便携式输电线路带电巡视系统设计

沈鑫，张林山

(云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明 650217)

1 系统结构和功能

输电线路便携式带电巡视系统由视频图像采集发射终端、视频图像接收处理终端和绝缘杆3个部分。视频图像采集发射终端主要作用是通过装备在伸缩式绝缘杆上的微型摄像模块拍摄输电线路的情况，并由无线通信模块将图像数据送回地面，从而实现对输电线路的带电巡视。视频图像接收处理终端接收、处理和存储视频图像采集发射终端发来的图像数据。本系统采用2.4 GHz无线传输方式来传输数字视频图像。

图1 系统总体结构图

2 视频图像采集发射终端实现

发射终端分为3 个模块，视频采集模块，控制模块和发射模块，其中控制模块主要由SAA7113 视频解码芯片和DM642 主控芯片组成，发射模块由无线收发芯片nRF24L01 和天线两部分组成。

图2 视频图像采集发射终端设计框图

视频解码芯片SAA7113 实现数字视频图像的采集和初始化，无线收发芯片nRF24L01 实现数字视频图像的短距离无线发射。视频图像采集发射终端将摄像机采集到的模拟视频图像解码成数字视频图像，按照H.264 标准压缩后由nRF24L01 无线收发芯片完成发射。

视频图像采集发射终端软件工作流程如图3所示。

图3 视频图像采集发射终端软件工作流程图

3 视频图像接收处理终端实现

视频图像接收处理终端主要组成部分是无线接收模块、单片机控制模块、串行口通信模块、电源稳压模块、上位机界面显示模块等。通过无线接收模块将发射端发射的数字视频图像再经过串口传送给微控制器，微控制器经过简单的处理后，将数据通过串行通信接口传给上位机，解码部分也由上位机来完成，在上位机通过软件设计来实现对接收到的数字视频图像进行实时性的处理。视频图像接收处理终端软件工作流程如图4 所示。

图4 视频图像接收处理终端设计框图

4 电磁兼容设计

4.1 系统级电磁兼容设计

高压输电线路是一个复杂的电磁环境，其干扰源包括:自然电磁干扰源，如大气层噪声、雷电、太阳异常电磁辐射以及宇宙射线等;高压输电线电磁场干扰，如高压静电场、磁场以及电晕放电干扰等。解决措施主要是屏蔽与接地，即采用不同材料的电和磁的良导体，对电场和磁场进行分级多重屏蔽。

终端机的屏蔽主要是通过金属屏蔽体。对于电场，采用金属屏蔽体即可。对于有低频和高频之分的磁场，采用两重屏蔽，用铝盒作为终端机板卡的屏蔽，而用不锈钢密封盒作为系统屏蔽。

系统的地级和机壳与铁塔接通，通过铁塔，将地级引入大地。这样，当有雷击时，瞬态电流会通过铁塔将电流引入大地，从而保证设备的安全。

4.2 板卡级电磁兼容设计

为了抑制外界耦合干扰(例如从天线、电缆耦合的干扰信号)，在电缆、天线接口处使用瞬变干扰吸收器件起到保护板卡接口的作用，并使用滤波器进一步降低接口处引入干扰的可能性。

在软件部分也采取了抗干扰设计措施。通过设置看门狗，使系统避免因为程序指针受干扰出现错误而导致的系统程序失控。对叠加在输入模拟信号的干扰信号，通过数字滤波的方法(限幅滤波法、中位值滤波法等)来滤除干扰。

5 结束语

本文设计的便携式输电线路带电智能巡视系统体积小、重量轻、便于携带，方便各类野外地形下巡视线路时使用，也适合带电线路不下塔检查，避免了因停电检修造成的经济损失，能有效解决目前输电线路巡视及检修中存在的问题。

［1］胡栋，刘峰，朱秀昌.实时多模式无线视频传输原型系统的实现［J］.通信学报，2006，27 (10):106－112.

［2］钱照明，程肇基.电力电子系统电磁兼容设计基础及干扰抑制技术［M］.浙江大学出版社，2000.