基于微功耗的配電線路智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用推廣

盧純義，姚 侃，蔡 灝，周永紅

（浙江捷安工程有限公司，浙江 蘭溪 321100）

0 引 言

實(shí)際發(fā)展過(guò)程中，國(guó)網(wǎng)企業(yè)為了最大程度地提升輸配電網(wǎng)運(yùn)行安全性、可靠性以及穩(wěn)定性，強(qiáng)化了人力、物力以及資金的投入，并在具體工作階段，強(qiáng)化了對(duì)線路的檢查和維護(hù)。針對(duì)比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，進(jìn)一步加大了對(duì)現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代化技術(shù)水平的不斷提升，輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用以及發(fā)展也變得越來(lái)越好。因此，為了能夠最大限度地對(duì)輸配網(wǎng)運(yùn)行效果進(jìn)行提高，應(yīng)該在明確實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，加大對(duì)配電線路智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究力度，合理地進(jìn)行應(yīng)用。

1 傳統(tǒng)輸電線路遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備存在的不足

現(xiàn)階段，雖然在輸電線路遠(yuǎn)程監(jiān)控層面，相關(guān)部門加大了對(duì)現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用，力求可以有效地對(duì)監(jiān)控水平進(jìn)行提升，保證輸電線路運(yùn)行可靠性和安全性。但是，由于受到一些主觀因素以及客觀因素的影響和干擾，使得傳統(tǒng)輸電線路遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的應(yīng)用受到了很大限制。

第一，監(jiān)控區(qū)域受限。常用的監(jiān)測(cè)用槍機(jī)，一般用來(lái)監(jiān)視通道情況，鏡頭無(wú)法縮放和旋轉(zhuǎn)；球機(jī)雖然具備云臺(tái)，可以各方向旋轉(zhuǎn)監(jiān)控，但在實(shí)際使用過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)電源根本無(wú)法滿足球機(jī)不間斷巡視的功耗要求，所以常常只能固定在某個(gè)方位監(jiān)控，最終效果與槍機(jī)差不多，對(duì)后方、側(cè)方的危險(xiǎn)行為無(wú)法察覺，無(wú)法達(dá)到監(jiān)測(cè)效果[1]。

第二，主動(dòng)預(yù)警能力較差。比較專業(yè)的視頻分析系統(tǒng)大多是集成在監(jiān)控后臺(tái)上，通信出現(xiàn)中斷時(shí)便無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能，且消耗流量大。目前，球機(jī)大多采用自身的移動(dòng)偵測(cè)等手段進(jìn)行防外破分析，因此球機(jī)自身在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)，效果比較差。

第三，可靠性低。太陽(yáng)能電池板長(zhǎng)期在戶外工作，容易出現(xiàn)積灰、破損等情況。由于太陽(yáng)能供電能量有限，而設(shè)備功耗要求高，使得蓄電池幾乎每天都會(huì)進(jìn)行一次充放電循環(huán)，需要頻繁更換達(dá)到使用壽命的蓄電池[2]。塔上設(shè)備安裝附件眾多、連接線很長(zhǎng)，在野外復(fù)雜環(huán)境下，非常容易出現(xiàn)故障。種種因素最終導(dǎo)致了傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備可靠性低，需要經(jīng)常性的維護(hù)，給運(yùn)維部門帶來(lái)了額外的維護(hù)工作量。

2 基于微功耗的配電線路智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究

通常，基于微功耗的配電線路智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具備很多傳統(tǒng)系統(tǒng)不具備的優(yōu)勢(shì)以及特點(diǎn)。

第一，通過(guò)對(duì)互感器的科學(xué)采用，讓其在高電位取能的新型電路技術(shù)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了超低泄露以及高穩(wěn)定性的儲(chǔ)能電路效果。儲(chǔ)能電路可以對(duì)超級(jí)電能進(jìn)行科學(xué)的應(yīng)用，同時(shí)在實(shí)際的拍攝期間，可以有效啟動(dòng)升壓對(duì)攝像頭進(jìn)行供電。

第二，在4G無(wú)線通信技術(shù)及組網(wǎng)設(shè)計(jì)層面，前端采集傳感器數(shù)據(jù)，通過(guò)4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)定時(shí)或者實(shí)時(shí)向后臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)，并響應(yīng)后臺(tái)的控制指令[3]。

第三，智能化圖像分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究。現(xiàn)階段，應(yīng)用比較廣泛的圖像前景與背景檢測(cè)方法具體包括三種類型，即幀間差分法、光流法以及基于背景模型。針對(duì)幀間差分法，具體應(yīng)用過(guò)程中，主要是對(duì)視頻序列中相鄰圖像之間合理地開展差分操作，并科學(xué)地對(duì)相鄰圖像間的差異進(jìn)行應(yīng)用，合理且有效地進(jìn)行檢測(cè)，不僅運(yùn)行速度塊，而且計(jì)算量非常小。但是，一般這一方法不能夠完整地提取出目標(biāo)的所有特征，容易使檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生空洞現(xiàn)象。針對(duì)光流法，主要是對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)隨時(shí)間推移所具有的光流特性進(jìn)行利用，同時(shí)科學(xué)選擇位移向量光流場(chǎng)，合理地對(duì)物體輪廓進(jìn)行跟蹤計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)有效提取和跟蹤[4]。基于背景建模的方法是對(duì)視頻流進(jìn)行實(shí)時(shí)地背景建模，將當(dāng)前圖像與檢測(cè)出的背景圖像進(jìn)行差分操作，保證可以有效地對(duì)前景物體進(jìn)行科學(xué)分析。這種方法可以反映背景隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化，提供較完整的特征數(shù)據(jù)。

第四，溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警設(shè)計(jì)研究。溫度安全預(yù)警系統(tǒng)通過(guò)溫度傳感器獲取線路和金具的溫度信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、溫度信息標(biāo)準(zhǔn)、溫度信息展示、系統(tǒng)報(bào)警、對(duì)比分析、統(tǒng)計(jì)報(bào)表以及短信提醒等功能。平臺(tái)提供對(duì)原始采集數(shù)據(jù)信息的查詢，并通過(guò)計(jì)算形成年、月、日的各種報(bào)表。監(jiān)控平臺(tái)基于公司自主研發(fā)的軟件開發(fā)平臺(tái)，通過(guò)業(yè)務(wù)模塊的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各個(gè)功能。該開發(fā)平臺(tái)，具有數(shù)據(jù)庫(kù)兼容功能和具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能，以便系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性可以從根本上得到提升。

第五，地電位安裝等電位設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究。在明確實(shí)際現(xiàn)狀的前提下，進(jìn)一步參考配電線路故障指示器帶電安裝工具的結(jié)構(gòu)，科學(xué)地進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到重量輕、安裝便捷及安裝作業(yè)安全可靠的目的。

第六，后臺(tái)軟件功能設(shè)計(jì)，具體如表1所示。

表1 后臺(tái)軟件功能設(shè)計(jì)

3 基于微功耗的配電線路智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用推廣

實(shí)際發(fā)展過(guò)程中，基于地電位安裝的配電線路微功耗智能圖像溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可應(yīng)用于35 kV及以下配網(wǎng)線路的可視化監(jiān)測(cè)。通常，配電線路智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的推廣途徑有兩種。一種是系統(tǒng)內(nèi)，通過(guò)自行組建企業(yè)實(shí)體，進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)或產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)[5]；另外一種是系統(tǒng)外有償轉(zhuǎn)讓，通過(guò)某種渠道或場(chǎng)所向企業(yè)有償轉(zhuǎn)讓科研成果和技術(shù)，企業(yè)獲得成果開發(fā)和技術(shù)使用權(quán)。

通常，在應(yīng)用傳統(tǒng)輸電線路的監(jiān)測(cè)設(shè)備的過(guò)程中，如果在高電壓環(huán)境下運(yùn)行，那么空間內(nèi)部就會(huì)存在較為強(qiáng)大的電磁干擾，對(duì)電源設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行造成非常嚴(yán)重的影響。同時(shí)，電源設(shè)備所處的環(huán)境也較為惡劣。例如，在夏季，戶外高溫天氣較多，要求取能設(shè)備要通過(guò)嚴(yán)格的高低溫試驗(yàn)[6]。此外，由于輸配電線路的架設(shè)環(huán)境具有一定的復(fù)雜性，所以難免會(huì)受到外力因素的影響和干擾，加劇輸配電線路出現(xiàn)故障的次數(shù)。合理地對(duì)配電線路智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行推廣和應(yīng)用，不僅會(huì)取得相對(duì)良好的效果，最大程度地避免不必要的故障以及問(wèn)題，而且可以在一定程度上提升整體的經(jīng)濟(jì)效益。例如，基于地電位安裝的配電線路微功耗智能圖像溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有重量輕、攜帶方便及操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，節(jié)約了人工巡檢及安裝成本。同時(shí)，通過(guò)進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行研究和分析，還可以保障配電網(wǎng)絡(luò)的正常、高效率運(yùn)行，及時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)配電線路周圍的潛在隱患，同時(shí)大幅度提高配網(wǎng)故障排查的工作效率，產(chǎn)生較大的間接經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié) 論

由于近年來(lái)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，對(duì)供電部門的電力供應(yīng)質(zhì)量也提出了更高的要求。因此，要想為人們提供一個(gè)相對(duì)良好的供電環(huán)境，保證社會(huì)可以朝著良好的方向發(fā)展和進(jìn)步，應(yīng)該主動(dòng)迎合時(shí)代發(fā)展，強(qiáng)化對(duì)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。同時(shí)，結(jié)合智能電網(wǎng)的發(fā)展，加大對(duì)智能化設(shè)備的使用力度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)配電線路運(yùn)行的可靠性。