輸電線路防外力破壞監測系統研究

薛雅亮

摘要：近年來，輸電線路受到外力破壞，對電網安全運行造成了嚴重威脅。解決這一問題的關鍵是研制出防止外力損傷的裝置。摘要根據外力損傷的類型，研究分析了我國輸電線路外力損傷的現狀及監測技術在各種防止外力損傷監測裝置中的應用， 對相關的技術特點進行了討論， 提出了綜合監測的模型。

關鍵詞：外力破壞；監測系統；輸電線路。

導言：電網是國民經濟發展的基礎，輸電線路是電網的重要組成部分。隨著電網結構的發展和完善，輸電線路的建設也得到了長足的發展。然而，輸電線路容易受到人為因素和外力的破壞，而傳統的人工定期巡檢和24小時值班的方式效率低、費時費力，無法及時預防和停止。因此，開發高效穩定的輸電線路外力損傷預防監測系統對有效遏制外力損傷事故具有極其重要的作用。

1 防外力破壞監測系統模型

1.1 監測系統基本模型

為防止外力破壞事故，需建立一套集遠程監控、智能分析、事件記錄、自動預警等功能為一體的智能監測系統。其中，微控制單元（Microcontroller Unit，MCU）可進行A/C轉換，圖像、視頻信號分析處理。探測器、攝像機將采集到的信號轉換為模擬信號后，由MCU將信號轉換為數字信號，并進行進一步的分析處理，最后通過無線網絡傳輸到監控系統。監控系統將對前端設備接收到的數據和數據庫中存儲的數據進行綜合分析，同時存儲數據。根據數據比對結果，監測中心可以判斷是否發生或將發生外力破壞事故，以及事故發生的地點、相應的塔線、時間等情況，采取相應的喊話報警、維護人員報警等措施。

1.2 檢測部分設計

檢測部分由紅外三鑒探測器、攝像機和警示器構成，用于智能偵測、現場告警及圖像采集。

（1）紅外三鑒探測器用以實現輸電線路附近外力隱患的偵測與智能分析，將微波、被動紅外和人工智能化技術相結合，它相互補充，以保證最可靠的檢測效果，防止誤報；利用計算方法分析人體的具體運動，區分人體的具體運動和各種誤差信息。在檢測到潛在的危險后，探測器將智能地重新確認報警信號，并根據實際入侵者的行為調整閾值。利用微波電路可以分析人體的具體運動過程，進一步確定是否是人體的異常運動。

（2）攝像機完成視頻信號的采集，支持遠程進行實時或觸發式視頻查看和現場照相。

（3）警示器用于播放中心站監控人員的現場喊話，一旦分析發現有大型設備或人員闖入，就可在線檢查輸電線路周圍實時圖像，通過遠程控制的方式對輸電線路現場進行警示，防止安全隱患事故的發生。

1.3 MCU模塊設計

MCU模塊選用LPC1768芯片，其操作頻率達100MHz，相比于ARM7而言，速度快近1/3，而功耗不足ARM7的3/4。同時，芯片面積更小，更易于集成，可實現無線、串口等功能，兼具數據接收、數據分析及數據上傳等功能。

2防外力破壞技術分析

2.1紅外線探測技術

紅外線探測技術主要是對人為造成的外力破壞進行監測。是一種利用紅外線探頭完成探測工作的防外力破壞監測系統。它能夠對外界的紅外輻射進行收集， 而當收集到的紅外輻射溫度出現變化時， 紅外探頭上的紅外感應源就會釋放電荷， 而被紅外線探測裝置感應到的信號就會被傳輸出去。一般來說，在采用紅外探測技術時，由于聲控系統主要采集傳輸線保護區內的聲音信號，可能會產生一定的偏差，所以在使用紅外探測技術時，會配合聲控探測系統，增強對傳輸線的外力保護和監測能力影響監測質量。目前，由于新技術的出現和應用，語音檢測技術的應用范圍逐漸縮小，并逐漸處于被淘汰的階段。

2.2雷達監測技術

雷達監測技術主要是利用雷達探測器對輸電線路的外力破壞進行監測，雷達監測技術的最大優點就是可以對大范圍的輸電線路進行準確監測，并且雷達探測器的靈敏度比較高，綜合各方面因素來講這是一種十分優質的防外力破壞監測系統。然而，雷達監測技術主要是一種預警系統。在監測輸電線路的外力損傷時，主要是根據激光的傳輸時間來監測高壓線路磁聲的變化。這樣就可以達到高壓線和物體之間的距離。如果物體與傳輸線的距離超過預設距離，監控系統會發出報警聲，方便工作人員及時處理。

2.3視頻監控技術

視頻監控技術是一種比較新型的外力損傷監測技術，主要由前端智能處理裝置和多種檢測裝置組成。視頻監控技術結合了攝像機監控和一些傳感器檢測器，彌補了攝像機監控的盲區，提高了監控質量。并且因為傳感探測器的靈敏度和可靠性更高，極大的提高了對外力破壞監測結果的準確性。在輸電線路運行過程中應用視頻監測技術，能夠實現對輸電線路的全天候實時監控，尤其是對盜竊線路零件和設備的行為進行警報和記錄，能夠保證對不法分子進行相應處罰。在實現遠程監控的同時，根據數據處理技術對線路監控情況進行分析，工作人員還可以根據分析結果對線路中的問題和隱患進行排除，保證輸電線路運行的穩定和安全。

2.4微波感應監測技術

微波感應監測技術主要是對針對盜竊線路配件的外力破壞行為進行的一種監測系統。微波感應系統可以對輸電線路周圍不超過10米的移動物體進行探測，并將探測到的信號傳輸至監控終端實現遠程監控。然而，盜竊輸電線路附件時，會產生較大的噪聲，影響監測效果。因此，為了使微波感應檢測技術得到更廣泛的推廣，有必要改進和創新外力損傷監測技術，消除監測過程中的噪聲，促進外力損傷監測系統的發展。

3 防外力破壞系統模型

從當前來看，我國在運用防外力破壞的監測技術后，取得的效果比較良好，有一部分的檢測裝置已經開始廣泛地應用。防外力破壞的監測系統綜合模型。

3.1防外務破壞監測系統的工作流程

各種雷達探測器和傳感器，會將采集到的信號轉化成模擬信號，A/D電路能夠將預處理模擬信號轉換成數字信號，MCU分析和處理收到的信號，然后，通過無線網絡GSM/GPRS再傳送到監控中心，對于傳來的信息，監控中心綜合地進行處理， 將要發生的外力破壞的桿塔線路和位置以及時間等進行確定，一是撥打95598，對需要及時處理的外力傷害報警，然后安排維修人員撤離；二是對即將發生的人身外力傷害，通過語音提示進行警示勸導教育，為維修人員爭取時間，用攝像機捕捉并記錄現場，為以后的處理提供現場證據。

3.2外力損傷監測系統綜合模型組成

該模型采用多種雷達、傳感器和攝像機對輸電線路的外力損傷進行監測。系統主要分為三個部分：第一部分是由各種攝像機和傳感器、雷達探測器、GSM/GPRS和單片機組成的擴展部分。電源監控系統可以由太陽能電池板和電池組成，保證系統的連續供電， 通信系統GSM/GPRS不進行工作時，處于休眠的狀態， 致使通信設備降低電能的消耗和使用的壽命延長；第二部分由數據庫和監控中心組成， 監控系統將從監控分機處所接收的現場數與儲存在數據庫中的輸電線路屬性的數據結合起來，綜合地進行分析，致使事故處理的方案及策略得以有效地確定，同時，數據庫將傳來的實時數據進行儲存；第三，一部分是執行部分，當95598接到報警的通知后，根據實際的情況，就會安排合適人員去現場進行處理[8]。

結束語

綜上所述，抗外力損傷裝置的成功研制和廣泛應用，大大減少了外力輸電線路事故的發生，從而保證了輸電線路設備的可靠性和安全性，具有良好的經濟效益和社會效益。

參考文獻

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