摘要：　隨著電網(wǎng)容量的不斷壯大，對輸電線路的運行監(jiān)測也越來越困難，輸電線路運行狀態(tài)和故障的隱患與電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的矛盾漸漸凸顯。本文根據(jù)作者多年的工作經(jīng)驗對高壓輸電線路視頻監(jiān)測系統(tǒng)進行以下幾方面的分析。

　　關(guān)鍵詞：輸電線路,在線監(jiān)測,系統(tǒng)設(shè)計

　　1　輸電線路運行監(jiān)測方法的發(fā)展狀況

　　人工巡視是使用最久的輸電線路巡視方法，隨著輸電線路規(guī)模的不斷擴大，這種傳統(tǒng)的巡線模式已經(jīng)遠遠跟不上輸電線路安全生產(chǎn)的需要。部分地區(qū)采用直升機進行空中巡視，但其成本較高，且對局部特殊地形很難達到需要的巡視精度。

　　隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，對輸電線路運行維護的研究越來越多地采用智能化技術(shù)。通過先進的無線通信傳輸技術(shù)，結(jié)合前端采集單元實時監(jiān)控電力輸電線路與桿塔運行狀態(tài)，并進行綜合分析和預(yù)警。

　　2　本文研究的主要內(nèi)容

　　為提高輸電可靠性和自動化水平，研究開發(fā)了高壓架空輸電線路視頻在線監(jiān)測系統(tǒng)。絕緣子泄漏電流、雷擊故障定位和安防紅外探頭信號形成自組網(wǎng)絡(luò)并整合統(tǒng)一成網(wǎng)際協(xié)議信號，為后續(xù)項目實施擴容作準備。

　　3　架空線路視頻在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

　　3.1　系統(tǒng)設(shè)計

　　高壓架空輸電線路視頻在線監(jiān)測系統(tǒng)由多個裝設(shè)在輸電線路桿塔上的線路終端設(shè)備和1個線路監(jiān)控主站構(gòu)成。LTU 與線路監(jiān)控主站之間通過無線路由器接入供電局現(xiàn)有光纖通信網(wǎng)絡(luò)的綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。高壓架空輸電線路視頻在線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　應(yīng)用軟件遵循規(guī)范化、模塊化的原則，按照數(shù)據(jù)服務(wù)層、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理層和人機界面層3層次軟件模型進行設(shè)計。系統(tǒng)應(yīng)用平臺提供面向?qū)�業(yè)的數(shù)據(jù)采集和處理、圖形和報表的輸出、Web服務(wù)、監(jiān)視、報警、查詢、維護等自動化系統(tǒng)基本應(yīng)用軟件服務(wù)。系統(tǒng)軟件平臺運用專家模型進行分析和風(fēng)險評估，子系統(tǒng)對氣象、覆冰、線溫、雷電、污閃和工況等數(shù)據(jù)自動進行分析和預(yù)報，滿足行業(yè)規(guī)范和應(yīng)用要求。設(shè)計時充分考慮系統(tǒng)的擴充性和兼容性，將長期規(guī)劃與現(xiàn)實需求統(tǒng)一考慮，在實用的前提下力求先進，并便于擴充和升級。

　　3.2　系統(tǒng)主要功能

　　高壓架空輸電線路視頻在線監(jiān)測系統(tǒng)具有如下功能：桿塔防盜;桿塔和線路通道危險點實時視頻監(jiān)控;紅外熱像探測;絕緣子污穢(泄漏電流)監(jiān)測;閃絡(luò)定位監(jiān)測;微氣候和風(fēng)偏監(jiān)測;輸電線路舞動和覆冰監(jiān)視;有良好的開放性，根據(jù)用戶實際需要配置監(jiān)測功能;以組態(tài)方式靈活配置監(jiān)控畫面、系統(tǒng)參數(shù)和運行參數(shù)，方便維護、使用和升級;采用圖形、表格和曲線等形式顯示輸電線路實時運行狀態(tài)和歷史趨勢;在專家知識庫的支持下，自動對各類數(shù)據(jù)進行綜合分析，給出輸電線路相關(guān)狀態(tài)評價結(jié)果，實現(xiàn)故障報警;通過 Web和手機實現(xiàn)信息發(fā)布。

　　3.3　系統(tǒng)主要組成模塊

　　3.3.1　LTU

　　LTU可實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采樣、處理、保存和傳送，其基本配置有攝像機(紅外網(wǎng)絡(luò)高速球)、絕緣子表面泄漏電流傳感器(典型配置3個，最多支持同時配置6個)、絕緣子分布電壓傳感器(典型配置3個，最多支持同時配置6個)、桿塔接地線電流傳感器(1個)、溫度和濕度傳感器(1套)、風(fēng)力傳感器(1套)、聲音振動傳感器(1套)、耐壓保護及隔離單元、數(shù)據(jù)采集及高速信號處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、主控單元核心控制器、無線路由器、太陽能電池及電源管理單元。

　　3.3.2　線路監(jiān)控主站

　　線路監(jiān)控主站主要由通信服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、監(jiān)控管理系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、畫面編輯系統(tǒng)和 Web服務(wù)器組成，通過通信服務(wù)系統(tǒng)采集、積累歷史數(shù)據(jù)，利用專家系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)及其變化趨勢，評價絕緣子和線路運行狀態(tài)，必要時通過監(jiān)控管理系統(tǒng)發(fā)出報警信號。

　　3.3.3　傳輸通道

　　由于輸電線路一般建在荒山野外，如果通過公網(wǎng)(如中國移動通信網(wǎng)、中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng))傳輸信號，則信號非常弱或者根本沒有。另外，對于有信號覆蓋的地域，租用公網(wǎng)信道費用較高，信息安全得不到保障，而且需要與運營商協(xié)調(diào)通信維護問題，一般難以找到好的信道。

　　目前，電網(wǎng)光纖通信網(wǎng)發(fā)展迅速，江蘇電網(wǎng)已建設(shè)光纜線路約2500km，并覆蓋各級網(wǎng)絡(luò)和地區(qū)，新建光纜以24芯、36芯為主，光通信設(shè)備的傳輸容量達到2.5GB，各變電站已接入企業(yè)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)。遍布于電網(wǎng)的光纖通信網(wǎng)絡(luò)是本文的基礎(chǔ)光纖網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控點的監(jiān)測信息接入輸電線路鐵塔和變電站的無線路由器上，然后利用現(xiàn)有的光纖通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至線路監(jiān)控主站，實現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場的高清實時圖像顯示。

　　4　架空輸電線路視頻在線監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)

　　4.1　通信規(guī)約

　　輸電線路在線監(jiān)測終端與主站系統(tǒng)通信的一般約定、數(shù)據(jù)幀格式、控制字定義及格式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和傳輸規(guī)則，適用于高壓架空輸電線路在線預(yù)警系統(tǒng)。

　　4.2　硬件

　　4.2.1　無線路由器

　　采用Azalea公司的 MRS2000型無線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器(內(nèi)嵌無線局域網(wǎng)鑒別和保密基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全協(xié)議)，其具備獨特的雙載頻設(shè)計，適用于網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點和對單節(jié)點無線容量要求不高的廣覆蓋部署中。分別采用2.4Gbps和5.8Gbps速率進行了半年多的傳輸試驗，距離分別為9.2km 和28km，試驗結(jié)果表明該設(shè)備采用5.8Gbps速率時干擾較小，圖像傳輸質(zhì)量較好。

　　4.2.2　紅外網(wǎng)絡(luò)高速球

　　為配合無線路由器，攝像機選用遠紅外高速球與視頻服務(wù)器合于一體的網(wǎng)絡(luò)高速球，輸出為IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻高清圖像信號。

　　4.3　數(shù)據(jù)庫

　　采用標準化的數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對監(jiān)測終端采集數(shù)據(jù)和測點配置信息等數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲，其中線路-桿塔模型與地理信息系統(tǒng)共用，終端及其傳感器的信息與前置系統(tǒng)共用。考慮系統(tǒng)持續(xù)建設(shè)后可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集點多、間隔時間短從而導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)頻繁更新的情況，以及客戶端查詢數(shù)量多的壓力，采用實時數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的存儲方式。

　　4.4　接口

　　根據(jù)有關(guān)規(guī)約和規(guī)范，實現(xiàn)了高壓架空輸電線路視頻在線監(jiān)測系統(tǒng)與覆冰計算分析軟件、輸電線路 GIS、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、雷電定位系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)等的聯(lián)接。主要通過數(shù)據(jù)庫直接共享、數(shù)據(jù)庫間接共享可擴展置標語言數(shù)據(jù)文件格式、本地交換數(shù)據(jù)文件、Web服務(wù)交換數(shù)據(jù)文件、文件傳送協(xié)議服務(wù)交換數(shù)據(jù)文件等多種基本接口方案實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。

　　5　總結(jié)與展望

　　推廣高壓架空輸電線路視頻在線監(jiān)測系統(tǒng)的使用，可實時監(jiān)測線路運行情況，及時發(fā)現(xiàn)和處理線路異常情況，有效地解決預(yù)防外力破壞、防盜報警、防污閃報警和故障跳閘定位報警等問題，實現(xiàn)智能化、三維視頻化的運行維護監(jiān)控與監(jiān)測，提高巡視維護質(zhì)量，實用性高，在輸電線路運行維護方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　輸電線路的管理正從傳統(tǒng)粗放式向精細化轉(zhuǎn)變，隨著檢測技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，輸電線路狀態(tài)檢修也將不斷地成熟和完善。實施高壓架空輸電線路視頻在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了設(shè)備現(xiàn)場數(shù)據(jù)的積累，有利于準確掌握輸電線路健康狀態(tài)和運行風(fēng)險，從而最大程度地提高了設(shè)備運行維護和檢修等水平，為建設(shè)安全高效的輸電線路運維決策指揮平臺奠定了基礎(chǔ)。