輸電線路多維度智能巡視系統設計

郭二磊 何立超 岳綱毅

摘 要：本文針對輸電線路走廊面臨的復雜環境，設計出輸電線路多狀態量智能巡視系統，采用多傳感器信息集成和多參量監測信息的同步采樣與綜合分析技術，實現對線路周邊環境、線路運行狀況及桿塔情況進行不間斷的監測，使得運行維護人員能夠及時了解線路的實際運行狀況，并能夠對相應的故障進行預判，大大減輕了故障巡查工作的強度和成本、縮短了故障排查時間。

一、概述

近幾年來，隨著電網結構的發展和完善，輸電線路的建設迅猛發展。由于輸電線路所處地理位置和環境條件的特殊性：桿塔點多、面廣、線長、線路走廊環境復雜、終年暴露在野外等因素，除了要遭受惡劣自然天氣的侵襲外，人為因素的外力破壞所引起的線路跳閘、線路被迫停電事故的概率也呈上升趨勢。隨著計算機、通信和傳感器等技術的快速發展，國內外科研機構、企業已經在輸電線路智能巡視技術方面進行了大量的研究和實踐，例如：輸電線路視頻監控系統、輸電線路導線測溫在線監測系統、輸電桿塔傾斜監測系統、輸電線路防外破在線監測系統等。現有產品僅能對單一目標進行監控，無法滿足多種目標的同時處理和集中分析，導致產品的實用性和功能性難以滿足輸電線路維護的要求。

導致輸電線路故障的因素主要分為線路周圍環境因素、導線故障和桿塔故障三種常發故障，本文針對這三種導致線路運行故障的因素設計出一種輸電線路多狀態量智能巡視系統，該系統可實現對輸電線路走廊進行多維立體的全面監控。

二、輸電線路智能巡視系統設計

輸電線路智能巡視系統的系統結構由智能巡視終端單元和主站系統構成，如下圖所示：

智能巡視終端單元：

輸電線路智能巡視系統通過輸電桿塔和輸電線路上安裝的智能巡視終端單元，實現對輸電線路走廊的多維立體全面監控。智能巡視終端采用多傳感器集成技術，能夠對導線多節點的溫度測量，對線路周圍環境圖片抓拍和桿塔環境圖片抓拍，對桿塔傾斜參數、突發入侵聯動報警等參數進行同步監控，并通過4G全網通模塊發送至主站系統。

主站系統：

通過主站后臺軟件系統，快速準確地分析出線路的實際運行情況，對相應的故障提前預警;同時該系統還支持web訪問、短信或微信推送報警，使得運行維護人員能夠及時了解線路的實際運行狀況，并能夠對相應的故障進行預判，大大減輕了故障巡查工作的強度和成本、縮短了故障排查時間。

三、輸電線路智能巡視終端研制

輸電線路智能巡視終端監控裝置集電源、圖像監拍、導線測溫、桿塔傾斜、通信、數據處理于一體，實現對輸電線路走廊的多維立體全面監控。智能巡視終端主機通過有線擴展接入視頻圖像監拍裝置、桿塔傾斜監測模塊、聲光報警模塊、主動探測模塊;通過433MHZ的無線射頻模塊接收測溫模塊的實時測溫數據，監控裝置主機對所有數據進行協議處理，按照要求的標準協議通過4G全網通模塊將數據上送到主站平臺軟件，平臺軟件通過數據處理分析，對數據異常信息進行報警提醒，協助運維人員對線路實際情況進行預判。

輸電線路智能巡視終端監控裝置系統功能結構設計如圖2所示。

輸電線路智能巡視終端監控裝置用于輸電線路、輸電桿塔及輸電通道的遠程巡視巡檢，裝置采用模塊化設計，符合標準化、開放性、小型化、低功耗、易安裝的設計要求，軟件設計具備可擴展性。

輸電線路多狀態量智能巡視系統，

智能巡視終端由圖像/視頻拍攝模塊、導線測溫模塊、聲光報警模塊、入侵探測模塊、桿塔傾斜模塊、供電系統、控制模塊及通信模塊組成，多個監測傳感模塊共用一套供電系統、控制模塊及通信模塊。智能巡視終端監控裝置采用多傳感器信息集成和多參量監測信息的同步采樣與綜合分析技術，實現對線路周邊環境、線路運行狀況及桿塔情況進行不間斷的監測。裝置具備間歇性拍照、聲光報警、遠程語音喊話功能，具備入侵探測聯動報警功能，具備桿塔傾斜監測功能，具備對輸電線路導線、導線接頭、耐張線夾、引流板進行測溫的功能，并支持后期擴展接入。

四、總結

輸電線路走廊面臨的環境復雜，如何對線路周邊環境、線路的運行狀況及鐵塔的情況進行不間斷的監測，提前了解輸電線路的運行情況，降低故障率，縮短故障時間，提高供電安全性和可靠性，已成為輸電線路管理和維護單位急需解決的問題。

目前大多數監測裝置功能較為單一，監測的狀態量有限，不能從整體上反映輸電線路上出現的狀況以及各狀態量之間可能存在的聯系。本文研究設計的輸電線路多狀態量可組態綜合在線監測裝置，集圖像監拍、導線測溫、桿塔傾斜、數據處理等功能于一體，各項功能可按需添加，自由組合，可以對輸電線路的運行狀況進行綜合性的評估和預警。

參考文獻

[1]黃新波.輸電線路在線監測與故障診斷（第二版）[M].北京：中國電力出版社，2014

[2]黃新波，李國倡，趙隆.智能電網輸電線路在線監測與故障診斷綜合系統[J].華東電力，2011，39（12）：1998-1999

作者簡介：

郭二磊，1990年7月，男，河南鄭州，本科，工程師，鄭州大學，國網河南省電力公司開封供電公司

何立超，1986年4月，男，河南鞏義，碩士，工程師，遼寧科技大學，國網河南省電力公司開封供電公司

岳綱毅，1989年6月，男，河南鄭州，碩士，工程師，華北電力大學，國網河南省電力公司信息通訊公司