态监测装置由于设置了加解密装置，实现了身份认证和通讯数据的加解密，增强了数据的安全性。电源装置405，分别与所述的第一接ロ 401、第二接ロ 403、核心处理器402以及加解密装置404相连接。此处设置电源装置是为保证数据的完整性，当外部电源切断断后，向所述的第一接ロ、第二接ロ、核心处理器以及加解密装置提供电源输出，以保证所有数据能够安全写入。图6为电源装置405的电路图，由图6可知，电源装置405可采用超级电容,作为备用电源。[0053]图5为本实用新型实施例提供的一种用于输电线路的状态监测装置的芯片图，由图5可知，本实用新型提供的状态监测装置中，第一接ロ可以为串行通信接口和/或以太网接ロ，在具体实施例中，串行通讯接ロ可为RS485或RS232，以太网接ロ可为RJ45。第二接ロ可以为串行通信接口和/或以太网接ロ，在具体实施例中，串行通讯接ロ可为RS232，以太网接ロ可为RJ45。也即本实用新型提供的状态监测装置中通讯接ロ包括2路以太网接ロ、3路RS232串行ロ、I路隔离RS485串行ロ，根据需要可以通过各种通讯模块与状态监测装置和主站实现通讯。此外，为适应太阳能供电及户外工作的恶劣环境，所有器件选用エ业级、低功耗芯片，降低了整机功耗，在设计中充分考虑了整机的电磁兼容性，对外接ロ全部采用了 TVS保护。本实用新型的状态监测代理装置采用2U标准机箱和盒式结构，2U机箱用于户内使用，交流供电，可以方便地安装在标准机柜内。盒式结构体积小，可以壁挂安装或导轨安装，适合于户外直流供电情况下使用，户外使用时和通讯模块一起安装在高防护等级的安装箱内。综上所述，本实用新型的有益成果是提供了一种用于输电线路的状态监测代理 装置以及系统，能够实现输电线路特殊环境下各类数据监测数据安全、标准、智能化的接入，为智能电网的建设提供了保证。本实用新型的优点是，提供了ー种高性能、低功耗、多接ロ、多规约的状态监测装置，除了完全满足输电线路状态监测代理技术规范要求外，还增加了对太阳能电源的监控以及对部分非标准的状态监测装置的接入，完全满足通过第二接ロ实现与主站的安全通讯，能够接入包括杆塔倾斜、导线弧垂、导线温度、微风振动、风偏、覆冰、绝缘子污秽度、微气象、静态图片9种类型的监测装置，另外还可以通过短信猫接入以短信方式通讯的不符合规范的监测设备，充分利用了现有的设备资源。通过采用本实用新型可以更好地完善输电线路状态监测系统，充分利用已有的监测设备，降低系统成本。本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种用于输电线路的状态监测代理装置，其特征是，所述的状态监测代理装置包括第一接ロ、第二接ロ以及核心处理器， 其中，所述的第一接ロ，通过交换装置分别与输电线路上的状态监测装置和太阳能电源相连接，接收所述的状态监测装置采集到的输电线路上的状态信息，接收所述的太阳能电源上采集到的当前太阳能电源的状态信息； 所述的核心处理器，分别与所述的第一接ロ、所述的第二接ロ相连接，将所述的状态信息进行格式转换，并将转换格式后的状态信息传输至所述的第二接ロ ； 所述的第二接ロ，通过状态接入网关机与电网系统中的主站相连接，将转换格式后的状态信息传输至所述的主站，接收主站根据所述的状态信息发送的控制信息，并将所述的控制信息发送至所述的核心处理器； 所述的核心处理器，将所述的控制信息进行格式转换，并将转换格式后的控制信息传输至所述的第一接ロ； 所述的第一接ロ，将所述的控制信息通过所述的交換装置发送至输电线路上的状态监测装置和太阳能电源。
2.根据权利要求I所述的ー种用于输电线路的状态监测代理装置，其特征是，所述的状态监测代理装置还包括 加解密装置，与所述的核心处理器相连接，对所述的状态信息以及控制信息进行加解密处理。
3.根据权利要求I所述的ー种用于输电线路的状态监测代理装置，其特征是，所述的状态监测代理装置还包括 电源装置，分别与所述的第一接ロ、第二接ロ、核心处理器以及加解密装置相连接，当外部电源切断断后，向所述的第一接ロ、第二接ロ、核心处理器以及加解密装置提供电源输出。
4.根据权利要求I所述的ー种用于输电线路的状态监测代理装置，其特征是，所述的第一接ロ、第二接ロ为串行通讯接ロ。
5.根据权利要求I所述的ー种用于输电线路的状态监测代理装置，其特征是，所述的第一接ロ、第二接ロ为串行通讯接口和以太网接ロ。
6.ー种用于输电线路的状态监测系统，其特征是，所述的状态监测系统包括状态监测装置、太阳能电源、交換装置、状态接入网关机、主站以及如权利要求1-5任意一项所述的状态监测代理装置， 其中，所述的状态监测装置，与所述的交換装置相连接，采集并输出输电线路实时运行的状态信息； 所述的太阳能电源，与所述的交換装置相连接，实时输出太阳能电源的状态信息； 所述的交換装置，与所述的状态监测代理装置相连接； 所述的状态监测代理装置，与所述的状态接入网关机相连接，通过所述的交換装置采集状态信息并将其转换格式后传输至所述的状态接入网关机； 所述的状态接入网关机，与所述的主站相连接，将转换格式后的状态信息传输至所述的主站； 所述的主站，与所述的状态接入网关机相连接，接收所述的状态信息，井根据所述的状态信息发送控制信息至所述的状态接入网关机； 所述的状态接入网关机，将所述的控制信息传输至所述的状态监测代理装置； 所述的状态监测代理装置，接收 所述的状态接入网关机发送的控制信息，将所述的控制信息转换格式后通过所述的交換装置发送至所述的状态监测装置、所述的太阳能电源。
7.根据权利要求6所述的ー种用于输电线路的状态监测系统，其特征是所述的交換装置为交换机或短信猫。
8.根据权利要求6所述的ー种用于输电线路的状态监测系统，其特征是所述的状态接入网关机设置于所述的主站上。
9.根据权利要求6所述的ー种用于输电线路的状态监测系统，其特征是所述的交換装置通过Il接ロ与所述的状态监测代理装置相连接。
10.根据权利要求6所述的ー种用于输电线路的状态监测系统，其特征是所述的状态监测代理装置通过12接ロ与所述的状态接入网关机相连接。
专利摘要本实用新型提供了一种用于输电线路的状态监测代理装置以及系统，其中所述的系统包括状态监测装置、太阳能电源、交换装置、状态接入网关机、主站和状态监测代理装置，其中，所述的状态监测装置，与所述的交换装置相连接；所述的太阳能电源，与所述的交换装置相连接；所述的交换装置，与所述的状态监测代理装置相连接；所述的状态监测代理装置，与所述的状态接入网关机相连接；所述的状态接入网关机，与所述的主站相连接；所述的主站，与所述的状态接入网关机相连接。能够实现输电线路特殊环境下各类数据监测数据安全、标准、智能化的接入，为智能电网的建设提供了保证。
文档编号H02J13/00GK202488213SQ20122000232
公开日2012年10月10日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者刘亚新, 孟睿伟, 李大卫, 王剑, 王珣, 谢丽芳, 邓春, 陈京德 申请人:华北电力科学研究院有限责任公司