架空输电线路防外力破坏系统的应用研究

李东阳+高阳+吴伟晴

摘 要：本文从系统原理及系统整体框架出发，构建输电线路外力破坏监测、预警系统，实现对外力破坏隐患点进行实时、远程监测，及时掌握隐患点的施工情况，当影响输电线路安全运行时，远程发出预警信息并通过短信及时告知线路运维人员，以便及时制止外力破坏行为。

关键词：预警；在线监测；架空线

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.156

1 系统原理

前端装置电源方面采用了感应取电和高性能电池相结合的供电方式。数据采集采使用高精度雷达测距和三位加速度传感器测倾角以及高精度温度传感器测量导线温度的方式。主控板收集完所有相关参量后，结合判定模型确定进入监视区域种类，得出结果值后上送至后台系统，通讯方面我们采用了低功耗GPRS或3G模块向监测中心发送数据[1-2]。

前置系统中安装于现场的智能监控装置，具有多目标识别跟踪、危险行为判别、干扰事件过滤、危险告警事件追溯、记录存档等实时智能监控功能；其安装于现场的智能监控装置，当判定现场发生外力破坏危险事件时，自动触发现场声光报警，并向用户PC/MP端发送告警信息。在网络故障的情况下，保存监测与告警信息，当网络连通后，应及时补传未上报的告警信息，前置机系统中的智能监控装置通过网络远程自动更新前端系统软件，按照主站系统要求上传“心跳”报文[3-5]。

2 整体架构

2.1 前端雷达监测采集单元

其内部有对地扇形区域监测雷达、空间三维重力加速度传感器、电池系统、线上取电单元等组成。对地雷达实时采集扇形区域内的各项运动参数，因为现场可能会因为导线舞动和弧垂变化，造成对地垂直距离的测量发生偏移，针对此情况，系统采用三维度重力加速度传感器，计算其发生的偏移角度，计算垂直和水平距离，准确定位物体位置以及高度参数。其供电系统完全采用线上单元取电，由电流互感器采集实时变动电流，通过电流控制系统，平稳电流输入单元电池内，完成储电，由电池完成单元供电。线上单元内加入了导线测温传感器，实时与运动参数一起输入给塔上监测分机，采用短波形式与分机进行交互，完成线上采集汇总输送。

2.2 雷达触警联动现场喊话与警灯

由于雷达装置在现场部署时正对地面，其监控区域属于扇形区域，在两级杆塔之间可以涉及的范围几乎全部涵盖。以现场情况分析，如果监测区域仅限于两级塔之间的垂直范围，造成的结果将是，即使發现异常状况，事故也已经发生，如塔吊机械挂到线路后，雷达触发报警为时已晚。所以基于此类状况，要起到预防作用，必须物体在未到达垂直范围时就要监测并产生喊话和警灯警示。系统在前端设计时采用了三块雷达，三者分工明确，组成监测前中后三个范围，其中前后为斜面监测，三块雷达之间的夹角预示其监控视角，可根据现场实际情况进行自由设置达到最佳监视。当物体移动至前后雷达监视区域时，装置捕获到斜面测量距离，通过斜面与垂直夹角，迅速计算出物体的垂直高度，通过预警判定模型得出即将出现的危险，如果超过安全距离，判定模块会迅速将预警信息发送至集中控制单元，单元将信号快速联动发送至前端喊话与警灯装置，警示装置以声音和灯光震慑现场，起到预防作用，如果入侵物体仍旧坚持通过垂直区域，标志事故已发生。通知给运行专工的报警信息分为两种，一为物体进入预警区域但事故未发生，二为物体突破预警区域事故已发生。

2.3 前端监测分机

与监测中心进行交互，执行上位机系统发送的控制指令，升级算法模型；同时接收采集单元发来的数据，经过分析、处理将数据发送到监测中心服务器。具有多参数预警等功能，实现了现场实时监测数据的采集、就地单元处理、声光结合告警、以及对前端系统控制和管理等功能。

2.4 监测中心后台系统

测中心和客户MP端，采用B/S架构，集成了大容量高速访问的数据库系统、WEB发布和管理系统和彩信报警系统，具有多参数预警等功能。实现了现场实时音视频数据的采集、告警及状态等信息的呈现。以及对前端系统控制和管理等功能。

2.5 工程安装部署

由于部分外力入侵的发生地点和原因不具有规律性和唯一性，所以前端监测单元可根据现场需要，及时调整监视位置，可以调节视频监视预置位，可以方便重新部署监视位置，有可能后台软件部分也需要进行重新部署。

所以项目考虑前端采集单元安装设置的便捷性，如摄像机、监测分机拆卸需尽量方便直接，在安装位置发生改变后，后台系统进行简单设置即可满足新位置的监测要求。

3 结论

本文中的系统采用标准化通讯协议与系统结构，并引用国内外在相关传感技术的最新科学成果，具有先进性、开放性、可扩展性。

参考文献：

[1]黄新波，张晓伟，李国倡，刘家兵，张烨.输电线路在线监测技术在青藏联网工程中的应用[J].高电压技术，2013（05）：1081-1088.

[2]刘兴平，陈民铀.一种配电变压器绕组变形故障的在线监测新方法[J].电力系统保护与控制，2013（12）：20-26.

[3]王德文，阎春雨.变电站在线监测系统的一体化建模与模型维护[J].电力系统自动化，2013（23）：78-82+113.

[4]王红亮，黄新波，王宏，朱永灿，方寿贤.智能变电站电容型设备介质损耗在线监测IED设计[J].高压电器，2012（01）：1-6+16.

[5]杜林，李欣，司马文霞，席世友，杨庆，袁涛.110kV变电站过电压在线监测系统及其波形分析[J].高电压技术，2012（03）：535-543.