高壓輸電線路安全檢測系統關鍵技術分析

摘要：在一個完整的電力系統中，安全送電是最關鍵的環節。輸電線路的安全運行才能給電力系統帶來安全，給企業帶來效益。文章針對高壓輸電線路的安全檢測系統的關鍵技術做了淺顯的探討，主要以預防的思想為主。首先對安全檢測系統總體結構方案設計進行了分析，接著探討了系統硬件技術和系統軟件技術。

關鍵詞：高壓輸電；安全檢測系統；關鍵技術

中圖分類號：TM723 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）19-0126-02

當今世界科技發展迅猛，現代化發展的腳步日益加快，人們的生活質量也隨之提高，對用電有了更高的要求。人們會要求更大的用電量，要求更安全地用電。為了滿足這些生活的要求，電力系統采用了高壓輸電線路進行輸電，然而伴隨高壓輸電線路而來的就是其安全問題，很多地質災害都會嚴重威脅高壓輸電線路的安全。因此高壓輸電線路的安全監測成為了重中之重，以下以預防的思想為主，針對高壓輸電線路安全監測系統的關鍵技術進行了分析，使線路出故障時系統能做到及時反饋監測數據，從而避免重大事故。

1高壓輸電線路安全檢測系統總體結構方案設計

運用高壓架空輸電，桿塔的地理位置、傾斜度等的采集是很關鍵的一個環節，高壓輸電線路安全監測系統就是利用傳感器技術、通信技術以及嵌入式技術對桿塔的傾斜度進行在線的評估與分析，并將監測結果反饋給相關部門，讓其對線路及時進行維護。此安全檢測系統不僅可以接收傳感器發送的數據，并在數據異常時發送警報，還能將系統與互聯網連接，與企業主頁接軌。使檢測設備能夠將檢測到的數據通過網絡向主頁發送，系統也能夠備份接收的信息。輸電線路是電力系統的動脈，其運行狀態直接決定電力系統的安全和效益。隨著科技進步及工農業的現代化發展，人民生活水平不斷提高，用電量大幅上升，對電網供電的安全性、可靠性提出了越來越高的要求。架空高壓輸電線路是電力系統的動脈，高壓傳輸電纜、桿塔密布于各個角落，其運行狀態直接決定電力系統的安全和效益。隨著近年來煤礦的大量開采，造成形態各異的地下采空區，引起地面沉降、斷裂等一系列工程地質災害。這些采空塌陷區大多分布廣、延伸遠，輸電線路在這些區域，輕者可造成基礎傾斜、開裂、桿塔變形，重者造成基礎沉陷、桿塔傾倒，嚴重威脅輸電線路的安全運行。高壓輸電線路安全監測系統以預防為主的科學管理為基礎，在輸送電線路發生異常時，及時向管理中心匯報相關數據，就此系統的關鍵技術進行相關分析。輸電線路安全監測系統通過各種探測器，探測到輸電線的溫度、濕度、風速、風向、泄漏電流、覆冰狀況、視頻圖像或圖片等數字化信息，通過GPRS/CDMA通道，上傳到特高壓輸電線路狀態在線監測監視中心，同時可通過內部網登錄各種內部管理系統和調度自動化系統。

影響線路安全的地質環境因素有桿塔的傾斜角、周圍環境的溫度和濕度以及周圍的風速和風向等。因此系統要用到的傳感器有傾斜角傳感器、風向風速傳感器、溫度傳感器以及濕度傳感器等，另外加上數據采集單元、運算單元、系統控制中心單元、電源管理單元等就組成了一個輸電線路安全檢測系統，其主要作用是對線路的桿塔所處的位置、周圍環境以及傾斜角的狀態進行實時的監控，并將有異常的數據報告給系統管理中心，使有關工作人員對異常進行及時的處理。

2高壓輸電線路安全檢測系統硬件設計技術分析

對于高壓輸電線路安全監測系統的硬件設計，我們選擇AduC85單機，因為這個微處理器不僅內核性能高，而且對于標準的51代碼，它能完美地兼容。這個芯片的特點是設計不太復雜，引起的噪聲也比較低，可其處理速度卻能高達12MIPS，因此在很多精密的儀器中使用非常廣泛。在采集數據的問題上，可以使用角傳感器測量桿塔的傾角情況，其測量原理是通過測量桿塔的加速度方向來判斷桿塔傾角是否有變化。另外周圍環境風速的測量就使用風速傳感器，其測量原理是將風引起的機械轉動信號經過傳感器轉換成電信號。整個風速信號的采集過程需要有風速傳感器單元測量數據，并用整形濾波單元對采集的數據進行分析，最后還需要用光電隔離單元對分離出來的輸入輸出信號進行隔離，從而防止噪聲干擾以及接地回路的干擾。所以，風速傳感器的輸出信號要通過整形濾波、光電隔離后才會被送入單片機。如果周圍的環境比較差，單片機接收到信號時會將產生的較大噪聲隨著信號一起帶入單片機，如此一來則會大大削弱系統的精確性，因此需要經過光電耦合器使輸出信號和噪聲干擾彼此之間隔離。至于溫度傳感器的工作原理是當金屬導體的溫度發生變化，那么它的阻值也會相應地發生變化。系統中數據的傳輸則是依靠我們常用的GPRS，即采用的是分組無線網絡。GPRS為GSM向3G網絡轉變提供了有利的過渡條件，對于突發性或者間斷少量性的數據輸送，我們一般都會選擇GPRS。目前，GPRS的傳輸主要是指點、多點的輸送模式。在高壓輸送線路安全監測系統的設計中，通訊這一模塊也是很重要的一部分，目前主要使用西門子公司開發的MC55模塊。

3高壓輸電線路安全檢測系統軟件設計技術分析

如今制造單片機的公司工廠越來越多，因此市場上單片機的種類十分齊全。客觀來講，C語言編程非常適用于單片機的軟件開發工程，它囊括了多種編程語言的優點，功能型的庫函數十分豐富，最重要的是它進行運算及編譯時的速度和效率非常可觀，可讀性強，能夠滿足對該系統的硬件控制。所以，該安全控制系統選擇C語言作為單片機的主要編程語言。

軟件的設計分為三個部分，分別是數據采集、通訊以及數據處理。其中數據的采集過程是使用語言來完成的，在高壓輸電線路安全監測系統中主要是指電壓以及頻率的采集。監控系統的各個結構各個環節主要以模式化的形式展現，包含有一個主程序模塊、初始化程序模塊、控制程序模塊、數據采集模塊以及數據處理子程序模塊等。其中，數據的采集、計算、處理等過程都是由主程序模塊負責完成的，通過這些數據的處理求得桿塔的傾斜角以及周圍環境的風速、濕度、溫度等，并將監測出來的結果進行顯示。

整個高壓輸電線路安全監測系統以ADUC845作為核心部分，帶動外圍的電路。我們在設計軟件時，要保證主程序能夠對每個功能模塊進行調度。其實在系統運行的過程時，一旦開機，主程序便在不休止的自我循環，不曾停止，一直到系統斷電。過程中，程序不可能為了等待某一個結果而停下來，它只會立刻進入另一個循環，直到能夠查詢到對應的處理結果，否則它將再次進入循環。對于要求能夠進行周期性采集數據的系統來說，這樣模塊化的運行方法使得程序的執行更加精確、可靠。當主程序的初始化過程完成以后就會進入數據的實時采集階段，例如桿塔傾角的采集、風速風向的采集以及環境溫度濕度的采集等，為了加大數據的準確性，在全部數據測完一次后，程序將這些數據進行二次采集、三次采集，最后取其平均值，就這樣不斷的循環，從而能夠獲取最精確的數據。必要時，還需要通過某些控制指令對傾角、溫度等相關參數進行修正。這一過程主要依靠中斷服務程序，它隨時都能收到計算機的控制命令，完成系統的自我檢測、相關參數的修正以及數據的輸出等工作。

綜上所述，輸電線路是整個供電系統的經脈，輸電是否安全決定著人們能否安全用電。在電力系統中，輸電線路的規模巨大，覆蓋的面積也比較大，因此，其監測點的數量自然也很多，因為我們對輸電線路的安全問題十分重視，加強故障的防范、保證電力運行過程中的安全是我們尤為關注的環節。

參考文獻

[1]張志建，王培松，王瑋．論電網的安全形勢以及輸電線路保護措施[J]．廣東科技，2007.

[2]武小林．電力輸電線路安全運行的探討[J]．應用能源技術，2006，（10）.

[3]張志健，王培松，王瑋．論電網安全形勢以及輸電線路保護措施[J]．廣東科技，2007.

作者簡介：鐘桂生（1982-），男，廣東茂名人，廣東電網公司云浮供電局電氣助理工程師，研究方向：電力技術培訓。

（責任編輯：文森）