輸變電工程電磁環境分析及實時監測系統設計

李靜

【摘要】當前我國的國民經濟已經進入了發展的關鍵時期，其中各行各業的發展以及人們生活水平的不斷提升對于電力資源的需求數量也呈現出一個直線上升的趨勢。再加之我國的國土面積較為廣大，幅員遼闊，使得電力資源的傳輸范圍較廣，傳輸距離也是相對較長，這種情況下輸變電工程的作用就得到了最為充分的發揮，在這項工程中電壓的等級和輸送電力以及距離呈現出一個正比例關系，但其卻不可避免產生一定的電磁影響，為了確保人們對于電磁環境有一個正確全面的認識，就需要做到將這部分電磁信息向公眾實時展示，這就需要一個實時監測系統的幫助。本文先從電磁環境以及相應的環境影響剖析入手，并在文后提出了一種實時監測系統各個環節的設計方案。

【關鍵詞】輸變電工程? 電磁環境分析? 實時監測系統設計

一、當前輸變電工程中電磁及其相關環境因素分析

在工頻電場以及磁場的數值限制上，我國的生態環境部將這個數值的極限值定在4k V/m以及100 μT上，這兩個數值和國際上其他國家的限制，顯得十分嚴格。在我國當前的輸變電工程使用頻率最高的電壓等級就是110Kv。工頻電場強度及工頻磁感應強度與變壓器電壓等級、輸電線路的桿塔高度、桿塔模塊、導線型號、導線對地高度、輸電線路載流量等眾多因素有關，經查閱大量檢測機構對國內變電站、高壓輸電線路的電磁環境監測結果，變電站廠界及輸電線路在無雨、無霧、無雪天氣條件下工頻電場強度及工頻磁感應強度均能維持在較低水平。即使電磁環境整體能夠較穩定且可滿足國家要求的在居民區及非居民區的限值要求，但不同的環境下，工頻電場強度及貢品磁感應強度仍會發生相對較大幅度的變化，因此為實時了解電磁環境的變化規律，本文將根據現有研究總結歸納電磁環境實時檢測系統中各個環節的設計方案。

二、電磁環境實時監測系統各個環節設計方案

（一）硬件設施的具體設計方案

（1）實時數據采集系統的設計方案。這個數據采集系統是必須要保證采集數據的精準程度以及傳輸之后的數據精準度。 系統中的傳感器需要做到將電場以及磁場的監測數據傳輸到相應的DSP處理器中進行相應的處理工作。在數據的傳輸過程中則需要采用相應光纖通訊方式，DSP處理器把系統傳感器經過檢測得到的電磁場數據進行事先預設的算法處理之后就能夠得到監測點的工頻電場以及磁場感應值，在處理完成之后，將資格測量得到的數據和處理器的處理器時間兩項數據做到對應的保存。

（2）所用驅動電源的設計方案。在這種監測系統如果使用電源線的直接供電方式就會使得傳感器產生一個較大的引入誤差，這個引入誤差的誕生的主要來源就是供電導線自身的靜電感應現象。也正因此，針對供電導線需要做出相應的多端隔離方式，將電纜自身對于測量單元的干擾程度降至最低。這個電源系統主要包括了交流電壓的輸入端、AC/DC的轉換端、濾波端、電池組、電路電壓以及溫度檢測單元、電流電壓的隔離處理單元以及DSP和充電隔離者幾部分組成。前四者可以集體包含在主電路中，主要的功能就是負責將輸入進來的交流電轉換成蓄電池自身工作所需的直流電。后四者就是控制回路的一部分，主要就是負責實現自動的充放電以及物理隔離，同時這也最為核心的部分。

（3）對應支架的設計方案。使用非磁性防感應的支架的主要目的就是將外界的一些固定裝置接入后對測量實際結果的影響做大最為有效的屏蔽。并且這類型支架自設也有著諸如耐高溫以及較好的防水性能等等優點。除此之外，在其內部同時也具備著相應的導流層，可以實現和空氣的有效對流，對于其中各個封閉性質零部件的散熱有著十分良好的效果，很好將因為自身的長時間戶外高溫工作導致的系統自身發熱致使對整體運行的穩定性以及精準程度，做到最大程度上保障系統運行的可靠性。

（二）對應軟件系統的設計方案

軟件自身需要具備的要素主要包括系統界面、開始按鈕、傳感器的初始化、數據的讀取、電磁場數據的相應切換、數據正常性的判斷、歷史數據的調出以及二次判斷、數據的寫入、數據的上傳以及顯示、最后的數據刷新顯示。軟件系統啟動之后通過控制器實現對外部設施的初始化工作，其中的數據刷新顯示頻率基本需要控制在10秒之內，數據的對應保存刷新率控制在5分鐘之內。已經存儲完成的數據如果需要進行讀取或者是發送工作則需要使用中斷的方式予以進行，一旦進入數據的傳輸工作環節時，這個時候的是系統就會自動對中斷信號予以檢測。并同時開展和數據傳輸相關的操作程序之中，并且在進行數據傳輸工作的同時針對數據的采集以及現實工作也需要同步進行，并通過系統中的網絡端口將其傳送到相應的網絡平臺中來進行接下來的網絡發布以及分析工作等等。除此之外，當整體系統進入工作狀態之后，主控制器需要針對傳感器自身的電源狀態做到實時監測，一旦檢測到電量過低的情況，就需要第一時間內將微時控開關予以關閉進行相應的充電操作。

三、總結

輸變電工程對于電力資源的輸送有著極為重要的意義。同時其自身也會產生相應的電磁場，為了讓人們對于電磁場數據做到及時全面的了解，再加之電磁場數據在一些情況下會產生極值的變化，本文就從數據采集、驅動電源、防護支架選用以及軟件系統等四個方面提出了相關的實時監測系統設計方案。

參考文獻：

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