输电线路防外力破坏监测系统研究

薛雅亮

摘要：近年来，输电线路受到外力破坏，对电网安全运行造成了严重威胁。解决这一问题的关键是研制出防止外力损伤的装置。摘要根据外力损伤的类型，研究分析了我国输电线路外力损伤的现状及监测技术在各种防止外力损伤监测装置中的应用， 对相关的技术特点进行了讨论， 提出了综合监测的模型。

关键词：外力破坏；监测系统；输电线路。

导言：电网是国民经济发展的基础，输电线路是电网的重要组成部分。随着电网结构的发展和完善，输电线路的建设也得到了长足的发展。然而，输电线路容易受到人为因素和外力的破坏，而传统的人工定期巡检和24小时值班的方式效率低、费时费力，无法及时预防和停止。因此，开发高效稳定的输电线路外力损伤预防监测系统对有效遏制外力损伤事故具有极其重要的作用。

1 防外力破坏监测系统模型

1.1 监测系统基本模型

为防止外力破坏事故，需建立一套集远程监控、智能分析、事件记录、自动预警等功能为一体的智能监测系统。其中，微控制单元（Microcontroller Unit，MCU）可进行A/C转换，图像、视频信号分析处理。探测器、摄像机将采集到的信号转换为模拟信号后，由MCU将信号转换为数字信号，并进行进一步的分析处理，最后通过无线网络传输到监控系统。监控系统将对前端设备接收到的数据和数据库中存储的数据进行综合分析，同时存储数据。根据数据比对结果，监测中心可以判断是否发生或将发生外力破坏事故，以及事故发生的地点、相应的塔线、时间等情况，采取相应的喊话报警、维护人员报警等措施。

1.2 检测部分设计

检测部分由红外三鉴探测器、摄像机和警示器构成，用于智能侦测、现场告警及图像采集。

（1）红外三鉴探测器用以实现输电线路附近外力隐患的侦测与智能分析，将微波、被动红外和人工智能化技术相结合，它相互补充，以保证最可靠的检测效果，防止误报；利用计算方法分析人体的具体运动，区分人体的具体运动和各种误差信息。在检测到潜在的危险后，探测器将智能地重新确认报警信号，并根据实际入侵者的行为调整阈值。利用微波电路可以分析人体的具体运动过程，进一步确定是否是人体的异常运动。

（2）摄像机完成视频信号的采集，支持远程进行实时或触发式视频查看和现场照相。

（3）警示器用于播放中心站监控人员的现场喊话，一旦分析发现有大型设备或人员闯入，就可在线检查输电线路周围实时图像，通过远程控制的方式对输电线路现场进行警示，防止安全隐患事故的发生。

1.3 MCU模块设计

MCU模块选用LPC1768芯片，其操作频率达100MHz，相比于ARM7而言，速度快近1/3，而功耗不足ARM7的3/4。同时，芯片面积更小，更易于集成，可实现无线、串口等功能，兼具数据接收、数据分析及数据上传等功能。

2防外力破坏技术分析

2.1红外线探测技术

红外线探测技术主要是对人为造成的外力破坏进行监测。是一种利用红外线探头完成探测工作的防外力破坏监测系统。它能够对外界的红外辐射进行收集， 而当收集到的红外辐射温度出现变化时， 红外探头上的红外感应源就会释放电荷， 而被红外线探测装置感应到的信号就会被传输出去。一般来说，在采用红外探测技术时，由于声控系统主要采集传输线保护区内的声音信号，可能会产生一定的偏差，所以在使用红外探测技术时，会配合声控探测系统，增强对传输线的外力保护和监测能力影响监测质量。目前，由于新技术的出现和应用，语音检测技术的应用范围逐渐缩小，并逐渐处于被淘汰的阶段。

2.2雷达监测技术

雷达监测技术主要是利用雷达探测器对输电线路的外力破坏进行监测，雷达监测技术的最大优点就是可以对大范围的输电线路进行准确监测，并且雷达探测器的灵敏度比较高，综合各方面因素来讲这是一种十分优质的防外力破坏监测系统。然而，雷达监测技术主要是一种预警系统。在监测输电线路的外力损伤时，主要是根据激光的传输时间来监测高压线路磁声的变化。这样就可以达到高压线和物体之间的距离。如果物体与传输线的距离超过预设距离，监控系统会发出报警声，方便工作人员及时处理。

2.3视频监控技术

视频监控技术是一种比较新型的外力损伤监测技术，主要由前端智能处理装置和多种检测装置组成。视频监控技术结合了摄像机监控和一些传感器检测器，弥补了摄像机监控的盲区，提高了监控质量。并且因为传感探测器的灵敏度和可靠性更高，极大的提高了对外力破坏监测结果的准确性。在输电线路运行过程中应用视频监测技术，能够实现对输电线路的全天候实时监控，尤其是对盗窃线路零件和设备的行为进行警报和记录，能够保证对不法分子进行相应处罰。在实现远程监控的同时，根据数据处理技术对线路监控情况进行分析，工作人员还可以根据分析结果对线路中的问题和隐患进行排除，保证输电线路运行的稳定和安全。

2.4微波感应监测技术

微波感应监测技术主要是对针对盗窃线路配件的外力破坏行为进行的一种监测系统。微波感应系统可以对输电线路周围不超过10米的移动物体进行探测，并将探测到的信号传输至监控终端实现远程监控。然而，盗窃输电线路附件时，会产生较大的噪声，影响监测效果。因此，为了使微波感应检测技术得到更广泛的推广，有必要改进和创新外力损伤监测技术，消除监测过程中的噪声，促进外力损伤监测系统的发展。

3 防外力破坏系统模型

从当前来看，我国在运用防外力破坏的监测技术后，取得的效果比较良好，有一部分的检测装置已经开始广泛地应用。防外力破坏的监测系统综合模型。

3.1防外务破坏监测系统的工作流程

各种雷达探测器和传感器，会将采集到的信号转化成模拟信号，A/D电路能够将预处理模拟信号转换成数字信号，MCU分析和处理收到的信号，然后，通过无线网络GSM/GPRS再传送到监控中心，对于传来的信息，监控中心综合地进行处理， 将要发生的外力破坏的杆塔线路和位置以及时间等进行确定，一是拨打95598，对需要及时处理的外力伤害报警，然后安排维修人员撤离；二是对即将发生的人身外力伤害，通过语音提示进行警示劝导教育，为维修人员争取时间，用摄像机捕捉并记录现场，为以后的处理提供现场证据。

3.2外力损伤监测系统综合模型组成

该模型采用多种雷达、传感器和摄像机对输电线路的外力损伤进行监测。系统主要分为三个部分：第一部分是由各种摄像机和传感器、雷达探测器、GSM/GPRS和单片机组成的扩展部分。电源监控系统可以由太阳能电池板和电池组成，保证系统的连续供电， 通信系统GSM/GPRS不进行工作时，处于休眠的状态， 致使通信设备降低电能的消耗和使用的寿命延长；第二部分由数据库和监控中心组成， 监控系统将从监控分机处所接收的现场数与储存在数据库中的输电线路属性的数据结合起来，综合地进行分析，致使事故处理的方案及策略得以有效地确定，同时，数据库将传来的实时数据进行储存；第三，一部分是执行部分，当95598接到报警的通知后，根据实际的情况，就会安排合适人员去现场进行处理[8]。

结束语

综上所述，抗外力损伤装置的成功研制和广泛应用，大大减少了外力输电线路事故的发生，从而保证了输电线路设备的可靠性和安全性，具有良好的经济效益和社会效益。

参考文献

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