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申请/专利权人：云南电网有限责任公司红河供电局

摘要：本发明涉及高压输电线路在线监测技术领域，具体地说，涉及一种基于UWB定位的弧垂在线监测方法。首先配置包括硬件和软件两部分的基于UWB定位的弧垂在线监测装置；采用上述装置进行弧垂在线监测：确定各模块安装的具体位置；函数库初始化，UWB定位模块进入工作模式；开始测距，在进行数据的平滑、降噪、ANN处理后，进行弧垂计算；判断弧垂是否在安全范围内，若否，则提醒工作人员；若是，则继续开始下一次测距。本发明设计可以快速获取到优化后的弧垂测距值，监测过程简单及时、计算快速且准确率较高；通过全天候实时监控带电力传输导线弧垂，能够在故障发生前预警和在故障发生后及时作出相应措施，同时保证电力传输系统的稳定性和经济性。

主权项：1.一种基于UWB定位的弧垂在线监测方法，其特征在于，首先配置包括硬件和软件两部分的基于UWB定位的弧垂在线监测装置，其中硬件部分主要由在线感知模块100、监测模块200、预警模块300、分析与诊断模块400组成；所述在线感知模块100由UWB标签和基站组成；软件部分主要用于对所述在线感知模块100的数据进行处理，经过加权滤波后，给到所述分析与诊断模块400进行弧垂计算；采用上述基于UWB定位的弧垂在线监测装置进行弧垂在线监测的具体方法包括如下步骤：S1、确定各模块安装的具体位置，所述在线感知模块100中的UWB基站选定在高压输电线路的各点，所述在线感知模块100中的UWB标签与所述预警模块300、所述分析与诊断模块400选定在就近工作机房安装，并连接到后台处理部分，所述监测模块200属于远程主控中心；S2、所述分析与诊断模块400进行函数库初始化，UWB定位模块进入工作模式，延时一定时间开启内部定时器的定时中断；S3、所述在线感知模块100开始测距，每隔一定时间将测距信息发送到所述分析与诊断模块400上，在进行数据的平滑、降噪、ANN处理后，进行弧垂计算；S4、判断弧垂是否在安全范围内，若否，则通过所述预警模块300提醒工作人员；若是，则继续开启内部定时器的定时中断，并开始下一次测距；S5、与此同时，所述监测模块200处在远程主控中心，可以主动监测所述分析与诊断模块400传输的实时处理信息，也可以被动接收定时处理相关信息；所述在线感知模块100在定位阶段主要使用的是基于到达时间定位算法TOA；该方法至少需要三个基站，基站向标签发送信号，这三个基站和标签之间形成的测距圆会交于一点，该交点即是标签的位置，然后可以求解该位置的坐标；具体求解方法包括如下步骤：Step1、设定标签坐标为x,y，每个基站的坐标xi,yi，通过测距得出各基站到标签的距离设为di，可以列出方程： Step2、经过消解，令λ1，λ2为： Step3、将步骤Step2中的方程转化为非线性方程组的形式： Step4、区分两种方程无解情况，设三个基站分别为A、B、C，根据步骤Step1中的方程分别求解基站A与基站B的交点xab1,yab1、xab2,yab2，基站A与基站C的交点xac1,yac1、xac2,yac2，及基站B与基站C的交点xbc1,ybc1、xbc2,ybc2；将基站A与基站C的交点代入[x-x22+y-y22]，找出距基站B圆心较近的点，设为xac,yac；同理，求解xab,yab、xbc,ybc；近似计算待测点位置为： 所述监测模块200与远程主控中心远程通信，所述监测模块可以与所述分析与诊断模块400双频通信，防止装置误动作；所述预警模块300由蜂鸣器和声光报警器组成；所述预警模块300用于故障发生时提醒周边人员；其特征在于，所述分析与诊断模块400主要由小容量增强型STM32F103单片机组成；所述分析与诊断模块400用于接收所述在线感知模块100的位置数据并进行弧垂计算，同时记录的数据也方便电力部门人员进行检修；所述软件部分主要用于对所述在线感知模块100的数据进行处理，经过加权滤波后，给到所述分析与诊断模块400进行弧垂计算；其中，考虑到时钟之间时间同步的问题，每次弧垂计算前用定时器开启一定时间的延迟；其中，加权滤波为卡尔曼滤波器，其工作的过程包括如下步骤：Step1、根据上次得到最优估计值和外部输入量Uk-1得到本次的估计值Step2、根据上次更新的估计误差协方差Pk-1计算得到本次的误差协方差Step3、由上面估计得到的本次目标状态向量与误差协方差以及设定的过程噪声协方差矩阵R计算得到卡尔曼滤波增量Kk；Step4、将TOA与接收信号加权，综合得到的目标节点位置坐标作为测量值输入Zk，并由上面步骤得到的三个变量根据下面公式可得到目标位置的最优估计： Step5、更新估计误差协方差Pk。

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