架空輸電線路交跨距離自動檢測系統的設計

弓廣帥

摘要：為實現架空輸電線路交跨距離的監測，設計了一種架空輸電線路交跨距離下自動檢測系統.其硬件設計包括微控制模塊、帶電狀態檢測設計、電源模塊設計;軟件設計包括無線通信的雙接電路設計、在線監測系統建立.通過實驗論證得出，架空輸電線路交跨距離自動檢測系統進行輸電線路具體運轉時，時間大大縮短，大大提高了其可行性與實效性.

關鍵詞：架空;輸電線路;交跨距離;自動檢測

中圖分類號：TM726.3 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1673-260X（2019）05-0071-03

由于社會經濟水平的發展，人們對電網的認知也在不斷發生著變化，另一方面，全國各地對電力使用的需求也正在不斷的擴張[1].所以，我國為了切實滿足以及規劃各個省市地方對電力使用的需要，國家整體配電網的承載力也在不斷上升，電網的接電、輸電以及配電規模也變得更加復雜和多樣化.架空輸電線路作為國家電力網絡的組成部分之一就越發顯得格外特殊，它不單單是向社會和人們輸送電力的紐扣，而且它的具體運轉情況與電力網絡的安全度也密不可分.特別是在城鄉電力網絡布局的規劃和建設使用方面，因為農村環境的特殊性，以及考慮到居民居住環境不統一等一系列的影響原因，所以在構建國家電力網絡規劃方面主要是以架空輸電線路為主.架空輸電線路在國家整體電力系統中占據重要地位[2].架空輸電線路運轉情況的良好與否，會對國家整體電力系統的安全運轉帶來極其重要的影響.伴隨我國社會經濟的迅猛發展和進步，國家關于電力網絡建設的步伐也在不斷加快，架空輸電線路的總長度也在逐漸增加，對此，有關架空輸電線路的維護困難程度也在逐漸加大.

1 架空輸電線路交跨距離自動檢測系統的硬件設計

1.1 微控制模塊

如今，在眾多STM902系列的功能控制模塊之中，基于以ARM Cortex-M9為中心的STM902系列的48位閃電存儲微控制器具備了功能完整、價格低廉、損耗比較低以及易于上手操作和開發的嵌入式系統等特點[3].消費者在選擇范圍上可以有針對性地考慮低成本的系統，以及其自身更新的腳本個數，從源頭上降低了系統損耗，同時在統計規劃和引導的中斷系統等方面也有著比較明顯的優勢.比較而言，考慮到系統設計中提及的某些內容以及開發要求，這種具備Cortex-M902運載內核、比較低的損耗效率、最大程度地集成功能以及高速便捷的開發手段等微控制器便成為我們最佳的選擇.STM902F102C0T1的具體結構和特征如下：48MHZ的工作頻率[4];同時具有高達50K字節的SRIM和72K或148K字節的閃電存儲控制模擬器;基本電壓穩定為2.0-4.2V;低功率的損耗意味著其具備睡眠狀態、待機狀態以及關機狀態和后備儲存器以便供電;通道DMA模擬器另一方面也可以支持外置設定時間或數據模塊的變換等;多達100個便捷I/O口;具備串聯雙線調試接口等多種模式;多達十個定時處理器能夠最大限度地滿足系統要求;十個不同功能發揮出來的通信端口等.而微控制器的接口鏈接圖如圖1所示.

另外，以STM902為中心的微控制器處理系統，就需要實時對人工控制部位進行系統調試和初始化等操作.表1所示的就是更新下載手段下的腳本連鏈接順序.

1.2 帶電狀態檢測設計

帶電狀態檢測設計直接設定在系統塔臺上距離電源線路路徑最佳化的鐵架上，位于系統塔臺上平掛電路的絕緣導體的終端，也就是系統塔臺兩邊的邊緣單位的鐵器上，設置的時候就不需要進行停電準備了.帶電狀態檢測設計支持現存狀態下從250kV到l000kV直流電和交流電線路的綜合架空輸電線路部分的帶電情況非碰觸式檢查[5].其儀器外部構件主要是由外包裝、電池和非碰觸式檢驗電路L部分組建而成，這當中電路單位是由負責執行非碰觸式搜集線路帶電情況下功能實現與手持終端彼此間無線通信兩個部分組建而成.因為這種設備是需要長時間放在野外系統塔臺上面的，而有關電池的更換就比較麻煩.所以國家整體電路的系統設計必須完全采取功耗比較低的元器構件，并在時空規定的程度內盡可能地選擇那些容量比較大的電池[6].帶電狀態檢測設計是一種嶄新的智能電力狀態檢測設備，它不需要直接和高壓線路碰觸，就可以利用高壓電線周圍的電力磁場去檢驗其是否帶電.當技術人員接近的時候，利用無線通信布置就可以實時完成與技術人員手持終端的信息交換，并在高壓線路發生不明危險的時候向相關安全人員發出警報，以保證工作人員的人身安全.

1.3 電源模塊設計

迫于現實因素的考慮，架空輸電線路狀態下自動檢測時所需要用到的儀器必須全部使用低壓穩定電源來供電，可是某些檢測設備有需要與架空輸電線貼地安置的具體要求，所以地表電源對其供電產生的困難程度比較大，也比較麻煩[7].因此，針對這些問題就需要對電源模塊的篩選做出一定程度的優化設置，利用電磁波式的直交流電流感應器去感知架空輸電線路周圍磁場變動產生的電動勢能去為架空輸電的檢測裝置提供電力，因為架空輸電線路的電線是長時期范圍內不停止的運動，所以這個方法可以最大限度地保持穩定狀態去為檢測設施提供長時間的電力.自取電的電源設置利用感知架空輸電線周圍的磁場變化產生一定大小的電動勢能原理就是對這個要求最為科學有效的選擇，同時通過和現今的幾種電能運轉方法做了一定程度的調查和對比.自取電手段不單單可以依靠現場、依靠架空輸電線路產生電能[8]，同時還可以對自取能電路的組建實現安全、穩定和經濟實用的功能，換句話說，自取電與其他電路比較而言是目前科學技術支持下最為有效合理的選擇.而自取電電源的設計從工作原理上看其與感壓器運作的基本狀況保持一致，在設置方面來講架空輸電線從感知電線圈中穿過，因此能夠看作是變壓器雙次兩邊匝數N1為1，假設感知電線圈的匝數為N3，其電磁通應量與感應電勢e3之間的關系如下：

2 架空輸電線路交跨距離自動檢測系統的軟件設計

2.1 無線通信的雙接電路設計

在架空輸電線的現場施工環境下相鄰塔臺之間的交跨距離可以是幾百米，也可以是幾千米，移動檢測站和地表控制站彼此間的無線通信連接通道的穩定性會直接影響到工作車輛是否處在接受控制情況并將檢測最終結果精準輸入到地表控制站內.對此，我們可以采取以下3種手段來保證通訊聯絡網絡的穩定性，移動檢測站可以利用只輸入模擬處理以后的檢測信息，這樣一來，就可以明確降低通信軌道內信息數據輸入速率以及對無線信號發射速率的具體需要，以便降低錯誤率與延時狀況的發生.無線通信協議地址通常情況下會采取CRC230碼進行錯誤率的檢驗.采取無線串聯通訊（無線軌道）與移動網絡條件下通信連接電路的設計，且完成分工作業來保證通訊連接一直有效.具體執行手段上，系統設計對無線串聯通道進行長時段的檢驗，并在其失去效果的狀態下轉換為移動網絡環境下的連接.

2.2 在線監測系統的建立

采取可以實現無線通信，即時檢測輸電線路交跨距離的設備，其中包括：測距設備、測溫設備、數據監測設備以及監控中心.測距設備、測溫設備主要作用在架空輸電線路上，數據監測設備設置在架空輸電線路塔臺上.測距設備中的首要通信板塊、測溫設備中的次要通信板塊以及數據監測設備中的信息通信板塊都是利用計算機網絡和監控中心進行鏈接的，從而達到重要交跨距離點或線路密集區的即時在線檢測.

3 實驗論證分析

為保證本文提出的架空輸電線路交跨距離自動檢測系統的有效性，進行實驗論證.為保證實驗的嚴謹性，采用傳統檢測方法，作為實驗論證對比，對輸電線路具體運轉的時間進行統計.其實驗論證結果曲線如圖2所示.根據實驗曲線可知，架空輸電線路交跨距離自動檢測系統進行輸電線路具體運轉時，時間大大縮短，大大提高了其可行性與實效性.

4 結束語

本文對架空輸電線路交跨距離自動檢測系統進行分析，依托架空輸電和信息傳輸的結合機制，對系統進行調整，實現本文設計.實驗論證表明，本文設計的方法具備極高的有效性.希望本文的研究能夠為架空輸電線路交跨距離自動檢測系統的運轉提供一定程度的理論依據.

參考文獻：

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〔7〕賀博，林輝.基于泄漏電流的污穢絕緣子閃絡風險預測[J].高電壓技術，2016，32（11）：22-25.

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