架空線樹木生長監測裝置開發與應用

黎紹輝 艾 維

（廣東電網有限責任公司佛山高明供電局，廣東佛山528500）

1 現狀分析

架空線附近樹木生長過快，無法及時清理將會造成線路之間安全距離不夠，形成較大的安全隱患，甚至出現接地短路的問題，造成配電網線路出現開關跳閘并引發停電的事故。

現在樹障隱患治理常規的做法一是結合日常巡視發現及清除，二是每年定期針對配電網戶外場地樹木開展專項整治管理，全面排查隱患。這種純粹依靠人巡線的傳統做法，既浪費了大量有限的人力資源，也不符合智能電網發展的要求，雖然現在有一些基于攝像頭的輔助判斷樹木生長的監測技術，但其造價及運行成本高，不適合普及。

本文提出了用架空線樹木生長監測裝置來代替人工巡線，這是一種運行成本低、制作成本較低、效果較好且效率高的監測裝置，利用它能夠降低線路管理人員巡線工作強度，逐步實現電網狀態檢修和智能化管理。

2 監測裝置構造及工作原理

2.1 監測裝置供電及可靠性

電力架空線通道樹木生長控制裝置，采用太陽能供電，鋰電池存儲并輸送電能，發熱低，可靠性高，是保證裝置工作需要的基礎。工作電壓為5 V；監測工作電流30 mA，低功耗狀態下工作電流小于20 μA，續航時間在7天以上。采用工業級潛入式系統，IP67防水處理，以免雨水造成裝置故障。裝置為長壽命設計，不受風、雨、雪、霧和明暗環境光的影響，采用低功耗處理技術，根據樹木生長的特點，每天定期進行監測，實現長期不間斷運行。

2.2 監測裝置信息發送

每個監測裝置都有獨立的通信模塊，通過通信卡向數據接收單元（后臺軟件）傳遞信息。巡視人員可以通過后臺軟件隨時更新監測現場樹木生長情況，在無人操作的情況下，后臺軟件自動24 h接收現場發來的更新數據。若樹木生長距離線路小于設定值，則向巡視人員發送預警信息。

2.3 監測裝置安裝

該裝置使用專用彈簧卡具，直接安裝于架空導線上，可帶電裝、拆，處于等電位狀態。使用絕緣桿配專用安裝工具即可帶電安裝，避免了停電安裝、拆卸的諸多不便。該警示器不受“過電壓”影響，也不影響架空導線對地絕緣。

2.4 工作原理

下面結合附圖和實施例，對本文所述架空線樹木生長監測裝置功效作進一步詳細描述。

如圖1所示，架空線樹木生長監測裝置包括：①太陽能板；②蓄電池、通信模塊、檢測模塊；③超聲波發射裝置。

圖1 安裝及監測示意圖

采用超聲波技術監測樹木生長是裝置的重點部分，超聲波的波長比一般聲波要短，具有較好的方向性，利用超聲波的反射原理進行監控，如圖2所示。通過超聲波發射器向線路下方發射超聲波，在發射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到樹葉、樹枝等障礙物時會立即返回來，超聲波接收器收到反射波立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為340 m/s，根據計時器記錄的時間t，可以計算出發射點與障礙物的距離S，也就是計算出S=340t/2。超聲波探測距離最小20 cm，最大600 cm，探測角度為75°。事前預設好安全距離，如通過超聲波獲取的距離不大于這個距離，將啟動通信模塊，通過通信模塊將此距離數據上傳至后臺，后臺將告警信息發送給運維巡檢人員，以便及時進行處理。

圖2 工作原理圖

3 結語

本文設計的架空線樹木生長監測裝置通過精確測量，能夠及時發現樹木生長對配電線路的威脅，實時監測配電線路附近樹木的生長情況，為制定預防措施和定期清理提供了依據。使用該裝置能夠有效提高勞動效率，提高線路供電可靠性，降低線路管理人員巡線工作強度，逐步實現電網狀態檢測和智能化管理。