输变电工程电磁环境分析及实时监测系统设计

李静

【摘要】当前我国的国民经济已经进入了发展的关键时期，其中各行各业的发展以及人们生活水平的不断提升对于电力资源的需求数量也呈现出一个直线上升的趋势。再加之我国的国土面积较为广大，幅员辽阔，使得电力资源的传输范围较广，传输距离也是相对较长，这种情况下输变电工程的作用就得到了最为充分的发挥，在这项工程中电压的等级和输送电力以及距离呈现出一个正比例关系，但其却不可避免产生一定的电磁影响，为了确保人们对于电磁环境有一个正确全面的认识，就需要做到将这部分电磁信息向公众实时展示，这就需要一个实时监测系统的帮助。本文先从电磁环境以及相应的环境影响剖析入手，并在文后提出了一种实时监测系统各个环节的设计方案。

【关键词】输变电工程  电磁环境分析  实时监测系统设计

一、当前输变电工程中电磁及其相关环境因素分析

在工频电场以及磁场的数值限制上，我国的生态环境部将这个数值的极限值定在4k V/m以及100 μT上，这两个数值和国际上其他国家的限制，显得十分严格。在我国当前的输變电工程使用频率最高的电压等级就是110Kv。工频电场强度及工频磁感应强度与变压器电压等级、输电线路的杆塔高度、杆塔模块、导线型号、导线对地高度、输电线路载流量等众多因素有关，经查阅大量检测机构对国内变电站、高压输电线路的电磁环境监测结果，变电站厂界及输电线路在无雨、无雾、无雪天气条件下工频电场强度及工频磁感应强度均能维持在较低水平。即使电磁环境整体能够较稳定且可满足国家要求的在居民区及非居民区的限值要求，但不同的环境下，工频电场强度及贡品磁感应强度仍会发生相对较大幅度的变化，因此为实时了解电磁环境的变化规律，本文将根据现有研究总结归纳电磁环境实时检测系统中各个环节的设计方案。

二、电磁环境实时监测系统各个环节设计方案

（一）硬件设施的具体设计方案

（1）实时数据采集系统的设计方案。这个数据采集系统是必须要保证采集数据的精准程度以及传输之后的数据精准度。 系统中的传感器需要做到将电场以及磁场的监测数据传输到相应的DSP处理器中进行相应的处理工作。在数据的传输过程中则需要采用相应光纤通讯方式，DSP处理器把系统传感器经过检测得到的电磁场数据进行事先预设的算法处理之后就能够得到监测点的工频电场以及磁场感应值，在处理完成之后，将资格测量得到的数据和处理器的处理器时间两项数据做到对应的保存。

（2）所用驱动电源的设计方案。在这种监测系统如果使用电源线的直接供电方式就会使得传感器产生一个较大的引入误差，这个引入误差的诞生的主要来源就是供电导线自身的静电感应现象。也正因此，针对供电导线需要做出相应的多端隔离方式，将电缆自身对于测量单元的干扰程度降至最低。这个电源系统主要包括了交流电压的输入端、AC/DC的转换端、滤波端、电池组、电路电压以及温度检测单元、电流电压的隔离处理单元以及DSP和充电隔离者几部分组成。前四者可以集体包含在主电路中，主要的功能就是负责将输入进来的交流电转换成蓄电池自身工作所需的直流电。后四者就是控制回路的一部分，主要就是负责实现自动的充放电以及物理隔离，同时这也最为核心的部分。

（3）对应支架的设计方案。使用非磁性防感应的支架的主要目的就是将外界的一些固定装置接入后对测量实际结果的影响做大最为有效的屏蔽。并且这类型支架自设也有着诸如耐高温以及较好的防水性能等等优点。除此之外，在其内部同时也具备着相应的导流层，可以实现和空气的有效对流，对于其中各个封闭性质零部件的散热有着十分良好的效果，很好将因为自身的长时间户外高温工作导致的系统自身发热致使对整体运行的稳定性以及精准程度，做到最大程度上保障系统运行的可靠性。

（二）对应软件系统的设计方案

软件自身需要具备的要素主要包括系统界面、开始按钮、传感器的初始化、数据的读取、电磁场数据的相应切换、数据正常性的判断、历史数据的调出以及二次判断、数据的写入、数据的上传以及显示、最后的数据刷新显示。软件系统启动之后通过控制器实现对外部设施的初始化工作，其中的数据刷新显示频率基本需要控制在10秒之内，数据的对应保存刷新率控制在5分钟之内。已经存储完成的数据如果需要进行读取或者是发送工作则需要使用中断的方式予以进行，一旦进入数据的传输工作环节时，这个时候的是系统就会自动对中断信号予以检测。并同时开展和数据传输相关的操作程序之中，并且在进行数据传输工作的同时针对数据的采集以及现实工作也需要同步进行，并通过系统中的网络端口将其传送到相应的网络平台中来进行接下来的网络发布以及分析工作等等。除此之外，当整体系统进入工作状态之后，主控制器需要针对传感器自身的电源状态做到实时监测，一旦检测到电量过低的情况，就需要第一时间内将微时控开关予以关闭进行相应的充电操作。

三、总结

输变电工程对于电力资源的输送有着极为重要的意义。同时其自身也会产生相应的电磁场，为了让人们对于电磁场数据做到及时全面的了解，再加之电磁场数据在一些情况下会产生极值的变化，本文就从数据采集、驱动电源、防护支架选用以及软件系统等四个方面提出了相关的实时监测系统设计方案。

参考文献：

[1]冯智慧，宋春燕，张广洲，何德，胡大栋，毛西吟，陈拥军.基于分布式多层体系的输变电工程电磁环境智能实时监测系统[J].中国电力，2016，（01）.

[2]白晓春，谢连科，吴健，赵亚林，冯智慧.基于移动便携终端的输变电工程环境敏感区电磁环境智能监测系统应用[J].中国水运（下半月），2019，（06）.