高压电力线路在线视频监控系统工程应用及实践
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第41卷第16期电力系统保护与控制 Vol.41 No.16 2013年8月16日 Power System Protection and Control Aug.16, 2013 高压电力线路在线视频监控系统工程应用及实践
张振华
(许继日立电气有限公司,河南 许昌 461000)
摘要:以许昌110 kV付葛线路改造工程为背景,以高压电力线路在线视频监控系统在许昌电网中的应用研究为目的,设计组建许昌地区高压电力线路在线视频监控系统。通过介绍高压电力线路监控现状,研究输电线路实时监控技术,针对目前许昌电网发展中的实际需求,采用最新的EPON光传输技术以及高压感应供电等多种先进技术,组建了许昌输电线路在线视频监控系统,克服了以往的无线传输和太阳能供电等技术存在的弊端。经过测试验证,该系统较之其他视频监控系统具有明显优势,图像传输效率高,供电系统可靠稳定,具有较好的推广应用前景。
关键词:高压电力线路;视频监控;EPON;在线监控;电力
Research and application of online video surveillance system for high-voltage power lines
ZHANG Zhen-hua
(XJ Hitachi Electric Co., Ltd, Xuchang 461000, China)
Abstract: Based on Xuchang 110 kV Fu-Ge line reconstruction project, Xuchang high-voltage power transmission line online video monitoring system is designed to facilitate the study of the application of such system in Xuchang power grid. This paper introduces the current situation of high voltage power line monitoring and studies the technology of real-time monitoring of transmission line. In the light of actual needs of the development of Xuchang power grid, this paper adopts the latest EPON optical transmission technology, the high voltage induction power supply and other advanced technologies to set up an on-line video monitoring system for Xuchang power transmission line. The system overcomes the disadvantages of the traditional wireless transmission and solar power technology. The testing verifies the system has obvious advantages compared to other video monitoring systems, such as high efficiency of image transmission, reliable and stable power supply system, and good application prospects.
Key words: high voltage power line; video monitoring; EPON; online monitoring; electric power
中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1674-3415(2013)16-0149-05
0 引言
电力作为国民经济中最为重要的支柱性行业,其作用可谓举足轻重。电网的安全、高效运转对整个国民经济各行各业的正常运行都有着至关重要的影响。近些年来,随着国民经济的高速发展以及国家电网公司“统一坚强智能电网建设”的重大战略性发展,输电线路大量建设,电力网络也越来越庞大,随之而来则是电力线路路况越来越复杂,线路维护难度越来越高,巡检量极具增大,通常采用的人工路巡检模式已较难满足实际需要[1-3]。
今年,国家电网公司全面推行“三集五大”体系建设,对电网运行的各类基础设施的监控数据提出了更高的要求,高压电力线路在线实时监控显然也更为重要,以往的常规在线监测已无法满足未来智能电网和“三集五大”体系建设的要求。随着视频监控系统在电力系统中变电站内的不断实践和完善,高压电力线路在线视频监控系统也必然成为未来线路在线监测的一个重要方向。
1 高压电力线路监控现状
高压电力线路的在线监控主要包括在线采集电力线路设备运行状态参数和在线采集电力线路周围环境参量的在线监测技术。前者包括雷电在线监测和污秽在线监测等,后者包括电力线路环境及电力线路视频监控等。
高压输电线路是国家电力系统的生命线,其故障直接关乎着整个电力系统的安全稳定运行。随着国民经济的不断发展,输电线路大量建设,电网结构可谓是越来越庞大,而现在工作中通常采用的监
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控方式主要以人工巡检模式为主,人力资源需求较多,信息采集较为有限、效率相对低下。随着高压电力线路路况的复杂程度不断升高,输电线路的维护难度也越来越高,线路巡检量也随之变大,目前采用人工路巡检模式显然早已无法满足电网发展的要求[4-7]。
2 高压电力线路在线视频监控系统研究
随着通信、计算机技术,以及电力系统继电保护和自动控制技术的发展,电力行业的自动化运行水平逐步提高。目前已实现了将生产现场的设备运行状态等相关数据传送至调度控制中心,同时调度控制中心也可实现对远程的现场设备进行控制和调节,即俗称的“遥测”、“遥信”、“遥控”及“遥调”。但是,对于某些重要的电力设施,如高压输电线路,仅具备“四遥”却是远远不够的。由于调度控制中心无法直接、直观地了解现场情况,就导致输电现场因各种人为或者自然灾害事件而遭到破坏和干扰,但又没有视频资料记录,不能及时采取防范措施或对事发现场进行有效合理的追溯,从而造成无法估量的损失。由此可见,如果在“四遥”基础上增加了第五遥,即“遥视”,实现远程实时的视频监控功能,才可以从真正意义上解决电力设施的直观性监控等诸多问题。
2.1 在线视频监控系统的原理及作用
高压电力线路视频监控是通过在施工点附近、人口密集区、开发区、林区以及交通繁忙区等危险地点安装线路视频监控装置,实现实时监视、记录以上危险地点的环境情况,及时发现违章和危及线路安全运行的行为,并及时予以制止,避免造成事故[8]。另外,还可同时观察和记录线路覆冰、覆雪等过程。
高压电力线路视频监控系统可实时观测线路和杆塔本身及周边状况,同时该系统的介入对线路本身运行不构成任何影响,且有助于掌握线路和杆塔状态,对于提高高压电力线路运行的可靠性有着积极的作用。综合考虑系统成本和恶劣气象条件下(如雨、雾、覆冰等)的观看效果,仅需在高压电力线路的某些关键位置或是特殊恶劣环境条件的杆塔上安装视频监控装置,进行重点观察,做到以点盖面。
2.2 在线视频监控系统组成
高压电力线路在线视频监控系统的设计与变电站内普遍采用的视频监控系统基本一致,系统主要分三部分组成,即前端系统、传输系统和后端系统。
前端系统:主要完成监控现场音视频信号的采集、数字化、压缩编码、接入各种开关报警,提供摄像机云镜控制、射灯及警铃等接口。
传输系统:主要完成各类多媒体监控数据、控制信号、报警等数据的网络传输。
后端系统:主要完成流媒体数据的解码、数据的存储管理、控制和管理等功能,系统应用软件(如监控点视频Web浏览等)主要体现在后端系统中。
3 在线视频监控系统设计方案
3.1 系统需求背景
许昌供电系统目前拥有1座500 kV变电站、9座220 kV变电站和36座110 kV变电站,辖区覆盖5县2区,维护的110 kV及以上高压电力线路多达50余条,随着许昌电网的不断发展,电网框架仍有快速增长的趋势,给许昌电网的线路维护工作提出更高的要求。另外,由于电力线路的过快增长,线路运行的安全问题也日趋显现。
1)自然灾害日趋增多:因气候等多种因素综合造成的自然灾害目前已呈明显上升势头,雷雨、冰冻、大风、地震等不可抗拒的自然现象给电力线路的维护带来了沉重的压力。
2)人为破坏不断增加:随着线路数量的逐渐增多,维护日趋呈现跟不上步伐的趋势,导致线路、杆塔等基础设备被盗或人为破坏现象增多。
3)管理维护成本逐渐提高:随着电网框架的逐渐拉大,高压线路上需要配备大量的巡检人员,导致管理和维护成本不断提高。
4)企业发展的迫切需求:近期国电电网公司由上至下快速推进“三集五大”体系建设,电力设施集中监控迫在眉睫,作为电力系统生命线的高压电力线路首当其冲在被监控的行列。
鉴于以上诸多情况的综合出现,许昌供电公司与武汉大学强强联合,共同开发了该套高压电力线路在线视频监控系统。
3.2 系统设计原理及结构
1)前端系统
作为系统的核心,摄像机应当首当其冲位列于系统最前端,该系统采用室外用的球形机结构,整机实现真空密闭,可防止在长时间运行情况下,高压线路产生的感应电导致设备吸附灰尘,实现了终身免维护,大大减少了维护量,降低了维护成本。
设备供电更是采用了较为先进的感应供电方式,由于本系统摄像机安装在高压电力线自身上,