架空輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用分析

裴慧坤,江克宜,黃順發(fā),林圳杰,黃 兵（.深圳供電局有限公司,廣東深圳,5800；.深圳市康拓普信息技術(shù)有限公司,廣東深圳,58034）

架空輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用分析

裴慧坤1,江克宜1,黃順發(fā)1,林圳杰2,黃 兵2
（1.深圳供電局有限公司,廣東深圳,518001；2.深圳市康拓普信息技術(shù)有限公司,廣東深圳,518034）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人們生活水平的提高，社會整體對電力資源的需求量日漸增長，智能電網(wǎng)以及架空輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)都取得了明顯的進(jìn)步。本文簡要論述了我國架空輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用的現(xiàn)狀，擬建了架空輸電線路在線監(jiān)測的綜合模型，以期促進(jìn)我國架空輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

架空輸電線路；在線監(jiān)測技術(shù)；開發(fā)與應(yīng)用

基于現(xiàn)代輸配電網(wǎng)的智能電網(wǎng)，其主要的實現(xiàn)平臺為高速集成的網(wǎng)絡(luò)平臺，通過電子測量、光線傳感、智能控制等新型技術(shù)來完成對架空輸電線路的在線實時監(jiān)測，高度還原電網(wǎng)的實景運行。

1 架空輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀

架空輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域一般認(rèn)為整個監(jiān)測系統(tǒng)的工作流程可以劃分為三大部分：一是采集架空輸電線路工作環(huán)境的實時數(shù)據(jù)，定時分項檢測相關(guān)設(shè)備的工作狀態(tài)，整合具體的參數(shù)；二是將采集而來的相關(guān)參數(shù)通過現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制終端平臺，傳輸?shù)倪^程遵循逐級逐層傳輸?shù)脑瓌t，為架空輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的相關(guān)工作人員提供二次修正監(jiān)測模型的理論依據(jù)；三是當(dāng)架空輸電線路發(fā)生運行故障的時候，及時作出預(yù)警，防止故障蔓延，最大限度保護(hù)說架空輸電線路的安全。然而由于我國的架空輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)起步較晚，相關(guān)的技術(shù)尚不成熟，因而存在著諸多的不足，如在線監(jiān)測模型構(gòu)建不合理、通信網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定、原始參數(shù)采集不完整等情況，具有非常大的提升空間。

2 架空輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用

2.1 傳感器采集技術(shù)部分

傳感器在目前的電力行業(yè)當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用，具有高度智能化、微型化等優(yōu)點，應(yīng)用技術(shù)漸趨成熟。主要的實現(xiàn)原理是：通過微氣象傳感器結(jié)合傾角傳感器等技術(shù)，在架空輸電線路的運行過程當(dāng)中，定性衡量輸電線路的舞動數(shù)據(jù)，分析并預(yù)測其數(shù)據(jù)的走向，采集原始的數(shù)據(jù)資料。在傳感器采集的各項技術(shù)當(dāng)中，架空輸電線路的覆冰監(jiān)測技術(shù)的開發(fā)力度最為理想，主要是通過固體冰與空氣的密度差異，設(shè)計覆冰厚度傳感器，將架空輸電線路監(jiān)測中的數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)融為一體。除此之外，我國自主開發(fā)的風(fēng)向傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器等設(shè)備的核心技術(shù)雖然存在著明顯的區(qū)別，然而其本質(zhì)屬性都是一樣的，都是基于無線射頻傳輸模塊，對架空輸電線路周圍的工作環(huán)境進(jìn)行識別與監(jiān)測，結(jié)合通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)在線監(jiān)測。然而，傳感器的安裝大大增加了架空輸電線路的建設(shè)成本，并且增加了線路自身的負(fù)重，容易造成架空輸電線路的斷裂，鑒于此，必須要合理安排傳感器的安裝數(shù)量，選擇適當(dāng)?shù)陌惭b位置，最好是選擇在桿塔前后的位置之上，分卸線路自身的負(fù)重。

2.2視頻圖像采集和處理技術(shù)部分

架空輸電線線路在線監(jiān)測技術(shù)中的視頻圖像采集和處理部分，其主要的實現(xiàn)載體是現(xiàn)代數(shù)字化視頻監(jiān)控與識別系統(tǒng)，與常見的監(jiān)控探頭類似。首先，將攝像頭安裝到輸電線路的桿塔上方，為保證監(jiān)控的效果，應(yīng)當(dāng)取制高點安裝；其次，把采集到的圖像資料完整地傳輸至監(jiān)測控制中心平臺，通過圖像識別系統(tǒng)進(jìn)行多次分析，計算其目標(biāo)函數(shù)值，將其中有價值的信息自動過濾出來，客觀地展現(xiàn)輸電線路運行的實際情況，相關(guān)的工作人員對其中已經(jīng)存在或可能存在的問題都能一目了然。傳統(tǒng)的視頻圖像處理技術(shù)的局限性比較大，圖像處理的計算方法難以統(tǒng)一，鑒于此，相關(guān)的工作人員在科學(xué)理論的指導(dǎo)下，開發(fā)出了閾值分割算法、模擬退火遺傳算法等方法，計算的結(jié)果精確度非常高，符合數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)原則，應(yīng)用效果較為理想。

2.3 通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)部分

一切數(shù)據(jù)的采集都以傳輸至控制終端為最終目的，因而通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)顯得尤為重要。目前，我國的架空輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)當(dāng)中的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要分為有線網(wǎng)絡(luò)通信與無線網(wǎng)絡(luò)通信兩大板塊。有線網(wǎng)絡(luò)通信一般情況下以光纖傳輸為主，傳輸?shù)乃俣缺容^快，對原始資料的損耗程度小，并且可以避免電磁波的干擾，然而建設(shè)的成本較高，并且由于地域與地域之間的輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的具體要求存在著較大的差異，容易造成有線網(wǎng)絡(luò)的資源浪費，難以滿足國家的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。無線網(wǎng)絡(luò)通信主要包括：GSM、2G、3G、4G、GPRS、WiFi等，主要是利用衛(wèi)星信號傳播實現(xiàn)無載體通信，具有建設(shè)成本較低、覆蓋面積大、組網(wǎng)形式靈活多變、互通性強(qiáng)等優(yōu)點。雖然目前我國的無線網(wǎng)絡(luò)通信的開發(fā)與應(yīng)用效率不如有線網(wǎng)絡(luò)通信，同時相關(guān)的技術(shù)環(huán)節(jié)尚有欠缺，比如中繼能力不足、容易受到電磁波的干擾等，但是通過整合無線網(wǎng)絡(luò)與公網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的方法，可有效解決上述問題。

3 架空輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)模型的構(gòu)建

3.1 傳感器監(jiān)測系統(tǒng)模型

傳感器監(jiān)測系統(tǒng)模型是整個架空輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)模型當(dāng)中的基礎(chǔ)部分，對整個系統(tǒng)模型起著關(guān)鍵性的影響作用，間接決定著在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用水平。目前，我國大部分的電力公司在傳感器監(jiān)測系統(tǒng)方面都有著顯著的進(jìn)步，實際應(yīng)用效果得到了進(jìn)一步的提升。比如我國的重慶電力公司、遼寧電力公司、寧夏電力公司、福建電力公司等都建立了比較完善的傳感器監(jiān)測系統(tǒng)，大大提高了架空輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用效果。具體的傳感器監(jiān)測系統(tǒng)模型見圖一。

3.2 視頻監(jiān)測系統(tǒng)模型

圖一

視頻監(jiān)測系統(tǒng)肩負(fù)著傳感器監(jiān)測系統(tǒng)的部分后續(xù)工作責(zé)任，當(dāng)傳感器監(jiān)測系統(tǒng)將數(shù)據(jù)采集完成之后，所得的數(shù)據(jù)只是表面的，需要視頻監(jiān)測系統(tǒng)提供相關(guān)的圖像資料進(jìn)行佐證，并且視頻監(jiān)測系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)部分有著最為直觀的聯(lián)系，采集而來的全部原始資料，其中包括數(shù)據(jù)、圖像、函數(shù)目標(biāo)計算值等都要經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)傳輸至控制終端平臺。當(dāng)前，我國的大部分電力公司的視頻監(jiān)測系統(tǒng)的具體功能都比較完善，基本可以滿足架空輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用的全部技術(shù)要求，如北京電力公司、國投電力公司、中國電力公司、上海電力公司等。具體的視頻監(jiān)測系統(tǒng)模型見圖二。

圖二

3.3 輸電線路在線監(jiān)測綜合系統(tǒng)模型

輸電線路在線監(jiān)測的綜合系統(tǒng)，是在傳感器監(jiān)測系統(tǒng)與視頻監(jiān)測系統(tǒng)兩者的結(jié)合之下而形成的，集數(shù)據(jù)采集、分析、監(jiān)測、通信于一體。通過整合多種傳感器技術(shù)，對架空輸電線路的環(huán)境濕度、溫度、風(fēng)速、等自然條件信息進(jìn)行全面的采集與分析，根據(jù)導(dǎo)線的傾角度數(shù)、振動頻率等相關(guān)數(shù)值，采用閾值分割算法或是模擬退火遺傳算法進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)計算。并根據(jù)天氣的變化對系統(tǒng)的功能作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，如覆冰天氣開啟覆冰監(jiān)測裝置、雷電天氣開啟GPS 定位裝置等，當(dāng)故障發(fā)生時，可以及時作出預(yù)警。具體的輸電線路在線監(jiān)測綜合系統(tǒng)模型見圖三。

4 結(jié)語

圖三

總而言之，電網(wǎng)運營的安全性能與智能電網(wǎng)的發(fā)展水平呈正比例關(guān)系，為了切實提高電網(wǎng)運行的安全性能與穩(wěn)定性能，迎合市場經(jīng)濟(jì)原則，降低用戶費用，響應(yīng)國家建設(shè)節(jié)約型社會的號召，必須要從如下三個方面進(jìn)一步提高架空輸電線路在線監(jiān)測的開發(fā)與應(yīng)用水平：（1）妥善利用能源。妥善利用能源的關(guān)鍵之處在于開發(fā)儲能與產(chǎn)能兩大方面的相關(guān)技術(shù)，對各個重要的系統(tǒng)實現(xiàn)可再生能源接入，在相關(guān)設(shè)備的開與閉之間尋找合適的平衡點，合理利用能源。（2）進(jìn)一步優(yōu)化基礎(chǔ)計算方法，目前廣泛使用的閾值分割算法與模擬退火遺傳算法的使用范圍存在著客觀的局限性，計算結(jié)果難以保持長期的精確度。因此必須要進(jìn)一步優(yōu)化基礎(chǔ)計算方法，縮短基礎(chǔ)目標(biāo)函數(shù)的計算時間，保證在線監(jiān)測技術(shù)的時效性。筆者在文章當(dāng)中簡要論述了傳感器采集技術(shù)、視頻圖像采集和處理技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三方面的開發(fā)與應(yīng)用情況，并且擬建了傳感器監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)測系統(tǒng)、輸電線路在線監(jiān)測綜合系統(tǒng)三大板塊的模型，以供同行參考，共同促進(jìn)我國架空輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。

[1] 黃新波,張國威.輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀分析[J].廣東電力,2009,01:13-20+34.

[2] 王秋瑾.架空輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用[J].電力信息化,2009,11:59-62.

裴慧坤，男，1984年10月，湖北武漢，碩士，工程師。研究方向：輸電線路新技術(shù)、設(shè)備的研究和應(yīng)用。

圖1 局域網(wǎng)教學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖

4 基于多媒體網(wǎng)絡(luò)教室的數(shù)字化教學(xué)方式

4.1 多媒體網(wǎng)絡(luò)教室的實現(xiàn)

多媒體網(wǎng)絡(luò)教室也就是網(wǎng)絡(luò)化多媒體教室，它是一種教學(xué)系統(tǒng)，通常是指以普通教學(xué)網(wǎng)絡(luò)或者是單機(jī)機(jī)房或為基礎(chǔ)，教師的計算機(jī)和學(xué)生的計算機(jī)通過控制部件、信號傳輸線、音/視頻傳輸卡等設(shè)備實現(xiàn)連接，各個計算機(jī)之間實現(xiàn)屏幕和聲音的實時交互切換。基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的純軟件多媒體教室是多媒體教師發(fā)展的主流方向。

多媒體網(wǎng)絡(luò)教室軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)，首先要對軟件系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計，包括多媒體網(wǎng)絡(luò)教室的初次軟件的部署及軟件的自動添加、刪除或者是更新的部署。多媒體網(wǎng)絡(luò)教室初次軟件的網(wǎng)絡(luò)部署：Windows 2007 Server先安裝在服務(wù)器上面，并配置啟動DHCP及active directory功能，多媒體網(wǎng)絡(luò)教室中所有計算機(jī)名和用戶名建立一個共享目錄，用作學(xué)生機(jī)的安裝文件備份。然后，服務(wù)器上安裝Symantec Ghost 7.5 CorporateEdition軟件。學(xué)生機(jī)安裝Windows 2007 Professional操作系統(tǒng)、配置好硬件系統(tǒng)作為母機(jī)，對母機(jī)進(jìn)行備份，然后再安裝在其他學(xué)生機(jī)上面。軟件的自動添加、刪除或者是更新的部署包括制作MSI安裝文件和多媒體網(wǎng)絡(luò)教室軟件自動部署。完成上述操作后，簡單設(shè)置服務(wù)器完成軟件自動部署。最后對多媒體網(wǎng)絡(luò)教室軟件部署的進(jìn)行檢測。

4.2 鋼琴媒體網(wǎng)絡(luò)教師的應(yīng)用

基于多媒體網(wǎng)絡(luò)教室的鋼琴教學(xué)應(yīng)用軟件有很多，比如CoolEditpro、MusicMentor、EannasterProfessional、Tonica、MusicatorWin3.0、Encore、CakewalkAudioPro、iDreampiano。只要完成這些軟件的部署，就可以實現(xiàn)鋼琴多媒體網(wǎng)絡(luò)教師。采用這些教學(xué)軟件進(jìn)行教學(xué)時，教學(xué)方法如下所述。第一，鋼琴教師授課要用到的鋼琴的彈奏畫面、講解的彈奏的要點等通過電子教師的軟件實時傳輸?shù)綄W(xué)生的計算機(jī)上面，鋼琴的彈奏音和講課的語音通過教師計算機(jī)上面的音箱傳播出去。第二，在網(wǎng)絡(luò)教室中的每一臺計算機(jī)都配置了耳麥，并且相互獨立，不會產(chǎn)生語音的干擾，然后學(xué)生根據(jù)自己的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行選擇性練習(xí)。第三，很多的教學(xué)軟件能自動彈奏出計算機(jī)中的樂譜，在計算機(jī)中輸入需要彈奏的樂曲，然后設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，就可以彈奏出不同的曲目，實現(xiàn)個性化練習(xí)。第四，很多教學(xué)軟件還具有創(chuàng)造樂譜的功能，在模擬界面上進(jìn)行彈奏，軟件會自動生成樂譜存儲在計算機(jī)內(nèi)，方便鋼琴創(chuàng)作。

參考文獻(xiàn)

梁智源.高校數(shù)碼鋼琴集體課教學(xué)探究[J].和田師范專科學(xué)校學(xué)報,2010,03:217-218.

作者簡介

崔青，女，1982—，陜西省榆林人，講師，研究方向：鋼琴教學(xué)

Development and application of on line monitoring technique of overhead transmission lines

Pei Huikun1,Jiang Keyi1,,Huang Shunfa1,Lin Zhenjie2,Huang Bing2
(1.Shenzhen Power Supply Co,Ltd，Guangdong Shenzhen，518001;
2.Shenzhen Comtop Information Technology Co,Ltd，Guangdong Shenzhen,518034)

With the development of our national economy and the improvement of people's living standard, the social overall demand for power resources quantity increasing,the smart grid and overhead transmission line on-line monitoring technology have made obvious progress.This paper briefly describes the status quo of overhead transmission lines in China online monitoring technology development and application,the proposed integrated model of online monitoring of overhead transmission lines, in order to further promote the development of online monitoring technique of overhead transmission lines in china.

overhead transmission line;online monitoring technology;development and Application