輸電線路多維度智能巡視系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郭二磊 何立超 岳綱毅

摘 要：本文針對(duì)輸電線路走廊面臨的復(fù)雜環(huán)境，設(shè)計(jì)出輸電線路多狀態(tài)量智能巡視系統(tǒng)，采用多傳感器信息集成和多參量監(jiān)測(cè)信息的同步采樣與綜合分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路周邊環(huán)境、線路運(yùn)行狀況及桿塔情況進(jìn)行不間斷的監(jiān)測(cè)，使得運(yùn)行維護(hù)人員能夠及時(shí)了解線路的實(shí)際運(yùn)行狀況，并能夠?qū)ο鄳?yīng)的故障進(jìn)行預(yù)判，大大減輕了故障巡查工作的強(qiáng)度和成本、縮短了故障排查時(shí)間。

一、概述

近幾年來(lái)，隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展和完善，輸電線路的建設(shè)迅猛發(fā)展。由于輸電線路所處地理位置和環(huán)境條件的特殊性：桿塔點(diǎn)多、面廣、線長(zhǎng)、線路走廊環(huán)境復(fù)雜、終年暴露在野外等因素，除了要遭受惡劣自然天氣的侵襲外，人為因素的外力破壞所引起的線路跳閘、線路被迫停電事故的概率也呈上升趨勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)、通信和傳感器等技術(shù)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)已經(jīng)在輸電線路智能巡視技術(shù)方面進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐，例如：輸電線路視頻監(jiān)控系統(tǒng)、輸電線路導(dǎo)線測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、輸電桿塔傾斜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、輸電線路防外破在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。現(xiàn)有產(chǎn)品僅能對(duì)單一目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，無(wú)法滿足多種目標(biāo)的同時(shí)處理和集中分析，導(dǎo)致產(chǎn)品的實(shí)用性和功能性難以滿足輸電線路維護(hù)的要求。

導(dǎo)致輸電線路故障的因素主要分為線路周圍環(huán)境因素、導(dǎo)線故障和桿塔故障三種常發(fā)故障，本文針對(duì)這三種導(dǎo)致線路運(yùn)行故障的因素設(shè)計(jì)出一種輸電線路多狀態(tài)量智能巡視系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路走廊進(jìn)行多維立體的全面監(jiān)控。

二、輸電線路智能巡視系統(tǒng)設(shè)計(jì)

輸電線路智能巡視系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由智能巡視終端單元和主站系統(tǒng)構(gòu)成，如下圖所示：

智能巡視終端單元：

輸電線路智能巡視系統(tǒng)通過(guò)輸電桿塔和輸電線路上安裝的智能巡視終端單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路走廊的多維立體全面監(jiān)控。智能巡視終端采用多傳感器集成技術(shù)，能夠?qū)?dǎo)線多節(jié)點(diǎn)的溫度測(cè)量，對(duì)線路周圍環(huán)境圖片抓拍和桿塔環(huán)境圖片抓拍，對(duì)桿塔傾斜參數(shù)、突發(fā)入侵聯(lián)動(dòng)報(bào)警等參數(shù)進(jìn)行同步監(jiān)控，并通過(guò)4G全網(wǎng)通模塊發(fā)送至主站系統(tǒng)。

主站系統(tǒng)：

通過(guò)主站后臺(tái)軟件系統(tǒng)，快速準(zhǔn)確地分析出線路的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)相應(yīng)的故障提前預(yù)警;同時(shí)該系統(tǒng)還支持web訪問(wèn)、短信或微信推送報(bào)警，使得運(yùn)行維護(hù)人員能夠及時(shí)了解線路的實(shí)際運(yùn)行狀況，并能夠?qū)ο鄳?yīng)的故障進(jìn)行預(yù)判，大大減輕了故障巡查工作的強(qiáng)度和成本、縮短了故障排查時(shí)間。

三、輸電線路智能巡視終端研制

輸電線路智能巡視終端監(jiān)控裝置集電源、圖像監(jiān)拍、導(dǎo)線測(cè)溫、桿塔傾斜、通信、數(shù)據(jù)處理于一體，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路走廊的多維立體全面監(jiān)控。智能巡視終端主機(jī)通過(guò)有線擴(kuò)展接入視頻圖像監(jiān)拍裝置、桿塔傾斜監(jiān)測(cè)模塊、聲光報(bào)警模塊、主動(dòng)探測(cè)模塊;通過(guò)433MHZ的無(wú)線射頻模塊接收測(cè)溫模塊的實(shí)時(shí)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，監(jiān)控裝置主機(jī)對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議處理，按照要求的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議通過(guò)4G全網(wǎng)通模塊將數(shù)據(jù)上送到主站平臺(tái)軟件，平臺(tái)軟件通過(guò)數(shù)據(jù)處理分析，對(duì)數(shù)據(jù)異常信息進(jìn)行報(bào)警提醒，協(xié)助運(yùn)維人員對(duì)線路實(shí)際情況進(jìn)行預(yù)判。

輸電線路智能巡視終端監(jiān)控裝置系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

輸電線路智能巡視終端監(jiān)控裝置用于輸電線路、輸電桿塔及輸電通道的遠(yuǎn)程巡視巡檢，裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，符合標(biāo)準(zhǔn)化、開放性、小型化、低功耗、易安裝的設(shè)計(jì)要求，軟件設(shè)計(jì)具備可擴(kuò)展性。

輸電線路多狀態(tài)量智能巡視系統(tǒng)，

智能巡視終端由圖像/視頻拍攝模塊、導(dǎo)線測(cè)溫模塊、聲光報(bào)警模塊、入侵探測(cè)模塊、桿塔傾斜模塊、供電系統(tǒng)、控制模塊及通信模塊組成，多個(gè)監(jiān)測(cè)傳感模塊共用一套供電系統(tǒng)、控制模塊及通信模塊。智能巡視終端監(jiān)控裝置采用多傳感器信息集成和多參量監(jiān)測(cè)信息的同步采樣與綜合分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路周邊環(huán)境、線路運(yùn)行狀況及桿塔情況進(jìn)行不間斷的監(jiān)測(cè)。裝置具備間歇性拍照、聲光報(bào)警、遠(yuǎn)程語(yǔ)音喊話功能，具備入侵探測(cè)聯(lián)動(dòng)報(bào)警功能，具備桿塔傾斜監(jiān)測(cè)功能，具備對(duì)輸電線路導(dǎo)線、導(dǎo)線接頭、耐張線夾、引流板進(jìn)行測(cè)溫的功能，并支持后期擴(kuò)展接入。

四、總結(jié)

輸電線路走廊面臨的環(huán)境復(fù)雜，如何對(duì)線路周邊環(huán)境、線路的運(yùn)行狀況及鐵塔的情況進(jìn)行不間斷的監(jiān)測(cè)，提前了解輸電線路的運(yùn)行情況，降低故障率，縮短故障時(shí)間，提高供電安全性和可靠性，已成為輸電線路管理和維護(hù)單位急需解決的問(wèn)題。

目前大多數(shù)監(jiān)測(cè)裝置功能較為單一，監(jiān)測(cè)的狀態(tài)量有限，不能從整體上反映輸電線路上出現(xiàn)的狀況以及各狀態(tài)量之間可能存在的聯(lián)系。本文研究設(shè)計(jì)的輸電線路多狀態(tài)量可組態(tài)綜合在線監(jiān)測(cè)裝置，集圖像監(jiān)拍、導(dǎo)線測(cè)溫、桿塔傾斜、數(shù)據(jù)處理等功能于一體，各項(xiàng)功能可按需添加，自由組合，可以對(duì)輸電線路的運(yùn)行狀況進(jìn)行綜合性的評(píng)估和預(yù)警。

參考文獻(xiàn)

[1]黃新波.輸電線路在線監(jiān)測(cè)與故障診斷（第二版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2014

[2]黃新波，李國(guó)倡，趙隆.智能電網(wǎng)輸電線路在線監(jiān)測(cè)與故障診斷綜合系統(tǒng)[J].華東電力，2011，39（12）：1998-1999

作者簡(jiǎn)介：

郭二磊，1990年7月，男，河南鄭州，本科，工程師，鄭州大學(xué)，國(guó)網(wǎng)河南省電力公司開封供電公司

何立超，1986年4月，男，河南鞏義，碩士，工程師，遼寧科技大學(xué)，國(guó)網(wǎng)河南省電力公司開封供電公司

岳綱毅，1989年6月，男，河南鄭州，碩士，工程師，華北電力大學(xué)，國(guó)網(wǎng)河南省電力公司信息通訊公司