高压输电线路视频监测系统的探讨

高压输电线路视频监测系统的探讨

摘要：随着电网容量的不断壮大，对输电线路的运行监测也越来越困难，输电线路运行状态和故障的隐患与电网安全稳定运行的矛盾渐渐凸显。本文根据作者多年的工作经验对高压输电线路视频监测系统进行以下几方面的分析。

关键词：输电线路,在线监测,系统设计

1输电线路运行监测方法的发展状况

人工巡视是使用最久的输电线路巡视方法，随着输电线路规模的不断扩大，这种传统的巡线模式已经远远跟不上输电线路安全生产的需要。部分地区采用直升机进行空中巡视，但其成本较高，且对局部特殊地形很难达到需要的巡视精度。

随着网络技术的发展，对输电线路运行维护的研究越来越多地采用智能化技术。通过先进的无线通信传输技术，结合前端采集单元实时监控电力输电线路与杆塔运行状态，并进行综合分析和预警。

2本文研究的主要内容

为提高输电可靠性和自动化水平，研究开发了高压架空输电线路视频在线监测系统。绝缘子泄漏电流、雷击故障定位和安防红外探头信号形成自组网络并整合统一成网际协议信号，为后续项目实施扩容作准备。

3架空线路视频在线监测系统的设计

3.1系统设计

高压架空输电线路视频在线监测系统由多个装设在输电线路杆塔上的线路终端设备和1个线路监控主站构成。LTU 与线路监控主站之间通过无线路由器接入供电局现有光纤通信网络的综合数据网，实现数据传输。高压架空输电线路视频在线监测系统的结构如图1所示。

应用软件遵循规范化、模块化的原则，按照数据服务层、数据业务处理层和人机界面层3层次软件模型进行设计。系统应用平台提供面向专业的数据采集和处理、图形和报表的输出、Web服务、监视、报警、查询、维护等自动化系统基本应用软件服务。系统软件平台运用专家模型进行分析和风险评估，子系统对气象、覆冰、线温、雷电、污闪和工况等数据自动进行分析和预报，满足行业规范和应用要求。设计时充分考虑系统的扩充性和兼容性，将长期规划与现实需求统一考虑，在实用的前提下力求先进，并便于扩充和升级。

3.2系统主要功能

高压架空输电线路视频在线监测系统具有如下功能：杆塔防盗;杆塔和线路通道危险点实时视频监控;红外热像探测;绝缘子污秽(泄漏电流)监测;闪络定位监测;微气候和风偏监测;输电线路舞动和覆冰监视;有良好的开放性，根据用户实际需要配置监测功能;以组态方式灵活配置监控画面、系统参数和运行参数，方便维护、使用和升级;采用图形、表格和曲线等形式显示输电线路实时运行状态和历史趋势;在专家知识库的支持下，自动对各类数据进行综合分析，给出输电线路相关状态评价结果，实现故障报警;通过Web和手机实现信息发布。

3.3系统主要组成模块

3.3.1LTU

LTU可实现数据自动采样、处理、保存和传送，其基本配置有摄像机(红外网络高速球)、绝缘子表面泄漏电流传感器(典型配置3个，最多支持同时配置6个)、绝缘子分布电压传感器(典型配置3个，最多支持同时配置6个)、杆塔接地线电流传感器(1个)、温度和湿度传感器(1套)、风力传感器(1套)、声音振动传感器(1套)、耐压保护及隔离单元、数据采集及高速信号处理单元、数据存储单元、主控单元核心控制器、无线路由器、太阳能电池及电源管理单元。

3.3.2线路监控主站

线路监控主站主要由通信服务系统、数据库、监控管理系统、专家系统、画面编辑系统和Web服务器组成，通过通信服务系统采集、积累历史数据，利用专家系统分析数据及其变化趋势，评价绝缘子和线路运行状态，必要时通过监控管理系统发出报警信号。

3.3.3传输通道

由于输电线路一般建在荒山野外，如果通过公网(如中国移动通信网、中国联合网络通信网)传输信号，则信号非常弱或者根本没有。另外，对于有信号覆盖的地域，租用公网信道费用较高，信息安全得不到保障，而且需要与运营商协调通信维护问题，一般难以找到好的信道。

目前，电网光纤通信网发展迅速，江苏电网已建设光缆线路约2500km，并覆盖各级网络和地区，新建光缆以24芯、36芯为主，光通信设备的传输容量达到2.5GB，各变电站已接入企业综合数据网。遍布于电网的光纤通信网络是本文的基础光纤网络，监控点的监测信息接入

输电线路铁塔和变电站的无线路由器上，然后利用现有的光纤通信网络传输至线路监控主站，实现监控现场的高清实时图像显示。

4架空输电线路视频在线监测系统的开发

4.1通信规约

输电线路在线监测终端与主站系统通信的一般约定、数据帧格式、控制字定义及格式、数据结构和传输规则，适用于高压架空输电线路在线预警系统。

4.2硬件

4.2.1无线路由器

采用Azalea公司的MRS2000型无线网状网路由器(内嵌无线局域网鉴别和保密基础结构安全协议)，其具备独特的双载频设计，适用于网络边缘节点和对单节点无线容量要求不高的广覆盖部署中。分别采用2.4Gbps和5.8Gbps速率进行了半年多的传输试验，距离分别为9.2km 和28km，试验结果表明该设备采用5.8Gbps速率时干扰较小，图像传输质量较好。

4.2.2红外网络高速球

为配合无线路由器，摄像机选用远红外高速球与视频服务器合于一体的网络高速球，输出为IP网络数字视频高清图像信号。

4.3数据库

采用标准化的数据库，实现对监测终端采集数据和测点配置信息等数据的统一存储，其中线路-杆塔模型与地理信息系统共用，终端及其传感器的信息与前置系统共用。考虑系统持续建设后可能出现数据采集

点多、间隔时间短从而导致大量数据频繁更新的情况，以及客户端查询数量多的压力，采用实时数据库与历史数据库相结合的存储方式。

4.4接口

根据有关规约和规范，实现了高压架空输电线路视频在线监测系统与覆冰计算分析软件、输电线路GIS、生产管理系统、雷电定位系统、调度自动化系统等的联接。主要通过数据库直接共享、数据库间接共享可扩展置标语言数据文件格式、本地交换数据文件、Web服务交换数据文件、文件传送协议服务交换数据文件等多种基本接口方案实现数据的交换。

5总结与展望

推广高压架空输电线路视频在线监测系统的使用，可实时监测线路运行情况，及时发现和处理线路异常情况，有效地解决预防外力破坏、防盗报警、防污闪报警和故障跳闸定位报警等问题，实现智能化、三维视频化的运行维护监控与监测，提高巡视维护质量，实用性高，在输电线路运行维护方面具有广泛的应用前景。

输电线路的管理正从传统粗放式向精细化转变，随着检测技术和计算机技术的不断发展，输电线路状态检修也将不断地成熟和完善。实施高压架空输电线路视频在线监测系统，实现了设备现场数据的积累，有利于准确掌握输电线路健康状态和运行风险，从而最大程度地提高了设备运行维护和检修等水平，为建设安全高效的输电线路运维决策指挥平台奠定了基础。