[发明专利]一种基于激光量子密码通信的无人机输变电监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及输电线路和变电站智能化领域，具体涉及一种基于激光量子密码通信的无人机输变电监测系统。

背景技术

通过旋翼无人机进行输变电监测，将是未来电力系统运行维护智能化巡检的趋势。

目前，通信加密和信息安全都是基于数学复杂性，量子保密通信是基于量子物理学原理。量子保密通信是可以同时解决通信安全和信息安全的新技术。

输电线路杆塔和变电站通过物联网或传感网进行状态监测信息的感知，是智能化巡检的技术趋势。

近距离无线激光输能，也是物联网或传感网充电/供能技术趋势。

建设智能电网是国际电力工业积极应对未来挑战的共同选择，输电线路和变电站都是智能电网的重要环节。在通过旋翼无人机进行输电线路监测和变电站监测的应用场景，需要解决高效安全的信息传输问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决智能电网中高效安全的信息传输问题，提供一种基于激光量子密码通信的无人机输变电监测系统，本发明通过激光量子密码通信来保障无人机对输电线路和变电站设备状态监测的安全性，应用本发明，可实现输电线路和变电站的安全智能化巡检及电器设备状态监测。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种基于激光量子密码通信的无人机输变电监测系统，其改进之处在于，所述系统包括地面测控站、无人机、输电线路、输电线路杆塔、变电站、输电线路杆塔的传感器网络和变电站的传感器网络、大气激光量子密码通信装置和大气激光输能装置；

所述地面测控站向无人机发送测控指令，并接收无人机通过UHF无线通信链路发送的数据信号；

所述输电线路杆塔或变电站收集、汇聚并存储监测信息；所述输电线路杆塔或变电站接收无人机发射的大气激光量子密码通信信号，所述信号通过安全认证后激活输电线路杆塔或变电站内的网关，并由输电线路杆塔或变电站的UHF无线通信链路将监测信息上传至无人机，由无人机将所述监测信息转发至地面测控站；

所述大气激光量子密码通信装置、无人机与输电线路杆塔或变电站的传感器网络网关构筑大气激光量子密码通信链路；

所述大气激光输能装置构筑大气激光输能链路；所述大气激光输能装置为所述输电线路杆塔或变电站的传感器网络及网关的供电系统充电或供电。

本发明提供的一种优选的技术方案是：所述地面测控站配置带伺服跟踪系统的UHF无线通信天线。

本发明提供的第二优选的技术方案是：所述无人机为旋翼无人机；所述旋翼无人机配置光学天线和UHF无线通信天线；所述光学天线安装伺服跟踪系统。

本发明提供的第三优选的技术方案是：所述旋翼无人机配置可见光、红外和紫外成像巡视系统，以及三维激光雷达系统；

所述成像巡视系统采集飞行过程中的信息，存储在旋翼无人机，并通过L波段(上行1300-1420MHz，下行1620-1740MHz)无线通信链路发送至地面测控站；地面测控站收到实时动态信息通过电力通信网传送到输变电监测中心处理并展示，旋翼无人机回收后将存储的采集信息送输变电监测中心作后期数据处理，以实现变电站、输电线路和输电线路杆塔的实时动态巡检和故障检测。

本发明提供的第四优选的技术方案是：所述旋翼无人机根据三维地理信息系统GIS自主飞行或所述地面测控站的测控指令飞行和悬停。

本发明提供的第五优选的技术方案是：由所述输电线路杆塔或变电站的传感器网络收集监测信息；由所述输电线路杆塔或变电站的网关汇聚并存储。

本发明提供的第六优选的技术方案是：所述输电线路杆塔的传感器网络包括导线温度监测传感器、绝缘端子污秽监测传感器、杆塔倾斜监测传感器、覆冰监测传感器、线路舞动监测传感器、微气象监测传感器、闪电雷击监测传感器、连接器监测传感器、漏电监测传感器、供电系统和网关；所述供电系统包括蓄电池、太阳能和大气激光输能装置。

本发明提供的第七优选的技术方案是：所述变电站的传感器网络包括电力变压器状态监测传感器、气体绝缘组合电器状态监测传感器、高压电容型设备状态监测传感器、电力电缆监测传感器、闪电雷击监测传感器、连接器监测传感器、漏电监测传感器、供电系统和网关；所述供电系统包括蓄电池、太阳能和大气激光输能装置。

本发明提供的第八优选的技术方案是：所述供电系统包括蓄电池、太阳能和大气激光输能装置。

本发明提供的第九优选的技术方案是：所述大气激光输能装置包括光学透镜接收天线、光电转换器和输电馈线；