一种电力系统的消防检测系统及方法与流程

本发明涉及配电网消防，尤其是涉及一种电力系统的消防检测系统及方法。

背景技术：

1、在低压配电网络中，随着人民生活的日益提高，居民家中的各种电器随之增多，各种大功率电器已十分普遍，这就使得一些老旧的台区需要增加变压器以保证供电的正常，与此同时在这些老旧台区中低压线路错综复杂，接线杂乱，部分线路会穿越居民房屋，也就使得这些地区存在极大的消防安全隐患；在对电力系统的配电网络中老旧台区的户表进行消防检测时，可以查找所有户表是否都连通，若连通说明线路是正常的无安全隐患，若不连通则说明该户表存在故障，该故障可能只是户表中部分老旧线路短路导致的户表与配电网络中断，存在安全隐患；也可能是由于私接电表、负荷过重、接线不良或潮湿环境引起短路等导致火情发生使得户表与配电网断开。因此可以通过对配电网络中老旧台区内的户表进行连通关系的排查，根据户表是否与配电网络连通来判断是否存在安全隐患。而在目前确定户表的连通关系主要是通过人工场逐一排查、核对，需要大量的人工成本和时间成本，在线路杂乱的老旧台区中费时费力，查找未连通的户表的效率低，导致无法及时发现火灾情况或户表安全隐患。

2、在中国专利文献上公开的“一种低压配电网拓扑结构的生成方法及系统”，其公开号为cn114465351a，公开日期为2022-05-10，包括：步骤s1，将每个所述分支箱及每个所述表箱分别作为一拓扑节点，并分别采集各所述拓扑节点处的历史电流数据；步骤s2，根据各所述拓扑节点的所述历史电流数据处理得到各所述拓扑节点两两之间的权重值，并根据各所述权重值构建得到所述低压配电网对应的低压配电网拓扑结构。该技术提高了低压配电网拓扑结构的构建效率，降低了低压配电网拓扑结构的构建成本。但是该技术是通过采集各个拓扑节点处的历史电流数据进行分析建立配电网拓扑结构的，对于老旧台区中不存在或极少存在对历史电流数据进行采集的情况，则无法进行配电网拓扑结构的生成，依然需要通过人工在现场进行排查，花费的人力物力成本高，在线路杂乱的老旧台区中费时费力，查找未连通的户表的效率低，导致无法及时发现火灾情况或户表安全隐患。

技术实现思路

1、本发明是为了克服现有技术中对于低压配电网户表的连通关系的确认仍然需要通过人工实地排查，花费的人力物力成本高且查找未连通的户表的效率低的问题，提供了一种电力系统的消防检测系统及方法，可以快速准确地确定低压配电网中各个节点的台区划分，以及同一台区中各个节点之间的层级和连接关系，从而高效实时地生成配电网中户表的节点拓扑图，与标准节点拓扑图对比快速查找出未连通的户表，从而能及时对户表处的火灾情况或户表安全隐患进行判断和处理。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种电力系统的消防检测系统，包括消防控制中心和若干节点检测装置；所述节点检测装置和消防控制中心通信连接，节点检测装置分别设置在配变节点、分支节点和户表节点处；所述节点检测装置包括信号注入模块和信号提取模块；所述信号注入模块通过耦合器与电力线相连，注入包含节点信息的电力信号；所述信号提取模块通过耦合器与电力线相连，提取包含节点信息的电力信号；所述消防检测系统还包括若干消防无人机。

4、本发明中的配电网按照层级关系可以分为配电站(或变压器)、分支箱和户表箱三层，可以对应为配变节点、分支节点和户表节点，在每个节点处都安装节点检测装置并将信号注入模块和信号提取模块与电力线连接，从而能够使包含有节点信息的电力信号通过电力线在不同的节点间传输，与此同时每个节点检测装置还有无线通信模块，进行无线信号的传输，并在最后将所有数据信号汇总在消防控制中心中，完成节点之间的电路连通关系的确定；然后根据实时确定的电路连通关系与标准节点拓扑图对比查找出与配电网中断的户表，并控制消防无人机前往检测。

5、作为优选，所述节点检测装置还包括：节点通信模块，与其他节点检测装置或消防控制中心通信连接；

6、信号生成模块，生成包含节点信息的电力信号并传输给信号注入模块；还能将节点信息在电力信号和通信信号之间进行转换，并和节点通信模块相互连接；

7、所述消防控制中心通过主站通信模块接收节点检测装置传输的信息，在连通关系确定模块中确定线路连通关系。

8、本发明中每个节点处的信号生成模块生成的包含节点信息的电力信号各不相同，因此在其他节点提取到电力信号后，可以根据提取到的节点信息来确定该电力信号来自于哪一个节点，从而帮助确定节点之间是否联通；同时信号生成模块中可以将节点信息分别转化成电力信号类型和通信信号类型，从而通过通信信号来传输节点信息，并通过提取的电力信号是否有相同的节点信息来确认具体的连通关系。

9、作为优选，所述节点信息包括信号注入时间、节点地址和节点处设备数据，并根据节点处设备数据将节点类型分为配电节点、分支节点和户表节点；

10、节点检测装置向消防控制中心传输的通信数据，包括提取的包含节点信息的电力信号转化成的通信信号以及节点检测装置自身附加的通信信号。

11、本发明中节点地址具有唯一性(包含有地址编码以及定位信息)，根据节点地址可以区分不同的节点；信号注入时间可以作为电力线中信号开始传输的时间，和其他节点处提取到相同电力信号的接收时间一起进行计算，可以代表两节点之间的线路距离，辅助后续的连通关系确定；节点处设备数据包括设备id、设备状态和设备类型等，并且在消防控制中心处根据接收的设备数据来划分节点类型，便于后续的连通关系确定。

12、作为优选，所述消防无人机分布在各个配变节点处或分布在若干消防无人机站点；消防无人机包括：无人机通信模块；

13、图像采集模块，采集节点位置的可见光图像和红外图像；

14、消防模块，储存灭火介质在发现火情时进行应急灭火；

15、告警模块，在发现火情时向周围发出火情报警声音，并通过无人机通信模块远程报警。

16、本发明中由于每个配变节点对应一个台区，因此可以将消防无人机设施在配变节点处，因此当查找发现某台区内的户表与配电网络中断后，可以控制对应配变节点的消防无人机飞往中断的户表节点进行进一步的消防检测，查找中断的原因(火灾烧断电线导致中断或户表内线路短路导致中断等)；也可以根据配电网络的老旧台区区块形状设计相应的消防无人机站点，便于消防无人机的维护以及尽快到达户表节点。

17、一种电力系统的消防检测方法，包括：

18、s1、消防控制中心向节点检测装置发送识别信号，并接收返回的节点信息确定节点类型；

19、s2、配变节点处向电力线注入包含配变节点信息的电力信号，分支节点和户表节点处根据提取出的配变节点信息进行台区识别和分类；

20、s3、依次在户表节点注入包含户表节点信息的电力信号，根据分支节点和其余户表节点提取的户表节点信息确定户表节点与分支节点的连通关系；

21、s4、依次在分支节点注入包含分支节点信息的电力信号，根据其余分支节点提取的分支节点信息确定各个分支节点之间的连通关系，得到实时节点拓扑图；

22、s5、比对并找出标准节点拓扑图中不存在于实时节点拓扑图中的节点，并控制消防无人机到达所述节点位置进行消防检测。

23、本发明中消防控制中心作为消防检测的汇总部分，可以设置在相关工作人员的工作区域便于查看具体的标准节点拓扑图和实时节点拓扑图，标准节点拓扑图是进过校核的包含所有户表节点正确连通关系的示意图；在进行连通关系识别前先向所有节点检测装置发送识别信号，令所有节点检测装置回复节点信息，从而能够对所有节点进行统计分类，更进一步地，在节点信息中包含有实际定位数据，从而可以在与消防控制中心相连的显示设备中查看到每个节点的具体位置和所有节点之间的相对位置关系，并且在完成所有节点的连通关系的确认后，可以以连线表示两节点连通从而在显示设备上显示具体的连通关系；对于标准节点拓扑图中不存在于实时节点拓扑图中的节点，说明该节点与配电网络中断是存在安全隐患或已经发生火灾的，需要消防无人机到现场进一步检测。

24、作为优选，所述s2中包括以下步骤：

25、消防控制中心向配变节点发送连通识别指令；配变节点处的节点检测装置生成包含配变节点信息的电力信号并注入电力线；

26、分支节点和户表节点处的节点检测装置提取到包含配变节点信息的电力信号，并提取出其中的配变节点信息转化为通信信号，再加上自身节点的节点信息后一起传输回消防控制中心；消防控制中心根据分支节点或户表节点传输回的配变节点信息进行台区识别。

27、本发明中先对配电网中的所有节点进行台区划分，每个配变节点对应一个台区，后续只需要对每个台区内的节点进行分支和连通关系的确认，并进行汇总后就能得到整个配电网的拓扑图，节省了连通关系识别的数据处理量；分支节点或户表节点发送回消防控制中心的通信信号中包括了配变节点信息和自身的分支节点信息或户表节点信息，因此消防控制中心可以根据配变节点信息和分支节点信息(或户表节点信息)的对应关系来划分台区。

28、作为优选，所述s3中包括以下步骤：

29、在户表节点注入包含户表节点信息的电力信号，并记录该户表节点注入电力信号的信噪比；在分支节点和其他户表节点提取到包含户表节点信息的电力信号，并记录提取其信噪比；将注入电力信号的信噪比与提取到的电力信号的信噪比进行匹配度比较，对于匹配度高于设定户表阈值的其他户表节点认定为同一分支下的户表节点，对于匹配度高于设定分支阈值的分支节点认定为该户表节点所在的分支节点。

30、本发明中在完成台区的识别后，再对每个台区内的节点的线路连通关系进行确定；本发明中通过对比同一电力信号的从某一户表节点注入电力线时的信噪比和从另一户表节点的电力线中提取出时的信噪比的匹配度来进行两户表节点之间连通关系的确认；若两户表节点都归属于同一分支节点，那么电力信号的信噪比变动很小，匹配度高，若两户表节点不属于同一分支节点，那么电力信号需要经过分支节点的设备以及其他途径的设备和较长电力线的传输后，其信噪比有很大变动匹配度低；可以通过实际的试验来设置具体情况下的户表阈值；同样的若分支节点是某一户表节点归属分支的分支节点，那么电力信号不需要经过其他设备，信噪比变动很小匹配度高，也可以通过实际的试验俩设置具体情况下的分支阈值。

31、作为优选，所述s4中包括以下步骤：

32、在分支节点注入包含分支节点信息的电力信号，并记录该分支节点注入电力信号的信噪比；在其他分支节点提取到包含分支节点信息的电力信号，并记录其信噪比；

33、将注入电力信号的信噪比与提取到的电力信号的信噪比进行匹配度比较，对于匹配度高于第一阈值且小于第二阈值的其他分支节点认定为同级分支节点，对于匹配度高于第二阈值的其他分支节点认定为该分支节点的上级分支节点。

34、本发明中在完成户表节点对应的分支关系的确定后，再进行分支节点的连通关系的确定；也可以先进行分支节点的连通关系的确定完成主干的连通，然后再对每个分支节点所在分支确定其对应的户表节点，从而得到最终的配电网连通关系图；分支节点之间的关系可以为同级关系以及上下级关系，对于同级的分支节点，电力信号先经过上级分支节点后在通过电力线传输到达，因此电力信号的信噪比有微小变动匹配度较高，但是相比于直接传输到上级分支节点处的电力信号的信噪比，匹配度有所下降；因此可以通过实际试验根据具体情况设置有第一阈值和第二阈值，区分上级分支节点和同级分支节点；对于信噪比匹配度小于第一阈值的则认为不归属于同一上级分支。

35、作为优选，所述标准节点拓扑图中不存在于实时节点拓扑图中的节点认定为存在消防隐患的节点，消防无人机拍摄该节点位置的可见光图像和红外图像判断是否存在火情；

36、当存在火情时，消防无人机进行应急灭火，向周围发出火情报警声音，并进行远程火情报警；当不存在火情时，消防无人机进行远程维修报警。

37、本发明中通过可见光图像和红外图像进行火情判断属于现有较为成熟的技术，因此可以直接应用在消防无人机中识别火情，当发生火灾时向周围发出火情报警声音，可以提醒周边居民发生火灾，使居民能及时逃生或进行火灾范围控制，并进行远程火情报警，通知消防人员达到现场完成灭火；当没发生火灾时则通知相关维修人员到达现场对户表相关问题进行维修，排除安全隐患。

38、本发明具有如下有益效果：通过消防控制中心和节点检测装置之间的无线通信以及节点检测装置对电力线中的包含节点信息的电力信号的提取，可以快速准确地确定低压配电网中各个节点的台区划分，以及同一台区中各个节点之间的层级和连接关系，从而高效实时地生成配电网中户表的节点拓扑图，与标准节点拓扑图对比快速查找出未连通的户表，从而能及时对户表处的火灾情况或户表安全隐患进行判断和处理。