輸電線路運行狀態智能化視頻監控系統設計與應用

摘 要：輸電線路運行情況的可靠性直接決定著電力系統的穩定和安全。為了提高輸電線路抗外力破壞能力，設計一種新型輸電線路智能化視頻監控系統。該系統通過高清視頻球機模塊采集現場視頻/圖像參數；采用太陽能+蓄電池供電方式，實現不間斷供電；采用無線3G網絡，進行網絡數據傳輸，實現輸電線路全面監測，提高其運行可靠性。基于本系統的福西線輸電網試點運行情況良好，能夠更好指導運行部門及時查找事故原因，正確制定搶險方案，實現輸電線路的可控，在控、能控。

關鍵詞：輸電網；智能化視頻監控；太陽能供電；3G通信

引言

隨著電力建設的迅速發展，電網規模的不斷擴大，在復雜地形條件下的電網建設和設備維護工作也越來越多。作為電力輸送紐帶的輸電線路呈現出分散性大，距離長，難以巡視和維護等特點。另外，隨著社會經濟的快速發展，市政工程的大面積建設，大型機械線下作業頻繁，電網管控對象與日俱增，大型機械線下施工、線下植樹和線下違章建設等行為對輸電線路安全運行構成嚴重威脅。一旦出現外力事故將有可能同時直接破壞多條重要線路，極易出現嚴重的電網事故，存在大面積停電風險，會造成嚴重的政治和社會影響。因此對輸電線路周邊狀況及環境參數進行多目標、全天候監控成為一項迫切工作。

本文描述的輸電線路智能化視頻監測系統是智能電網輸電建設環節的重要組成部分，是實現輸電線路狀態運行、檢修、管理，提升生產運行管理精益化水平的重要技術手段。

1 系統總體框架

1.1 系統概述及原理

輸電線路智能化視頻監控系統，是集視頻壓縮技術、數字信息處理技術、低功耗技術、數字無線3G通訊技術以及計算機技術為一體的高科技產品，由高清攝像機，智能視頻分析模塊、3G通信模塊、太陽能供電模塊、防外力破壞預警模塊等構成。安裝在桿塔和導線上的監測終端通過無線傳感傳輸到鄰近的安裝在桿塔上的基站，基站再通過3G網絡將監測數據傳輸到主站（接收中心）中，通過24小時不間斷監控對輸電線路外力破壞多發位置及線下隱患復雜地點進行遠程監視，有效保障線路正常運行。

1.2 系統技術特點

1.2.1 內置視頻信號抗干擾器隔離攝像與采集傳輸系統；同時，內置總線抗干擾電路，采取良好的接地措施，能夠有效避免交流電磁場造成的干擾。

1.2.2 前端監測系統均采取了良好的防護和電磁屏蔽措施。

1.2.3 系統采用太陽能電池和蓄電池供電方式，能夠保證系統長期穩定的工作。

1.2.4 采用高端攝像機具有優良的低照度性能，能在惡劣天氣下工作。

2 系統核心模塊設計與實現

2.1 智能視頻分析模塊

智能視頻分析模塊基于是計算機視覺技術，實現遠程監控，具體如下：

2.1.1 飄掛物智能報警：當輸電線路導地線上存在可辨識異物如氣球、風箏、等，應主動報警并上傳視頻圖像。

2.1.2 特定區域人員、車輛入侵檢測報警：當線路周邊特定區域內有人或車輛進入時，應主動報警并上傳視頻圖像。

2.1.3 特殊情況下報警：當線路桿塔有人員上塔偷盜桿塔器材時，應主動報警并上傳視頻圖像；當桿塔遭遇外力，造成桿塔傾斜，應主動報警并上傳視頻。

2.2 網絡高速球機

系統采用了高端攝像機，采集監控點的圖像信息，能在后臺通過指令調整現在高速球機的拍照方位，以此判斷現場情況。球型云臺主體結構云臺采用ABS（鋁合金），智能結構設計；支持10M/100M 自適應以太網。

2.3 系統電源供電模塊

系統采用可靠性及穩定性更高的太陽能+蓄電池的供電模式，解決了監長期供電問題，在合理的降低設備的功耗以及搭配更高效的太陽能板的條件下，保證系統能取得足夠的電能而穩定的工作

2.3.1 太陽能電池板：電池片采用優質、高效率單晶硅片封裝，保證電池板輸出功率充足。

2.3.2 磷酸鐵鋰蓄電池

◆電池重量很輕，體積小，是鉛酸電池的1/3，鎳氫電池的63%。

◆電池單體電壓高，為3.2V，電池組可靠性高，電池快速充電特性優。

◆工作溫度范圍寬廣（-20C～+75C），有耐高溫特性。

供電原理：當有太陽光時，蓄電池進入浮充狀態，太陽能板把光能轉變為電能對內部的蓄電池進行充電。當沒有太陽光時，設備由蓄電池單獨供電，當蓄電池電壓過低時，切斷后續的供電，防止蓄電池過放電，當蓄電池充電滿后，控制太陽能板關閉充電，防止蓄電池的過充，通過該優化的充電管理模式提高蓄電池的使用壽命。蓄電池的電壓通過內部的DC-DC變換器供應給主控電路。

2.4 通信模塊

系統通信模塊主要是建立和主站之間的公網通訊，內置的通訊模塊支持TCP/UDP傳輸，主控制器采集到的相關數據信息，轉變成規約要求的格式，然后通過內部通訊發送到主站，系統可實現如下通信方式：

2.4.1 基于2G通訊方式，實現圖片數據的傳輸。

2.4.2 基于3G通訊方式，實現動態視頻流數據的傳輸，同時也支持靜態圖片數據的傳輸。

3 系統實現功能

●通過監控電網運行情況，在發生線路運行危害情況時，可以及時指導運行部門實施搶險工作，為運行部門及時查找事故原因，正確制定搶險方案提供指導依據。

●根據圖像監控電網運行情況，發現有危及線路運行安全的現象時，及時向運行部門提出特巡檢查建議。

●通過圖像監控桿塔、線路周圍環境情況，防止外力破壞對線路安全運行產生影響。

4 系統實施效果

系統對桿塔現場環境的遠程監視，當監視到異常情況時可進行遠程錄像、拍照。同時，系統對指定線路的視頻分組自動輪詢，實現遠程巡視。

5 結束語

目前，系統試點運行情況良好，通過福西線輸電線路的試運行情況，系統能實現對輸電線路的工作狀態及周邊情況的全天候全方位監測，能夠及時準確地給與管理者報警信息，提高輸電網的應急處置能力和線路巡檢人員的工作效率，保障輸電網的安全運行，提高電網運行可靠性。這為實現對輸電網信息化、自動化的實時掌控提供了有利的技術支持，對更加廣泛的推廣輸電網智能監控系統具有很大意義。

參考文獻

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作者簡介：支理想（1986，10-），男，江蘇宿遷，碩士研究生，助理工程師，研究方向：從事輸電線路在線監測技術和輸電網智能化視頻監控技術的研究。