输电线路安全监控系统的研究

输电线路安全监控系统的研究

秦志华

(内蒙古电力（集团）有限责任公司乌兰察布电业局)

摘要：输电线路作为电力系统的核心，输电线路的运行状态与电力系统的可靠性、安全性以及经济效益之间具有极为紧密的关联。在我国社会经济水平不断提升的带动下，电力需求量日渐提升，在此过程中，各个行业对电力资源的需求正处于持续上涨的状态。在此形式下，对供电企业的电力资源供应效果与质量的需求标准也随之提升。因此，对输电线路安全监控系统展开更为深入的研究就显得极为必要，由此才可以在确保输电线路安全运行的同时，为电力系统的安全性与经济效益的提升奠定良好的基础。

关键词：输电线路；安全监控；系统研究

现阶段，输电线路常规线路运行以及维护均会借助以预防试验以及巡查为核心的定期检修以及巡视的模式，最大限度的确保了线路设备常规运行的有效性及安全性，然而其中同样还存在着人力资源成本、物资成本较高以及设备运行效率较低等多种问题，但是因为每次定期监测工作时间相隔的较长，无法确保监测到部分动态故障问题的出现，造成导线舞动、风偏以及震动等多种发展十分迅速的故障问题出现。所以，开发成连续在线监控技术，又或者是开发出定时在线监控技术，并合理的在输电线路运维环节中所应用，创设集中监测以及控制系统，提升电力系统运行的安全性以及可靠性十分紧迫。

一、输电线路安全监控系统设计的具体需求

（1）设计需求

1、安全监控系统必须具备的功能

对于输电线路而言，其安全监控系统多数是借助传感器技术、现代网络通信技术以及嵌入式系统技术等多项技术所研发而成的新型高科技产品之一，这一系统利用无线形式对杆塔倾斜角度以及输电线路四周的温度、风速、湿度以及风向等多个气象环境参数进行全面的收集，并且对杆塔纵向以及横向具体的倾斜角度进行有效的分析以及辨识，帮助线路运行部门对全部输电线路展开高效与适当的维护。

除此之外，输电线路之中的安全监控系统的核心性能涉及到：安全监控系统接受所有传感器所发出的各类检测信息，当杆塔倾斜角度已经到达预警数值的过程中像管理部门发出与之相应的预警信号，而管理部门能够对数据信息展开查询、接收、以及发送处理，同时，输电线路安全监控系统还能够与企业主页进行有机的连接，而仪表主要借助无线网络朝着互联网对各类信息数据进行发送处理，并且安全监控系统之内的所有的信息数据都能够进行备份处理。

2、可扩展性

首先，输电线路安全监控系统必须支持同时可以对各种模拟量信号进行有效的动态扩展。其次，通讯形式的有效扩展，主要是从GPRS开始，扩展至支持短信息。

3、安全性、低功耗以及稳定性

首先，必须要确保链路具有较强的安全性与稳定性。其次，必须确保数据库具有较强的安全性，其中主要涉及到数据信息的备份以及权限管理。最后，安全监控系统应该不断降低功耗，当安全监控系统未处于工作状态时，应该时刻保持休眠状态，

4、成本管理

应该尽可能的应用更为完善与适宜的现代信息技术，对系统进行建设，由此减少软硬件的资金注入以及人力资源成本。

（2）输电线路安全监控系统设计的核心约束

1、安全监控系统性能的主要标准

对于杆塔倾斜角度的测量工作而言，输电线路安全监控系统的分辨率应该为0.01°，响应时间应该低于0.2s，里程应该为双轴±30°，而非线性而应该＜±0.2°。

2、安全监控系统的环境湿度测量

对于环境湿度的测量工作而言，其工作温度应该维系在-40℃~100℃之间，里程应该处于0%RH~100%RH之间，响应时间应该在20s之内，精确度应该为±5%RH，而分辨率应该为0.1%RH。

3、安全监控系统的环境温度测量

对于环境温度的测量工作而言，其相应时间应该维系在30s之内，里程应该处于-40℃~100℃之间，分辨率应该为0.1℃，而精确度应该为±3℃。

4、安全监控系统的风速测量

对于风速测量工作而言，其工作湿度应该处于0%RH~100%RH之间，测量范围应该处于0.5m/s~40m/s之间，分辨率应该为0.1m/s，精确度应该为1.0m/s。

5、安全监控系统的风向测量

对于风向测量工作而言，其分辨率应该高于5°，测量范围应该处于0°~360°之间，而精准度应该高于±3°。

（3）硬件要求

在对硬件展开设计的过程中，必须要对环境影响因素进行全方位的考量，最后需要确保输电线路安全监控系统可以处于-40℃~85℃之间的环境温度条件下顺利运行，并且尽量减少输电线路安全监控系统的功耗，积极强化其安全性以及稳定性。

（4）软件要求

对于软件编程语言而言，应该借助C语言进行全面编写。

二、输电线路安全监控系统的整体结构

对于输电线路安全监控系统而言，应该由数据采集运算系统、信号采集传单器、单元控制系统、蓄电池、无线MODEM、电源管理系统以及太阳能电池板等多项内容构建而成。

三、输电线路安全监控系统的设计方案

（1）杆塔倾角传感器

借助VTI企业所开发的SCA100T-D01型号的传感器芯片进行设计。这一传感器芯片单5VDC供电，最高电流耗损为6mA，检测结果主要借助电压形式予以输出，还能够借助SPI的形式以及主机接口达到这一目标。杆塔倾角测量区间应该为非线性±2mg，双轴±30°，频响8Hz~28Hz，灵敏度4V/g，由此达到输电线路的安全监控系统对杆塔倾角测量的标准需求。借助定时的形式，亦或是超额警报的形式借助短信对杆塔倾角测量的各项信息数据进行上报处理，若是横线路倾角以及纵线路倾角高于事先警报数值的时候，那么便会朝着管理部门发出与之相应的警报信息。

因为其借助电压形式所输出的最终测量成果和系统电源电压最终成正比，因此供电电压应该确保具备较强的可靠性，是从而确保可以获得更好精准性的最终测量结果，所以必须达到以下各项要求：

首先，为传感器设定一个更具可靠性的电源，以5V最为适宜。为了能够获得更为优质的性能，其电源需要维系在5V亦或是4.75V~5.25V区间达到某个特定的稳定数值。

其次，在这一传感器六脚与十二脚之中添加一个与之相应的电源滤波电容，并且，其电容应该尽可能的和十二脚十分相近。

最后，传感器电源稳压电路图应该如下图所示：

（2）风速传感器

借助EC21A型号的测风传感器。并且风速传感器输出与风速脉冲信号之间处于正比状态，其精准度应该为±（0.3+0.03×具体风速），测量区间应该为0m/s~60m/s，抗风强度应该为70m/s，分辨率应该为0.1m/s，起动风速最快不能超过0.5m/s。

（3）太阳能供电系统的方案设计

表1太阳能供电系统的方案设计

结束语：简而言之，在我国现代信息技术持续发展的影响下，社会对电力系统的传输质量以及传输效率也随之提升，在此形势下，我国输电线路安全监控系统必然会获得新一轮的发展。与此同时，怎样不断强化输电线路安全监测系统的安全性与稳定性，怎样更为高效与全面的对输电线路系统展开严格的监管与控制，精准的发现故障问题的前兆，避免输电线路出现阻断问题，逐渐变成现阶段各界人士最为关注的问题，在此影响下，输电线路安全监测的必要性愈发显著，而这也推动了输电线路安全监测管理获得了持续发展。由此表明，日后还需要不断提升对输电线路安全监控系统的研究力度，由此才能为输电线路的稳定运行奠定基础。

参考文献：

[1]张志琦.输电线路安全监控系统的研究[D].山东:山东科技大学,2011.

[2]李冰彧.输电线路视频在线监测系统建设及探讨[D].北京:华北电力大学;华北电力大学(北京),2017.

[3]邹冬超,李开红,陈宝仁.输电线路智能监测系统通信技术应用研究[J].智能电网,2014,4(01):11-15.

[4]王彬.输电线路在线监测信息传输关键技术研究[D].辽宁:大连理工大学,2016.

[5]张永谦.高压输电线路运行状态在线监测系统的研究与应用[D].北京:华北电力大学,2016.