輸電線路風(fēng)力監(jiān)測裝置的應(yīng)用

徐麗麗　趙增瑜

摘要：目前，處于野外的高壓輸電線路桿塔可能由于風(fēng)力等原因?qū)е聯(lián)p毀。每年各地都有局部地區(qū)遭遇風(fēng)災(zāi)導(dǎo)致倒桿停電事故發(fā)生。輸電線路風(fēng)力監(jiān)測系統(tǒng)采用太陽能供電，對桿塔所處位置的風(fēng)速以及溫濕度測量并記錄，以GPRS網(wǎng)絡(luò)方式上傳至監(jiān)控主機(jī)，以便在故障發(fā)生后及時(shí)處理、故障發(fā)生后進(jìn)行事故分析，同時(shí)這些數(shù)據(jù)可以為以后的輸電線路架設(shè)規(guī)劃提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)速監(jiān)測；GPRS通訊；太陽能

中圖分類號(hào)：TM835 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）32-0053-02

1 概述

輸電線路受風(fēng)災(zāi)影響往往具有突發(fā)性、局部性的特點(diǎn)。導(dǎo)致桿塔損毀的風(fēng)力，可能是由于地形等因素形成的高強(qiáng)度陣風(fēng)。這種特定地點(diǎn)、突發(fā)性的風(fēng)速在氣象部門是沒有記錄不可預(yù)測的。由于事后沒有測量數(shù)據(jù)，對輸電線路桿塔損壞原因無法作出分析。因此有必要在輸電線路桿塔上安裝風(fēng)速監(jiān)控裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集。

在需要監(jiān)測的設(shè)備—高壓輸電線路上安裝測量通訊裝置，采用太陽能和電池作為電源，利用風(fēng)速、風(fēng)向、傳感器實(shí)時(shí)對環(huán)境風(fēng)速、風(fēng)向進(jìn)行采樣，利用溫濕度傳感器對環(huán)境溫濕度進(jìn)行采樣，通過GPRS進(jìn)行遠(yuǎn)距離無線上傳至監(jiān)控后臺(tái)。監(jiān)控后臺(tái)將收集到的所有測量點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，以圖表方法顯示，對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警，并且支持歷史數(shù)據(jù)的查詢。

2 系統(tǒng)組成

輸電線路風(fēng)力監(jiān)測系統(tǒng)包括：現(xiàn)場風(fēng)力測量通訊裝置和主站服務(wù)器后臺(tái)監(jiān)控軟件。戶外安裝的風(fēng)力測量通訊裝置防水、防風(fēng)、防塵、防雷、防磁、防射頻干擾的設(shè)計(jì)。

現(xiàn)場風(fēng)力測量及通訊裝置：根據(jù)需要，可以對多個(gè)輸電鐵塔部署風(fēng)力測量通訊裝置。每個(gè)裝置包括微處理器部件、測量部件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部件、通訊部件、現(xiàn)場能源部件和后備電源部件。

通過微處理器部件裝載的單片機(jī)程序，利用測量部件，如風(fēng)速、風(fēng)力傳感器、溫濕度傳感器等對風(fēng)速、風(fēng)向、溫濕度等環(huán)境單元進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并利用通訊部件—GPRS服務(wù)，將數(shù)據(jù)上傳至主站服務(wù)器后臺(tái)監(jiān)控軟件。

主站服務(wù)器后臺(tái)監(jiān)控軟件：在主站服務(wù)器上安裝自主開發(fā)的后臺(tái)監(jiān)控軟件。軟件中預(yù)先將各個(gè)測量點(diǎn)的地理位置、監(jiān)控設(shè)備型號(hào)等信息錄入數(shù)據(jù)庫，與部署的現(xiàn)場風(fēng)速測量通訊裝置一一對應(yīng)。將所有現(xiàn)場風(fēng)速測量及通訊裝置上傳的風(fēng)速、風(fēng)向和溫濕度等信息數(shù)據(jù)，以圖表等直觀的表達(dá)方式進(jìn)行顯示；能夠設(shè)定報(bào)警閥值，超過報(bào)警閥值或數(shù)據(jù)發(fā)生突變時(shí)，分級(jí)別報(bào)警；歷史數(shù)據(jù)可以永久保存以備查詢；并能夠根據(jù)需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，以便故障發(fā)生后進(jìn)行事故分析，為后期的電網(wǎng)維護(hù)、建設(shè)提供參考信息，并能夠在規(guī)劃建設(shè)輸電線路的路徑上設(shè)置測量點(diǎn)，為新建輸電線路選址提供依據(jù)。

3 現(xiàn)場風(fēng)力測量通訊裝置的結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場風(fēng)力測量通訊裝置主要器件有微處理器、風(fēng)速傳感器、GPRS無線通訊模塊和存貯芯片。微處理器每秒一次讀取風(fēng)速傳感器數(shù)值，存在FLASH存貯芯片內(nèi)。累積到一定數(shù)量后通過GPRS模塊上傳至服務(wù)器。

風(fēng)速傳感器其技術(shù)參數(shù)如下：

準(zhǔn)確度：±（0.3+0.03V）m/s（V：風(fēng)速）

分辨率：0.1m/s啟動(dòng)

風(fēng)速：≤0.3m/s

風(fēng)速傳感器有多種輸出方式，例如：脈沖、電流、電壓及RS232、RS485等。這里我們采用的是脈沖方式。

脈沖方式風(fēng)速傳感器受風(fēng)力影響轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)，計(jì)算公式如下：

W=0（f=0）

W=0.3+0.0877×f（f≠0）

式中：

W—風(fēng)速示值（m/s）

f—脈沖信號(hào)頻率

由于本測量監(jiān)控裝置安裝在野外，只能采取可靠的無線通訊措施。目前成熟的無線傳輸技術(shù)很豐富，如：GPRS、CDMA、GSM等等。

因?yàn)镚PRS（通用無線分組業(yè)務(wù)）具有以下特點(diǎn)：（1）永遠(yuǎn)在線，適合對實(shí)時(shí)性要求比較高的信息傳輸需求；（2）按流量計(jì)費(fèi)，這一點(diǎn)比GSM提供的短信方式經(jīng)濟(jì)。所以我們選擇使用GPRS無線通信技術(shù)在野外設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，以此解決長途線路鋪設(shè)的代價(jià)。

目前市面上GPRS模塊型號(hào)很多，基本上都封裝了完善的TCP/IP等協(xié)議，可以為無線傳輸提供透明的TCP/IP通道。接口方式為RS232串口，軟件接口為AT命令集。

GPRS模塊的通訊波特率為自適應(yīng)模式，我們這里使用的是9600bps。只需要以9600bps向模塊發(fā)送指令“AT”

即可。

發(fā)送：AT（回車）

收到：AT（回車）OK（回車）

也可以通過檢測能否正常收到模塊的回應(yīng)當(dāng)作模塊是否工作正常的標(biāo)志。

由于我們采用透傳模式，需要使用指令A(yù)T+CIPMODE，后跟參數(shù)0表示非透明模式，1表示透明模式。

發(fā)送：AT+CIPMODE=1（回車）

收到：OK（回車）

建立網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接使用指令A(yù)T+CIPSTART

發(fā)送：AT+CIPSTART="TCP"，"n.n.n.n"，"m"（回車）

收到：OK（回車）

其中第一個(gè)參數(shù)TCP，表示使用TCP聯(lián)接方式。如果想使用UPD，則將之改為"UDP"。

n.n.n.n取值為服務(wù)器IP地址，m取值為服務(wù)器端

口號(hào)。

TCP的網(wǎng)絡(luò)建立需要花費(fèi)數(shù)秒的時(shí)間，然后模塊回應(yīng)CONNECTOK（回車），表示網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接建立。

由于使用透明傳輸，一旦建立聯(lián)接，微處理器相當(dāng)于和服務(wù)器進(jìn)行簡單的串口通訊，而不再涉及復(fù)雜的AT

指令。

4 結(jié)語

輸電線路風(fēng)力監(jiān)測系統(tǒng)于2012年10月前通過基礎(chǔ)試驗(yàn)，選擇試點(diǎn)掛網(wǎng)運(yùn)行。各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。收集到充分的風(fēng)力數(shù)據(jù)，在2013年7～8月份監(jiān)測到風(fēng)速大于7級(jí)的突發(fā)風(fēng)速多起，是保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的必選產(chǎn)品

功能。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：徐麗麗（1979—），女，供職于國網(wǎng)湖北省電力公司襄陽供電公司，研究方向：技術(shù)研發(fā)及管理。