架空輸電線路在線監測技術的開發與應用分析

裴慧坤,江克宜,黃順發,林圳杰,黃 兵（.深圳供電局有限公司,廣東深圳,5800；.深圳市康拓普信息技術有限公司,廣東深圳,58034）

架空輸電線路在線監測技術的開發與應用分析

裴慧坤1,江克宜1,黃順發1,林圳杰2,黃 兵2
（1.深圳供電局有限公司,廣東深圳,518001；2.深圳市康拓普信息技術有限公司,廣東深圳,518034）

隨著我國經濟的發展與人們生活水平的提高，社會整體對電力資源的需求量日漸增長，智能電網以及架空輸電線路在線監測技術都取得了明顯的進步。本文簡要論述了我國架空輸電線路在線監測技術開發與應用的現狀，擬建了架空輸電線路在線監測的綜合模型，以期促進我國架空輸電線路在線監測技術的進一步發展。

架空輸電線路；在線監測技術；開發與應用

基于現代輸配電網的智能電網，其主要的實現平臺為高速集成的網絡平臺，通過電子測量、光線傳感、智能控制等新型技術來完成對架空輸電線路的在線實時監測，高度還原電網的實景運行。

1 架空輸電線路在線監測技術的現狀

架空輸電線路在線監測技術領域一般認為整個監測系統的工作流程可以劃分為三大部分：一是采集架空輸電線路工作環境的實時數據，定時分項檢測相關設備的工作狀態，整合具體的參數；二是將采集而來的相關參數通過現代通信網絡傳輸至控制終端平臺，傳輸的過程遵循逐級逐層傳輸的原則，為架空輸電線路在線監測技術的相關工作人員提供二次修正監測模型的理論依據；三是當架空輸電線路發生運行故障的時候，及時作出預警，防止故障蔓延，最大限度保護說架空輸電線路的安全。然而由于我國的架空輸電線路在線監測技術起步較晚，相關的技術尚不成熟，因而存在著諸多的不足，如在線監測模型構建不合理、通信網絡不穩定、原始參數采集不完整等情況，具有非常大的提升空間。

2 架空輸電線路在線監測技術的開發與應用

2.1 傳感器采集技術部分

傳感器在目前的電力行業當中得到了廣泛的應用，具有高度智能化、微型化等優點，應用技術漸趨成熟。主要的實現原理是：通過微氣象傳感器結合傾角傳感器等技術，在架空輸電線路的運行過程當中，定性衡量輸電線路的舞動數據，分析并預測其數據的走向，采集原始的數據資料。在傳感器采集的各項技術當中，架空輸電線路的覆冰監測技術的開發力度最為理想，主要是通過固體冰與空氣的密度差異，設計覆冰厚度傳感器，將架空輸電線路監測中的數據收集、數據分析、數據傳輸等環節融為一體。除此之外，我國自主開發的風向傳感器、氣壓傳感器、濕度傳感器等設備的核心技術雖然存在著明顯的區別，然而其本質屬性都是一樣的，都是基于無線射頻傳輸模塊，對架空輸電線路周圍的工作環境進行識別與監測，結合通信網絡技術實現在線監測。然而，傳感器的安裝大大增加了架空輸電線路的建設成本，并且增加了線路自身的負重，容易造成架空輸電線路的斷裂，鑒于此，必須要合理安排傳感器的安裝數量，選擇適當的安裝位置，最好是選擇在桿塔前后的位置之上，分卸線路自身的負重。

2.2視頻圖像采集和處理技術部分

架空輸電線線路在線監測技術中的視頻圖像采集和處理部分，其主要的實現載體是現代數字化視頻監控與識別系統，與常見的監控探頭類似。首先，將攝像頭安裝到輸電線路的桿塔上方，為保證監控的效果，應當取制高點安裝；其次，把采集到的圖像資料完整地傳輸至監測控制中心平臺，通過圖像識別系統進行多次分析，計算其目標函數值，將其中有價值的信息自動過濾出來，客觀地展現輸電線路運行的實際情況，相關的工作人員對其中已經存在或可能存在的問題都能一目了然。傳統的視頻圖像處理技術的局限性比較大，圖像處理的計算方法難以統一，鑒于此，相關的工作人員在科學理論的指導下，開發出了閾值分割算法、模擬退火遺傳算法等方法，計算的結果精確度非常高，符合數學形態學原則，應用效果較為理想。

2.3 通信網絡技術部分

一切數據的采集都以傳輸至控制終端為最終目的，因而通信網絡技術顯得尤為重要。目前，我國的架空輸電線路在線監測技術當中的通信網絡技術，主要分為有線網絡通信與無線網絡通信兩大板塊。有線網絡通信一般情況下以光纖傳輸為主，傳輸的速度比較快，對原始資料的損耗程度小，并且可以避免電磁波的干擾，然而建設的成本較高，并且由于地域與地域之間的輸電線路在線監測技術的具體要求存在著較大的差異，容易造成有線網絡的資源浪費，難以滿足國家的建設標準。無線網絡通信主要包括：GSM、2G、3G、4G、GPRS、WiFi等，主要是利用衛星信號傳播實現無載體通信，具有建設成本較低、覆蓋面積大、組網形式靈活多變、互通性強等優點。雖然目前我國的無線網絡通信的開發與應用效率不如有線網絡通信，同時相關的技術環節尚有欠缺，比如中繼能力不足、容易受到電磁波的干擾等，但是通過整合無線網絡與公網網絡的方法，可有效解決上述問題。

3 架空輸電線路在線監測系統模型的構建

3.1 傳感器監測系統模型

傳感器監測系統模型是整個架空輸電線路在線監測系統模型當中的基礎部分，對整個系統模型起著關鍵性的影響作用，間接決定著在線監測技術的應用水平。目前，我國大部分的電力公司在傳感器監測系統方面都有著顯著的進步，實際應用效果得到了進一步的提升。比如我國的重慶電力公司、遼寧電力公司、寧夏電力公司、福建電力公司等都建立了比較完善的傳感器監測系統，大大提高了架空輸電線路在線監測技術的應用效果。具體的傳感器監測系統模型見圖一。

3.2 視頻監測系統模型

圖一

視頻監測系統肩負著傳感器監測系統的部分后續工作責任，當傳感器監測系統將數據采集完成之后，所得的數據只是表面的，需要視頻監測系統提供相關的圖像資料進行佐證，并且視頻監測系統與網絡通信技術部分有著最為直觀的聯系，采集而來的全部原始資料，其中包括數據、圖像、函數目標計算值等都要經過網絡通信技術傳輸至控制終端平臺。當前，我國的大部分電力公司的視頻監測系統的具體功能都比較完善，基本可以滿足架空輸電線路在線監測技術應用的全部技術要求，如北京電力公司、國投電力公司、中國電力公司、上海電力公司等。具體的視頻監測系統模型見圖二。

圖二

3.3 輸電線路在線監測綜合系統模型

輸電線路在線監測的綜合系統，是在傳感器監測系統與視頻監測系統兩者的結合之下而形成的，集數據采集、分析、監測、通信于一體。通過整合多種傳感器技術，對架空輸電線路的環境濕度、溫度、風速、等自然條件信息進行全面的采集與分析，根據導線的傾角度數、振動頻率等相關數值，采用閾值分割算法或是模擬退火遺傳算法進行目標函數計算。并根據天氣的變化對系統的功能作出適當的調整，如覆冰天氣開啟覆冰監測裝置、雷電天氣開啟GPS 定位裝置等，當故障發生時，可以及時作出預警。具體的輸電線路在線監測綜合系統模型見圖三。

4 結語

圖三

總而言之，電網運營的安全性能與智能電網的發展水平呈正比例關系，為了切實提高電網運行的安全性能與穩定性能，迎合市場經濟原則，降低用戶費用，響應國家建設節約型社會的號召，必須要從如下三個方面進一步提高架空輸電線路在線監測的開發與應用水平：（1）妥善利用能源。妥善利用能源的關鍵之處在于開發儲能與產能兩大方面的相關技術，對各個重要的系統實現可再生能源接入，在相關設備的開與閉之間尋找合適的平衡點，合理利用能源。（2）進一步優化基礎計算方法，目前廣泛使用的閾值分割算法與模擬退火遺傳算法的使用范圍存在著客觀的局限性，計算結果難以保持長期的精確度。因此必須要進一步優化基礎計算方法，縮短基礎目標函數的計算時間，保證在線監測技術的時效性。筆者在文章當中簡要論述了傳感器采集技術、視頻圖像采集和處理技術、通信網絡技術三方面的開發與應用情況，并且擬建了傳感器監測系統、視頻監測系統、輸電線路在線監測綜合系統三大板塊的模型，以供同行參考，共同促進我國架空輸電線路在線監測技術的發展。

[1] 黃新波,張國威.輸電線路在線監測技術現狀分析[J].廣東電力,2009,01:13-20+34.

[2] 王秋瑾.架空輸電線路在線監測技術的開發與應用[J].電力信息化,2009,11:59-62.

裴慧坤，男，1984年10月，湖北武漢，碩士，工程師。研究方向：輸電線路新技術、設備的研究和應用。

圖1 局域網教學結構示意圖

4 基于多媒體網絡教室的數字化教學方式

4.1 多媒體網絡教室的實現

多媒體網絡教室也就是網絡化多媒體教室，它是一種教學系統，通常是指以普通教學網絡或者是單機機房或為基礎，教師的計算機和學生的計算機通過控制部件、信號傳輸線、音/視頻傳輸卡等設備實現連接，各個計算機之間實現屏幕和聲音的實時交互切換。基于網絡設計的純軟件多媒體教室是多媒體教師發展的主流方向。

多媒體網絡教室軟件系統的實現，首先要對軟件系統進行整體設計，包括多媒體網絡教室的初次軟件的部署及軟件的自動添加、刪除或者是更新的部署。多媒體網絡教室初次軟件的網絡部署：Windows 2007 Server先安裝在服務器上面，并配置啟動DHCP及active directory功能，多媒體網絡教室中所有計算機名和用戶名建立一個共享目錄，用作學生機的安裝文件備份。然后，服務器上安裝Symantec Ghost 7.5 CorporateEdition軟件。學生機安裝Windows 2007 Professional操作系統、配置好硬件系統作為母機，對母機進行備份，然后再安裝在其他學生機上面。軟件的自動添加、刪除或者是更新的部署包括制作MSI安裝文件和多媒體網絡教室軟件自動部署。完成上述操作后，簡單設置服務器完成軟件自動部署。最后對多媒體網絡教室軟件部署的進行檢測。

4.2 鋼琴媒體網絡教師的應用

基于多媒體網絡教室的鋼琴教學應用軟件有很多，比如CoolEditpro、MusicMentor、EannasterProfessional、Tonica、MusicatorWin3.0、Encore、CakewalkAudioPro、iDreampiano。只要完成這些軟件的部署，就可以實現鋼琴多媒體網絡教師。采用這些教學軟件進行教學時，教學方法如下所述。第一，鋼琴教師授課要用到的鋼琴的彈奏畫面、講解的彈奏的要點等通過電子教師的軟件實時傳輸到學生的計算機上面，鋼琴的彈奏音和講課的語音通過教師計算機上面的音箱傳播出去。第二，在網絡教室中的每一臺計算機都配置了耳麥，并且相互獨立，不會產生語音的干擾，然后學生根據自己的薄弱環節進行選擇性練習。第三，很多的教學軟件能自動彈奏出計算機中的樂譜，在計算機中輸入需要彈奏的樂曲，然后設置相應的參數，就可以彈奏出不同的曲目，實現個性化練習。第四，很多教學軟件還具有創造樂譜的功能，在模擬界面上進行彈奏，軟件會自動生成樂譜存儲在計算機內，方便鋼琴創作。

參考文獻

梁智源.高校數碼鋼琴集體課教學探究[J].和田師范專科學校學報,2010,03:217-218.

作者簡介

崔青，女，1982—，陜西省榆林人，講師，研究方向：鋼琴教學

Development and application of on line monitoring technique of overhead transmission lines

Pei Huikun1,Jiang Keyi1,,Huang Shunfa1,Lin Zhenjie2,Huang Bing2
(1.Shenzhen Power Supply Co,Ltd，Guangdong Shenzhen，518001;
2.Shenzhen Comtop Information Technology Co,Ltd，Guangdong Shenzhen,518034)

With the development of our national economy and the improvement of people's living standard, the social overall demand for power resources quantity increasing,the smart grid and overhead transmission line on-line monitoring technology have made obvious progress.This paper briefly describes the status quo of overhead transmission lines in China online monitoring technology development and application,the proposed integrated model of online monitoring of overhead transmission lines, in order to further promote the development of online monitoring technique of overhead transmission lines in china.

overhead transmission line;online monitoring technology;development and Application