摘要：　隨著電網容量的不斷壯大，對輸電線路的運行監測也越來越困難，輸電線路運行狀態和故障的隱患與電網安全穩定運行的矛盾漸漸凸顯。本文根據作者多年的工作經驗對高壓輸電線路視頻監測系統進行以下幾方面的分析。

　　關鍵詞：輸電線路,在線監測,系統設計

　　1　輸電線路運行監測方法的發展狀況

　　人工巡視是使用最久的輸電線路巡視方法，隨著輸電線路規模的不斷擴大，這種傳統的巡線模式已經遠遠跟不上輸電線路安全生產的需要。部分地區采用直升機進行空中巡視，但其成本較高，且對局部特殊地形很難達到需要的巡視精度。

　　隨著網絡技術的發展，對輸電線路運行維護的研究越來越多地采用智能化技術。通過先進的無線通信傳輸技術，結合前端采集單元實時監控電力輸電線路與桿塔運行狀態，并進行綜合分析和預警。

　　2　本文研究的主要內容

　　為提高輸電可靠性和自動化水平，研究開發了高壓架空輸電線路視頻在線監測系統。絕緣子泄漏電流、雷擊故障定位和安防紅外探頭信號形成自組網絡并整合統一成網際協議信號，為后續項目實施擴容作準備。

　　3　架空線路視頻在線監測系統的設計

　　3.1　系統設計

　　高壓架空輸電線路視頻在線監測系統由多個裝設在輸電線路桿塔上的線路終端設備和1個線路監控主站構成。LTU 與線路監控主站之間通過無線路由器接入供電局現有光纖通信網絡的綜合數據網，實現數據傳輸。高壓架空輸電線路視頻在線監測系統的結構如圖1所示。

　　應用軟件遵循規范化、模塊化的原則，按照數據服務層、數據業務處理層和人機界面層3層次軟件模型進行設計。系統應用平臺提供面向專業的數據采集和處理、圖形和報表的輸出、Web服務、監視、報警、查詢、維護等自動化系統基本應用軟件服務。系統軟件平臺運用專家模型進行分析和風險評估，子系統對氣象、覆冰、線溫、雷電、污閃和工況等數據自動進行分析和預報，滿足行業規范和應用要求。設計時充分考慮系統的擴充性和兼容性，將長期規劃與現實需求統一考慮，在實用的前提下力求先進，并便于擴充和升級。

　　3.2　系統主要功能

　　高壓架空輸電線路視頻在線監測系統具有如下功能：桿塔防盜;桿塔和線路通道危險點實時視頻監控;紅外熱像探測;絕緣子污穢(泄漏電流)監測;閃絡定位監測;微氣候和風偏監測;輸電線路舞動和覆冰監視;有良好的開放性，根據用戶實際需要配置監測功能;以組態方式靈活配置監控畫面、系統參數和運行參數，方便維護、使用和升級;采用圖形、表格和曲線等形式顯示輸電線路實時運行狀態和歷史趨勢;在專家知識庫的支持下，自動對各類數據進行綜合分析，給出輸電線路相關狀態評價結果，實現故障報警;通過 Web和手機實現信息發布。

　　3.3　系統主要組成模塊

　　3.3.1　LTU

　　LTU可實現數據自動采樣、處理、保存和傳送，其基本配置有攝像機(紅外網絡高速球)、絕緣子表面泄漏電流傳感器(典型配置3個，最多支持同時配置6個)、絕緣子分布電壓傳感器(典型配置3個，最多支持同時配置6個)、桿塔接地線電流傳感器(1個)、溫度和濕度傳感器(1套)、風力傳感器(1套)、聲音振動傳感器(1套)、耐壓保護及隔離單元、數據采集及高速信號處理單元、數據存儲單元、主控單元核心控制器、無線路由器、太陽能電池及電源管理單元。

　　3.3.2　線路監控主站

　　線路監控主站主要由通信服務系統、數據庫、監控管理系統、專家系統、畫面編輯系統和 Web服務器組成，通過通信服務系統采集、積累歷史數據，利用專家系統分析數據及其變化趨勢，評價絕緣子和線路運行狀態，必要時通過監控管理系統發出報警信號。

　　3.3.3　傳輸通道

　　由于輸電線路一般建在荒山野外，如果通過公網(如中國移動通信網、中國聯合網絡通信網)傳輸信號，則信號非常弱或者根本沒有。另外，對于有信號覆蓋的地域，租用公網信道費用較高，信息安全得不到保障，而且需要與運營商協調通信維護問題，一般難以找到好的信道。

　　目前，電網光纖通信網發展迅速，江蘇電網已建設光纜線路約2500km，并覆蓋各級網絡和地區，新建光纜以24芯、36芯為主，光通信設備的傳輸容量達到2.5GB，各變電站已接入企業綜合數據網。遍布于電網的光纖通信網絡是本文的基礎光纖網絡，監控點的監測信息接入輸電線路鐵塔和變電站的無線路由器上，然后利用現有的光纖通信網絡傳輸至線路監控主站，實現監控現場的高清實時圖像顯示。

　　4　架空輸電線路視頻在線監測系統的開發

　　4.1　通信規約

　　輸電線路在線監測終端與主站系統通信的一般約定、數據幀格式、控制字定義及格式、數據結構和傳輸規則，適用于高壓架空輸電線路在線預警系統。

　　4.2　硬件

　　4.2.1　無線路由器

　　采用Azalea公司的 MRS2000型無線網狀網路由器(內嵌無線局域網鑒別和保密基礎結構安全協議)，其具備獨特的雙載頻設計，適用于網絡邊緣節點和對單節點無線容量要求不高的廣覆蓋部署中。分別采用2.4Gbps和5.8Gbps速率進行了半年多的傳輸試驗，距離分別為9.2km 和28km，試驗結果表明該設備采用5.8Gbps速率時干擾較小，圖像傳輸質量較好。

　　4.2.2　紅外網絡高速球

　　為配合無線路由器，攝像機選用遠紅外高速球與視頻服務器合于一體的網絡高速球，輸出為IP網絡數字視頻高清圖像信號。

　　4.3　數據庫

　　采用標準化的數據庫，實現對監測終端采集數據和測點配置信息等數據的統一存儲，其中線路-桿塔模型與地理信息系統共用，終端及其傳感器的信息與前置系統共用。考慮系統持續建設后可能出現數據采集點多、間隔時間短從而導致大量數據頻繁更新的情況，以及客戶端查詢數量多的壓力，采用實時數據庫與歷史數據庫相結合的存儲方式。

　　4.4　接口

　　根據有關規約和規范，實現了高壓架空輸電線路視頻在線監測系統與覆冰計算分析軟件、輸電線路 GIS、生產管理系統、雷電定位系統、調度自動化系統等的聯接。主要通過數據庫直接共享、數據庫間接共享可擴展置標語言數據文件格式、本地交換數據文件、Web服務交換數據文件、文件傳送協議服務交換數據文件等多種基本接口方案實現數據的交換。

　　5　總結與展望

　　推廣高壓架空輸電線路視頻在線監測系統的使用，可實時監測線路運行情況，及時發現和處理線路異常情況，有效地解決預防外力破壞、防盜報警、防污閃報警和故障跳閘定位報警等問題，實現智能化、三維視頻化的運行維護監控與監測，提高巡視維護質量，實用性高，在輸電線路運行維護方面具有廣泛的應用前景。

　　輸電線路的管理正從傳統粗放式向精細化轉變，隨著檢測技術和計算機技術的不斷發展，輸電線路狀態檢修也將不斷地成熟和完善。實施高壓架空輸電線路視頻在線監測系統，實現了設備現場數據的積累，有利于準確掌握輸電線路健康狀態和運行風險，從而最大程度地提高了設備運行維護和檢修等水平，為建設安全高效的輸電線路運維決策指揮平臺奠定了基礎。