輸電線路導(dǎo)線舞動遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)

1、第13卷第2期Vol . 13No . 2重慶電力高等專科學(xué)校學(xué)報Journal of Chongqing Electric Power College2008年6月Jun . 2008輸電線路導(dǎo)線舞動遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)黃華勇, 陳正宇, 熊蘭112(1. 重慶市電力公司江津供電局, 重慶402260;2. 重慶大學(xué)輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點實驗室, 重慶400044【摘要】為獲得輸電線路導(dǎo)線舞動的基本數(shù)據(jù), 研究一種由監(jiān)測單元、GPRS 網(wǎng)絡(luò)、I nternet 網(wǎng)以及監(jiān)控中心組成組成的輸電線路導(dǎo)線舞動遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。介紹系統(tǒng)構(gòu)成、技術(shù)特點、軟件功能和實驗效果。【關(guān)鍵詞】舞動, 輸電線,

2、實時監(jiān)測, GPRS【中圖分類號】T M73; T M755【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 10082(2030引言, 發(fā)生機(jī)理非常復(fù)雜, 迄今還沒有被普遍接收的機(jī)理學(xué)說1, 23, 4, 監(jiān)控中心主機(jī)監(jiān)護(hù)軟件處于后臺工作模式, 對每一個監(jiān)測單元進(jìn)行信息收集及控制工作, 服務(wù)器對每個采集終端采集到電力線狀況信息進(jìn)行處理 。, 特別是線路采用分裂導(dǎo)線后, 增添了子導(dǎo)線間相互影響的因素, 問題更趨復(fù)雜。導(dǎo)線舞動的影響因素研究主要來源于現(xiàn)場的相關(guān)數(shù)據(jù), 故而, 導(dǎo)線舞動監(jiān)測技術(shù)在舞動研究中具有重要地位, 通過監(jiān)測, 可以掌握舞動發(fā)生的范圍、頻度、以及易于舞動的氣象、地形條件, 監(jiān)測又是驗證防舞動設(shè)計計算理論、確定

3、防舞動方案以及防舞動效果的重要手段。輸電線舞動遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用實時監(jiān)護(hù)原理, 監(jiān)測輸電線舞動時現(xiàn)場的氣候條件、獲取舞動圖像信息, 實時地遠(yuǎn)程監(jiān)測高電壓輸電線的舞動情況, 通過無線網(wǎng)絡(luò)由監(jiān)護(hù)中心計算機(jī)保存, 實時分析在各種天氣條件下的舞動特點和規(guī)律, 為舞動理論研究提供第一手資料, 為電力部門的運行提供可以參考的技術(shù)手段。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1系統(tǒng)構(gòu)成及原理整個系統(tǒng)由監(jiān)測單元、GPRS 網(wǎng)絡(luò)、I nternet 網(wǎng)以及監(jiān)控中心組成, 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。在每桿塔上安裝一臺監(jiān)測分機(jī), 隨時監(jiān)測導(dǎo)線的舞動以及周圍環(huán)境參數(shù), 每個監(jiān)測單元采集到現(xiàn)場信息, 使用GPRS 網(wǎng)絡(luò)和I nternet 網(wǎng)作為信息傳輸

4、媒介傳送收稿日期:2008202225當(dāng)接收到某桿塔發(fā)送來的信息時, 激活監(jiān)護(hù)軟件, 監(jiān)控人員可及時了解信息內(nèi)容及圖像, 監(jiān)護(hù)軟件結(jié)合現(xiàn)場圖像、環(huán)境參數(shù)自動分析輸電線的舞動情況, 并確定發(fā)生舞動的線路位置、時間, 及時通知巡檢人員, 用于及時發(fā)現(xiàn)電力線異常運行狀況, 避免事故發(fā)生。第2期黃華勇等:輸電線路導(dǎo)線舞動遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)212監(jiān)測分機(jī)監(jiān)測分機(jī)主要由攝像機(jī)(攝像頭、支架 、溫/濕度傳感器、風(fēng)向/風(fēng)速傳感器、嵌入式計算機(jī)、無線通信模塊和太陽能蓄電池構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)如圖2所示 。為了有效地保證圖像數(shù)據(jù)的實時傳輸, 系統(tǒng)中圖像質(zhì)量由彩色轉(zhuǎn)為黑白圖像, 并采用了數(shù)字編碼壓縮技術(shù)(MPEG4視頻壓縮格式

5、, 降低了傳輸容量, 使用GPRS 方式傳輸320240黑白圖像, 經(jīng)過壓縮后的平均傳輸速率可達(dá)到24幀/秒。而一1般高壓電線舞動頻率在03Hz 之間, 這樣可以滿足要求。在監(jiān)測終端采用Modem 串口控制GPRS 模塊實現(xiàn)遠(yuǎn)程通信, 其與I nternet , 能提供比現(xiàn)有; , GPRS 引入。GPRS , 傳輸成本。3監(jiān)測中心監(jiān)測分機(jī)安裝在桿塔上10米處, 檢測現(xiàn)場當(dāng)時的溫度、濕度以及測量距地10米處的地面風(fēng)的速度及方向值, 與事先設(shè)定的條件進(jìn)行比較。當(dāng)氣候條件惡劣到設(shè)定條件時, 立即啟動監(jiān)測攝像機(jī), 收集現(xiàn)場圖像, 并將其與氣候條件參數(shù)通過通信網(wǎng)絡(luò)傳送到中心監(jiān)測服務(wù)器上。中心監(jiān)測服務(wù)器

6、工作人員也可以指定對某個地點的監(jiān)測, 進(jìn)行遠(yuǎn)程控制攝像機(jī)、并記錄當(dāng)前情況進(jìn)行離線分析。溫/濕度及風(fēng)向/風(fēng)速傳感器采用智能化傳感器5, 其標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)被編成相應(yīng)的程序存入校準(zhǔn)存儲器中, 在測量過程中可對相對值進(jìn)行自動校準(zhǔn)。測量的溫/濕度及風(fēng)向/風(fēng)速數(shù)據(jù)作為啟動攝像機(jī)的依據(jù)以及作為判斷輸電線舞動狀況的依據(jù)。為了使整個裝置在寒冷的天氣下保持不凍結(jié), 在傳感器支架處設(shè)置了微熱裝置, 當(dāng)溫度低于4度時, 啟動微熱裝置。嵌入式處理器采用AT ME L 公司的AT91R M9200處理器為核心, 其工作主頻為180MHz, 具有強(qiáng)大的實時監(jiān)測和網(wǎng)絡(luò)通信能力, 一方面完成對溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速的數(shù)據(jù)采集及處理,

7、 當(dāng)滿足設(shè)定條件時, 啟動攝像機(jī)進(jìn)行線路狀況的拍攝, 另一方面, 進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的處理、圖像壓縮、進(jìn)而通過GPRS 模塊進(jìn)行通訊。監(jiān)測分機(jī)整體功耗小, 采用太陽能蓄電池供電, 可以確保野外的長期工作。監(jiān)測中心建立起專家系統(tǒng), 對圖像、氣候參數(shù)進(jìn)行綜合分析, 提供分析輸電線舞動的參考依據(jù)。專家系統(tǒng)采用B r ower/Sever結(jié)構(gòu), 在監(jiān)測中心安裝一臺中心視頻監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器, 該系統(tǒng)配合S QL2000數(shù)據(jù)庫, 主要完成現(xiàn)場圖像接收、用戶登錄管理、優(yōu)先權(quán)的分配、控制信號的協(xié)調(diào)、圖像的實時監(jiān)測、錄像的存儲、檢索、回放、備份、恢復(fù)等。視頻解碼器將數(shù)字視頻還原成模擬圖像, 工作人員可以選擇操作臺微機(jī)作

8、為監(jiān)測終端, 對全部線路狀況信息集中調(diào)用監(jiān)測, 利用I E 瀏覽器可隨時隨地依據(jù)權(quán)限查看到所需要的畫面, 實現(xiàn)多畫面實時監(jiān)測, 遠(yuǎn)程控制攝像機(jī)等操作。系統(tǒng)的設(shè)計采用基于優(yōu)先權(quán)的多任務(wù)系統(tǒng)設(shè)計模式。采集終端通過GPRS 和I nternet 傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù), 并將數(shù)據(jù)保存在服務(wù)器上, 同時向數(shù)據(jù)庫管理模塊添加相應(yīng)的記錄; 控制系統(tǒng)中各個任務(wù)的優(yōu)先級, 當(dāng)突發(fā)事件發(fā)生時, 能夠通知系統(tǒng)優(yōu)先處理該任務(wù); 管理Sever 端的數(shù)據(jù)文件的相關(guān)信息, 用于瀏覽器訪問時查找相關(guān)數(shù)據(jù); 定時啟動優(yōu)先權(quán)控制模塊中的緊急任務(wù)掃描線程, 處理緊急事件。4試驗與運行結(jié)果分析首先利用該系統(tǒng)在實驗室進(jìn)行模擬試驗, 模擬了

9、3米高的桿塔, 桿塔之間距離5米, 將監(jiān)測分機(jī)安裝在桿塔頂端, 攝像角度對準(zhǔn)“輸電線”, 人為晃22重慶電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報第13卷動“輸電線”進(jìn)行了拍攝和“現(xiàn)場氣候”數(shù)據(jù)的測量, 監(jiān)測軟件顯示的氣候數(shù)據(jù)及圖像數(shù)據(jù)一切正常。另外, 在江津110k V 雙溪11號桿塔進(jìn)行了初步實驗, 由于該桿塔為水泥桿塔, 將監(jiān)測分機(jī)安裝在水泥桿塔的鋼箍處, 距地面約15米處。通過便攜式電腦的現(xiàn)場控制, 調(diào)節(jié)攝像云臺于不同的角度進(jìn)行了拍攝, 分別選擇了攝像頭視線與線路成斜角, 提供了整個導(dǎo)線舞動概貌; 調(diào)節(jié)拍攝角度指向桿塔另一端塔頭, 展示導(dǎo)線可能的側(cè)向運動。由于, 當(dāng)時環(huán)境變化穩(wěn)定, 分析數(shù)據(jù)及圖像, 未見導(dǎo)

10、線舞動, 測試效果比較明顯 。(d 圖可以看出, 圖像識別軟件繪從圖3(b 、制出的導(dǎo)線檢測線(白色斜線 與圖片中的導(dǎo)線完全吻合, 達(dá)到了該系統(tǒng)精度要求。5結(jié)論本文針對輸電線路導(dǎo)線舞動問題, 為獲得有關(guān)輸電線路導(dǎo)線舞動的基本數(shù)據(jù), 對輸電線路導(dǎo)線舞動的遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了研究。通過GPRS 網(wǎng)絡(luò)與I nternet , 為掌, , 為預(yù)防, 。由于系統(tǒng)中, 當(dāng)滿, 監(jiān)測分機(jī)才和監(jiān)控中心進(jìn)行交互, 因此運行成本低。目前, 該系統(tǒng)已應(yīng)用在重慶市電力公司江津供電局。參考文獻(xiàn):1王麗新, 楊文兵, 楊新華等. 輸電線路舞動的有限元分析J .華中科技大學(xué)學(xué)報, 2004. (3 .2趙作利. 輸電線路導(dǎo)線

11、舞動及其防治J .高電壓技術(shù),2004. (2 .3李惠宇, 羅小莉, 于盛林. 一種基于GPRS 的配電自動化系統(tǒng)方案J .電力系統(tǒng)自動化, 2003, (24 .4王云, 賈清寒, 胡曉龍. 基于無線網(wǎng)的配電變壓器監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用J .電力系統(tǒng)自動化, 2002, (16 .圖3電纜檢測實驗結(jié)果(白色矩形框為檢測區(qū)域,白色斜線為檢測結(jié)果標(biāo)注5李艷杰, 高成臣, 文彬. 微型風(fēng)速風(fēng)向傳感器研制J .傳感器技術(shù), 2003, (3 .L ong D ist ance M on itor i n g System on Ga llop i n g of Conductor of Tran s m i

12、ssi on L i n eHUANG Hua 2yong , CHE N Zheng 2yu X I O NG lan112(1. J iangjin Power Supp ly Bureau, Chongqing 402260, China; 2. State Key Laborat ory of PowerTrans m issi on Equi pment &Syste m Security and Ne w Technol ogy ofChongqing University, Chongqing 400044, China Abstract:A l ong -distance monit oring syste m on gall op ing of conduct or of trans m issi on line consisting of monit o 2ring unit, GPRS, internet net w ork, supervisi on center t o constitute is researched, which is t o obtain data of gall o 2p ing of conduct or . T