便攜式輸電線路帶電巡視系統設計

沈鑫，張林山

(云南電網有限責任公司電力科學研究院，昆明 650217)

1 系統結構和功能

輸電線路便攜式帶電巡視系統由視頻圖像采集發射終端、視頻圖像接收處理終端和絕緣桿3個部分。視頻圖像采集發射終端主要作用是通過裝備在伸縮式絕緣桿上的微型攝像模塊拍攝輸電線路的情況，并由無線通信模塊將圖像數據送回地面，從而實現對輸電線路的帶電巡視。視頻圖像接收處理終端接收、處理和存儲視頻圖像采集發射終端發來的圖像數據。本系統采用2.4 GHz無線傳輸方式來傳輸數字視頻圖像。

圖1 系統總體結構圖

2 視頻圖像采集發射終端實現

發射終端分為3 個模塊，視頻采集模塊，控制模塊和發射模塊，其中控制模塊主要由SAA7113 視頻解碼芯片和DM642 主控芯片組成，發射模塊由無線收發芯片nRF24L01 和天線兩部分組成。

圖2 視頻圖像采集發射終端設計框圖

視頻解碼芯片SAA7113 實現數字視頻圖像的采集和初始化，無線收發芯片nRF24L01 實現數字視頻圖像的短距離無線發射。視頻圖像采集發射終端將攝像機采集到的模擬視頻圖像解碼成數字視頻圖像，按照H.264 標準壓縮后由nRF24L01 無線收發芯片完成發射。

視頻圖像采集發射終端軟件工作流程如圖3所示。

圖3 視頻圖像采集發射終端軟件工作流程圖

3 視頻圖像接收處理終端實現

視頻圖像接收處理終端主要組成部分是無線接收模塊、單片機控制模塊、串行口通信模塊、電源穩壓模塊、上位機界面顯示模塊等。通過無線接收模塊將發射端發射的數字視頻圖像再經過串口傳送給微控制器，微控制器經過簡單的處理后，將數據通過串行通信接口傳給上位機，解碼部分也由上位機來完成，在上位機通過軟件設計來實現對接收到的數字視頻圖像進行實時性的處理。視頻圖像接收處理終端軟件工作流程如圖4 所示。

圖4 視頻圖像接收處理終端設計框圖

4 電磁兼容設計

4.1 系統級電磁兼容設計

高壓輸電線路是一個復雜的電磁環境，其干擾源包括:自然電磁干擾源，如大氣層噪聲、雷電、太陽異常電磁輻射以及宇宙射線等;高壓輸電線電磁場干擾，如高壓靜電場、磁場以及電暈放電干擾等。解決措施主要是屏蔽與接地，即采用不同材料的電和磁的良導體，對電場和磁場進行分級多重屏蔽。

終端機的屏蔽主要是通過金屬屏蔽體。對于電場，采用金屬屏蔽體即可。對于有低頻和高頻之分的磁場，采用兩重屏蔽，用鋁盒作為終端機板卡的屏蔽，而用不銹鋼密封盒作為系統屏蔽。

系統的地級和機殼與鐵塔接通，通過鐵塔，將地級引入大地。這樣，當有雷擊時，瞬態電流會通過鐵塔將電流引入大地，從而保證設備的安全。

4.2 板卡級電磁兼容設計

為了抑制外界耦合干擾(例如從天線、電纜耦合的干擾信號)，在電纜、天線接口處使用瞬變干擾吸收器件起到保護板卡接口的作用，并使用濾波器進一步降低接口處引入干擾的可能性。

在軟件部分也采取了抗干擾設計措施。通過設置看門狗，使系統避免因為程序指針受干擾出現錯誤而導致的系統程序失控。對疊加在輸入模擬信號的干擾信號，通過數字濾波的方法(限幅濾波法、中位值濾波法等)來濾除干擾。

5 結束語

本文設計的便攜式輸電線路帶電智能巡視系統體積小、重量輕、便于攜帶，方便各類野外地形下巡視線路時使用，也適合帶電線路不下塔檢查，避免了因停電檢修造成的經濟損失，能有效解決目前輸電線路巡視及檢修中存在的問題。

［1］胡棟，劉峰，朱秀昌.實時多模式無線視頻傳輸原型系統的實現［J］.通信學報，2006，27 (10):106－112.

［2］錢照明，程肇基.電力電子系統電磁兼容設計基礎及干擾抑制技術［M］.浙江大學出版社，2000.