輸電線路防外力破壞監(jiān)測系統(tǒng)研究

薛雅亮

摘要：近年來，輸電線路受到外力破壞，對電網(wǎng)安全運行造成了嚴(yán)重威脅。解決這一問題的關(guān)鍵是研制出防止外力損傷的裝置。摘要根據(jù)外力損傷的類型，研究分析了我國輸電線路外力損傷的現(xiàn)狀及監(jiān)測技術(shù)在各種防止外力損傷監(jiān)測裝置中的應(yīng)用， 對相關(guān)的技術(shù)特點進行了討論， 提出了綜合監(jiān)測的模型。

關(guān)鍵詞：外力破壞；監(jiān)測系統(tǒng)；輸電線路。

導(dǎo)言：電網(wǎng)是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，輸電線路是電網(wǎng)的重要組成部分。隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展和完善，輸電線路的建設(shè)也得到了長足的發(fā)展。然而，輸電線路容易受到人為因素和外力的破壞，而傳統(tǒng)的人工定期巡檢和24小時值班的方式效率低、費時費力，無法及時預(yù)防和停止。因此，開發(fā)高效穩(wěn)定的輸電線路外力損傷預(yù)防監(jiān)測系統(tǒng)對有效遏制外力損傷事故具有極其重要的作用。

1 防外力破壞監(jiān)測系統(tǒng)模型

1.1 監(jiān)測系統(tǒng)基本模型

為防止外力破壞事故，需建立一套集遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能分析、事件記錄、自動預(yù)警等功能為一體的智能監(jiān)測系統(tǒng)。其中，微控制單元（Microcontroller Unit，MCU）可進行A/C轉(zhuǎn)換，圖像、視頻信號分析處理。探測器、攝像機將采集到的信號轉(zhuǎn)換為模擬信號后，由MCU將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并進行進一步的分析處理，最后通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)將對前端設(shè)備接收到的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)進行綜合分析，同時存儲數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)比對結(jié)果，監(jiān)測中心可以判斷是否發(fā)生或?qū)l(fā)生外力破壞事故，以及事故發(fā)生的地點、相應(yīng)的塔線、時間等情況，采取相應(yīng)的喊話報警、維護人員報警等措施。

1.2 檢測部分設(shè)計

檢測部分由紅外三鑒探測器、攝像機和警示器構(gòu)成，用于智能偵測、現(xiàn)場告警及圖像采集。

（1）紅外三鑒探測器用以實現(xiàn)輸電線路附近外力隱患的偵測與智能分析，將微波、被動紅外和人工智能化技術(shù)相結(jié)合，它相互補充，以保證最可靠的檢測效果，防止誤報；利用計算方法分析人體的具體運動，區(qū)分人體的具體運動和各種誤差信息。在檢測到潛在的危險后，探測器將智能地重新確認(rèn)報警信號，并根據(jù)實際入侵者的行為調(diào)整閾值。利用微波電路可以分析人體的具體運動過程，進一步確定是否是人體的異常運動。

（2）攝像機完成視頻信號的采集，支持遠(yuǎn)程進行實時或觸發(fā)式視頻查看和現(xiàn)場照相。

（3）警示器用于播放中心站監(jiān)控人員的現(xiàn)場喊話，一旦分析發(fā)現(xiàn)有大型設(shè)備或人員闖入，就可在線檢查輸電線路周圍實時圖像，通過遠(yuǎn)程控制的方式對輸電線路現(xiàn)場進行警示，防止安全隱患事故的發(fā)生。

1.3 MCU模塊設(shè)計

MCU模塊選用LPC1768芯片，其操作頻率達100MHz，相比于ARM7而言，速度快近1/3，而功耗不足ARM7的3/4。同時，芯片面積更小，更易于集成，可實現(xiàn)無線、串口等功能，兼具數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)上傳等功能。

2防外力破壞技術(shù)分析

2.1紅外線探測技術(shù)

紅外線探測技術(shù)主要是對人為造成的外力破壞進行監(jiān)測。是一種利用紅外線探頭完成探測工作的防外力破壞監(jiān)測系統(tǒng)。它能夠?qū)ν饨绲募t外輻射進行收集， 而當(dāng)收集到的紅外輻射溫度出現(xiàn)變化時， 紅外探頭上的紅外感應(yīng)源就會釋放電荷， 而被紅外線探測裝置感應(yīng)到的信號就會被傳輸出去。一般來說，在采用紅外探測技術(shù)時，由于聲控系統(tǒng)主要采集傳輸線保護區(qū)內(nèi)的聲音信號，可能會產(chǎn)生一定的偏差，所以在使用紅外探測技術(shù)時，會配合聲控探測系統(tǒng)，增強對傳輸線的外力保護和監(jiān)測能力影響監(jiān)測質(zhì)量。目前，由于新技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，語音檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍逐漸縮小，并逐漸處于被淘汰的階段。

2.2雷達監(jiān)測技術(shù)

雷達監(jiān)測技術(shù)主要是利用雷達探測器對輸電線路的外力破壞進行監(jiān)測，雷達監(jiān)測技術(shù)的最大優(yōu)點就是可以對大范圍的輸電線路進行準(zhǔn)確監(jiān)測，并且雷達探測器的靈敏度比較高，綜合各方面因素來講這是一種十分優(yōu)質(zhì)的防外力破壞監(jiān)測系統(tǒng)。然而，雷達監(jiān)測技術(shù)主要是一種預(yù)警系統(tǒng)。在監(jiān)測輸電線路的外力損傷時，主要是根據(jù)激光的傳輸時間來監(jiān)測高壓線路磁聲的變化。這樣就可以達到高壓線和物體之間的距離。如果物體與傳輸線的距離超過預(yù)設(shè)距離，監(jiān)控系統(tǒng)會發(fā)出報警聲，方便工作人員及時處理。

2.3視頻監(jiān)控技術(shù)

視頻監(jiān)控技術(shù)是一種比較新型的外力損傷監(jiān)測技術(shù)，主要由前端智能處理裝置和多種檢測裝置組成。視頻監(jiān)控技術(shù)結(jié)合了攝像機監(jiān)控和一些傳感器檢測器，彌補了攝像機監(jiān)控的盲區(qū)，提高了監(jiān)控質(zhì)量。并且因為傳感探測器的靈敏度和可靠性更高，極大的提高了對外力破壞監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。在輸電線路運行過程中應(yīng)用視頻監(jiān)測技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對輸電線路的全天候?qū)崟r監(jiān)控，尤其是對盜竊線路零件和設(shè)備的行為進行警報和記錄，能夠保證對不法分子進行相應(yīng)處罰。在實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的同時，根據(jù)數(shù)據(jù)處理技術(shù)對線路監(jiān)控情況進行分析，工作人員還可以根據(jù)分析結(jié)果對線路中的問題和隱患進行排除，保證輸電線路運行的穩(wěn)定和安全。

2.4微波感應(yīng)監(jiān)測技術(shù)

微波感應(yīng)監(jiān)測技術(shù)主要是對針對盜竊線路配件的外力破壞行為進行的一種監(jiān)測系統(tǒng)。微波感應(yīng)系統(tǒng)可以對輸電線路周圍不超過10米的移動物體進行探測，并將探測到的信號傳輸至監(jiān)控終端實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。然而，盜竊輸電線路附件時，會產(chǎn)生較大的噪聲，影響監(jiān)測效果。因此，為了使微波感應(yīng)檢測技術(shù)得到更廣泛的推廣，有必要改進和創(chuàng)新外力損傷監(jiān)測技術(shù)，消除監(jiān)測過程中的噪聲，促進外力損傷監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展。

3 防外力破壞系統(tǒng)模型

從當(dāng)前來看，我國在運用防外力破壞的監(jiān)測技術(shù)后，取得的效果比較良好，有一部分的檢測裝置已經(jīng)開始廣泛地應(yīng)用。防外力破壞的監(jiān)測系統(tǒng)綜合模型。

3.1防外務(wù)破壞監(jiān)測系統(tǒng)的工作流程

各種雷達探測器和傳感器，會將采集到的信號轉(zhuǎn)化成模擬信號，A/D電路能夠?qū)㈩A(yù)處理模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，MCU分析和處理收到的信號，然后，通過無線網(wǎng)絡(luò)GSM/GPRS再傳送到監(jiān)控中心，對于傳來的信息，監(jiān)控中心綜合地進行處理， 將要發(fā)生的外力破壞的桿塔線路和位置以及時間等進行確定，一是撥打95598，對需要及時處理的外力傷害報警，然后安排維修人員撤離；二是對即將發(fā)生的人身外力傷害，通過語音提示進行警示勸導(dǎo)教育，為維修人員爭取時間，用攝像機捕捉并記錄現(xiàn)場，為以后的處理提供現(xiàn)場證據(jù)。

3.2外力損傷監(jiān)測系統(tǒng)綜合模型組成

該模型采用多種雷達、傳感器和攝像機對輸電線路的外力損傷進行監(jiān)測。系統(tǒng)主要分為三個部分：第一部分是由各種攝像機和傳感器、雷達探測器、GSM/GPRS和單片機組成的擴展部分。電源監(jiān)控系統(tǒng)可以由太陽能電池板和電池組成，保證系統(tǒng)的連續(xù)供電， 通信系統(tǒng)GSM/GPRS不進行工作時，處于休眠的狀態(tài)， 致使通信設(shè)備降低電能的消耗和使用的壽命延長；第二部分由數(shù)據(jù)庫和監(jiān)控中心組成， 監(jiān)控系統(tǒng)將從監(jiān)控分機處所接收的現(xiàn)場數(shù)與儲存在數(shù)據(jù)庫中的輸電線路屬性的數(shù)據(jù)結(jié)合起來，綜合地進行分析，致使事故處理的方案及策略得以有效地確定，同時，數(shù)據(jù)庫將傳來的實時數(shù)據(jù)進行儲存；第三，一部分是執(zhí)行部分，當(dāng)95598接到報警的通知后，根據(jù)實際的情況，就會安排合適人員去現(xiàn)場進行處理[8]。

結(jié)束語

綜上所述，抗外力損傷裝置的成功研制和廣泛應(yīng)用，大大減少了外力輸電線路事故的發(fā)生，從而保證了輸電線路設(shè)備的可靠性和安全性，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

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