輸配電線路集成式防外破監(jiān)測系統(tǒng)的設計及應用

侯元紅，白婷，薛順海，李銳，陳芳

（國網青海省電力公司黃化供電公司，青海 黃化 811200）

國家電網有限公司科技項目（5228041900RQ）資助。

電力在保障國民經濟發(fā)展方面具有重要作用，提高電力系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，有利于提高電網的供電可靠性。輸配電線路作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，其運行環(huán)境較為復雜多變，并且容易遭受到外力的破壞，包括人為因素和自然條件因素，給電力系統(tǒng)的運行安全帶來了較大的風險。采用人工對輸配電線路進行巡檢的方式效率較低，也給輸配電線路運維人員帶來較大的生產壓力。為了實時掌握輸配電線路的運行狀態(tài)信息，有必要采用輸配電線路防外破監(jiān)測系統(tǒng)，本文對該輸配電線路集成式防外破監(jiān)測系統(tǒng)的設計方法進行了闡述。

1 輸配電線路防外破監(jiān)測系統(tǒng)

目前，社會對電力的依賴性越來越強，有必要采用先進的科學技術保證電力系統(tǒng)的安全。在電力企業(yè)輸配電線路的運維中，采用輸配電線路防外破監(jiān)測系統(tǒng)具有較高的實際應用價值。目前，輸配電線路防外破監(jiān)測系統(tǒng)有采用紅外線或者激光作為傳感器，當線路有外界物體入侵時，激光會被遮擋，此時，可以認為輸配電線路可能遭受了外界物體的入侵，并發(fā)出監(jiān)測預警信息。本文主要根據當前輸配電線路防外力破壞的現狀，介紹基于攝像頭、紅外線探測和激光雷達技術的輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)，包括輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)的原理、輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)的設計方法和輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)中的數據交互技術等內容。

2 輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)的設計

2.1 輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)的原理

在設計輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)之前，需要先建立輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)的模型。輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)應具備遠程集中監(jiān)控、發(fā)出預警信息、分析統(tǒng)計和信息記錄等功能。在輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)的基本結構中，包括微控制單元、攝像頭、激光雷達和紅外探測器、監(jiān)控系統(tǒng)等模塊。微控制單元可以用來進行信息數據的轉換和處理。攝像頭、激光雷達和紅外探測器可以將采集的數據信息轉化為模擬信號，之后再將這些數據信息傳輸到微控制單元中，進一步轉為數字信號。經過分析計算，如果外界入侵物體和輸配電線路之間的距離較小，可能會導致輸配電線路出現破壞，則啟動警示器模塊，并將處理好的信息通過無線通信網絡傳輸到遠程監(jiān)控系統(tǒng)中。數據庫系統(tǒng)可以存放歷史數據信息，并可以進行分析統(tǒng)計，得出哪些輸配電線路遭受外力破壞的風險較大。通過該輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)，可以得到發(fā)生警示信息的線路位置和時間等。

2.2 輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)的設計

圖1 微控制單元中的芯片基本工作流程圖

輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)的設計主要包括檢測模塊的設計、微控制單元模塊的設計、電源系統(tǒng)的設計、監(jiān)控系統(tǒng)的設計等。利用攝像頭、激光雷達、紅外探測器等進行綜合感應，可以提高監(jiān)測效果，降低出現誤報的概率。微控制單元模塊的設計是輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)設計的關鍵，圖1為微控制單元中的芯片基本工作流程圖。微控制單元中的芯片應具備無線通信和串口通信等功能，能夠進行數據的分析、處理及上傳到監(jiān)控系統(tǒng)。在上圖1微控制單元中的芯片基本工作流程圖中，如果芯片接收到了數據輸入的指令后，則進行系統(tǒng)的配置，創(chuàng)建任務并進行數據解析，完成對采集到的輸配電防外力破壞數據信息的處理。此外，對于輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)中的電源模塊，可以采用太陽能電池板和蓄電池儲能相結合的方式。當天氣條件較好的時候，則通過太陽能電池板進行供電。當天氣條件較為惡劣時，則通過蓄電池放電給裝置進行供電，如此保證不間斷供電。對于監(jiān)控系統(tǒng)的設計，則包括后臺服務器和移動監(jiān)控終端等，應支持查看輸配電線路防外破監(jiān)測信息和發(fā)送操作指令等。

3 輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)中的數據交互及應用

3.1 輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)中的數據交互技術

對于輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)中的數據交互技術，輸配電攝像頭、各個傳感器和控制模塊之間都需要進行數據的交互和共享，保證控制效果。同時，統(tǒng)一的通信規(guī)約協議也是數據交互技術中的關鍵要點，只有通信規(guī)約一致，才能夠實現數據之間的高效交互，圖2為輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)中的數據交互及流向圖。

圖2 輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)中的數據交互及流向

在圖2中，輸配電線路防外破控制裝置可以將數據信息發(fā)送到云平臺，進行集中統(tǒng)一分析和處理。在云平臺的構建中，可以采用虛擬化云計算技術，虛擬化技術是云計算中的關鍵技術之一，虛擬化技術有很多實現方式，比如，根據虛擬化的程度和級別，可以分為軟件虛擬化和硬件虛擬化、全虛擬化和半虛擬化。利用虛擬化云計算構建輸配電線路防外破監(jiān)測云平臺，從而提高對數據進行計算的效率，使得輸配電線路的運維人員能夠更加便捷地掌握輸配電線路的運行信息。

3.2 輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)的應用分析

為了保證輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)在實際中具有較好的應用效果，系統(tǒng)應具備以下功能：一是監(jiān)控能力高，系統(tǒng)能夠從多個角度、多個方向對輸配電線路進行監(jiān)測，并通過攝像頭對輸配電線路進行抓拍和錄像。二是能夠實時發(fā)出預警信息，并將監(jiān)測和預警信息上傳到監(jiān)控系統(tǒng)中。三是持續(xù)供電的能力，保證輸配電線路防外破監(jiān)測裝置不會出現因為供電中斷導致不能正常工作的情況。采用本文所述的輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)，能夠保障輸配電線路的安全穩(wěn)定運行，在實際中也取得了較好的應用效果。

4 結語

加強輸配電線路防外破的監(jiān)測，可以及時管控輸配電線路防外破中的危險點，提高輸配電線路防外破管理的信息化技術水平。本文所分析的輸配電線路集成式防外破壞監(jiān)測系統(tǒng)，具備探測、攝像、抓拍、數據采集、數據傳輸和分析統(tǒng)計等功能，能夠保障輸配電線路的安全運行，在輸配電線路的運維實際中可以進行推廣應用。