高压输电线路在线监测智能化研究

高压输电线路在线监测智能化研究

李琛

国网山西省电力公司输电检修分公司， 030001

摘要：采用用高压和超高压电力线路可以长距离、大容量、低损耗输送电力，是大电网安全运行关键设备。随着物联网技术的应用及智能电网的发展，线路运行数据采集传输分析也势在必行。检测输电线路上的导线覆冰、温度、微风振动、档距振荡、舞动、张力等数据采集，以及大量对输电线路状态参数在线监测与故障诊断的方法应用，电源的供给始终是没有解决的难题。能量转化高效、运行可靠、安装检修便捷的供电系统已成为状态检测技术的一个核心问题之一。

关键词：高压线路；在线监测；智能化

引言

我国不断发展电力事业，电网建设得到迅速发展，现已形成华北、东北、华中、华东、西北、南方六大区域电网，规模位居世界首位。我国在“十三五”规划期间又对电力行业提出更高要求，指出要在2016－2020年间开始建设±1100kv高压输电线路，同时提升大电网调度运行能力，加强电网灾害预防，使电网安全运行技术达到世界前列。如今电网结构日益复杂，线路长度不断增长，采用传统人工巡检不但耗时耗力，而且无法做到及时发现隐患、排除隐患。机载激光雷达技术作为一种新型对地观测技术，能够快速进行探测，获取目标探测物的三维空间信息，并利用点云数据构建真三维模型，还原输电线路走廊地貌，弥补了人工巡检的不足，无疑成为输电线路巡检技术未来探索和发展的方向。

1高压输变电设备一体化状态监测系统设计目标及意义

高压输变电设备中存在绝缘子表面污秽影响偏大这一现实问题，污秽沉积所导致的输电线路绝缘能力下降问题不容小觑，它会直接导致线路出现严重的污闪事故。采用传统的输电线路污闪防范措施可能效果不甚理想，主要是因为绝缘子已被严重污染，且污染程度已超出各项技术规范指标要求。目前的特高压输变电设备内部结构特别复杂，经常会出现污区划分严重不达标等诸多问题，它可利用传统盐密监测技术内容对停电影响过程进行分析，了解盐密基本测量结果。不过缺点在于该方法具有一定技术劣势，无法为盐密监测过程带来丝毫便捷。为追求对盐密数据上报的自动化与电子污区分布图自动生成，需对所发布数据进行有效及时调整与更新，还需为其绝缘配置提供决策支持信息支持。为此本文专门针对特高压输变电设备设计了一体化状态监测系统。

2一体化状态监测系统设计要点

2.1前端设备

前端设备主要包括高清摄像机、4G传输模块、图片压缩模块、太阳能供电等模块。其主要作用是根据系统的设置运行方式为工作人员提供现场的实时视频，并传输到中心服务器。图片压缩模块主要有M－JPEG、MPEG、H．263、H．264，目前最常用到压缩模块的是H．264，由于其的高视频质量、高编码效率、强大的网络适应能力、强大的容错机制，摄像机分为普通摄像机和可夜视摄像机。普通高清摄像机是前端设备中至关重要的一部分，摄像机通过焦距来成像，焦距越长，摄像机捕捉的范围越窄，距离越长，反之，摄像机捕捉的范围越广，距离越短

2.1数据传输模块

数据采集终端采用无线专网的通信方案。通过专线接入点名称的方式实现专网通信，保障数据安全。相对于有线网络，无线专网的布置相对方便。尤其在输电系统领域，输电杆塔位置偏僻，有线通信网络接入往往难以实施。无线通信模块在调试完成后，在4G信号覆盖区域即可使用。通过向通信运营商申请指定APN的方式访问专用APN使用权。通过使用通信运营商的专网用户身份识别卡来访问该APN。其他用户不允许访问该APN。该SIM不可以访问其他网络。通过这种方式保障了数据传输通道的专用性，进而保障数据安全。系统配置4G智能网关作为数据传输模块。其通过RS485总线接收北斗接收机的定位数据，并通过专线APN实现端对端的通信。经过实际应用检验，在5Mbit/s带宽环境下，可以实现10s1次的北斗定位数据传输。

2.3视频监控识别关键算法

传统的视频监控直接将采集的图像不加处理的传给监控后台，这样的处理方式对监控后台服务器处理数据的能力是个非常大的考验，而且监控后台需要不间断对监控点进行观察，这样会耗费大量的人力物力。通过对视频监控加入相关识别算法，只需将与背景模型图片不同的图片上传服务器，由于监控点的特殊性，图片数据不会大幅度的更改，利用这个特点，加入识别算法后，可将大部分的图画进行识别后不上传，或者将没有变动的图片打包进行说明，后台服务器对此类图片也不用进行处理，减少了服务器的工作量。对于图像识别，目前有两个不同的图像处理方法，一方面是对抓拍到的图片进行预处理，再对图像进行识别。对抓拍到的图像先进行去雾化处理，再对图像进行识别。另一方面是对抓拍的图像进行动态和静态划分，然后分别对动态和静态异物进行识别。

2.4高压线路感应设计

以典型高压输电线路为基础，分析高压输电线路的感生磁场特性与分布，针对不同的采集传输装置应用需求，研究非接触式感应取能的原理和方法。根据线路绝缘子、金具、导线、接地导体等分布情况，建立分段静电感应取能电路阻容模型，模型真实反映线路实况，高压输电线路存在感生电场，其中的空气电介质为线性介质，因此高压线路为感生电场独立系统。可以建立仿真的静电感应模型，以得到分段绝缘接地导体静电感应取能的方法及等值计算电路。对感应取能模型进行分析计算，选取导磁材料尺寸形状及技术参数，最大化提高感应取能效率以及相关参数的影响，分析导线电压、线路长度、杆塔结构、导线换位负载耐压水平等对感应取能功率影响。基于感应取能的效能评估、抗干扰性及安装可行性等分析，确定感应取能与控制策略。

2.5供能模块

数据采集终端以能量自给的方式进行能量供应。在输电线路所在地区配置低压线路的方式成本较高，而北斗接收机和数据传输模块能耗较大，单纯采用蓄电池的方案难以满足数据采集模块电能需求。因此，设计一种配置发电模块，并能够实现能量自给的数据采集终端供能系统就显得很有必要。系统选取太阳能电池板作为装置电源。输电杆塔通常处于开阔地带，采光条件良好，适用太阳能电池板。光伏电池板被安装于数据采集终端顶部，根据所处纬度以最大接受阳光角度选择朝向。配置太阳能控制器，以定电压方式跟踪太阳能电池输出P-V特性曲线的最大功率点。

结束语

在我国经济发展中电力安全是最为关键的影响因素，与每个人日常生活、工作等密切相关，只有保证电力安全，才能促进经济发展，维护社会的和谐与稳定，推动我国安全、能源等战略目标顺利实现。基于此我们要提高对电力安全的关注度，这是政府安全预警预案中的重要内容，需要不断对电力安全保护体系进行优化，发挥出对电力安全的预警功能。近年来我国电网建设规模逐步增加，电网安全也备受各界关注，尤其是要保证超大规模高压输电线路的稳定，才能推动我国社会的进一步发展。

参考文献

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