输电线路安全运行关键技术研究 高压输电线路安全检测系统关键技术分析

　　摘要：在一个完整的电力系统中，安全送电是最关键的环节。输电线路的安全运行才能给电力系统带来安全，给企业带来效益。文章针对高压输电线路的安全检测系统的关键技术做了浅显的探讨，主要以预防的思想为主。首先对安全检测系统总体结构方案设计进行了分析，接着探讨了系统硬件技术和系统软件技术。
　　关键词：高压输电；安全检测系统；关键技术
　　中图分类号：TM723 　 　　文献标识码：A 　　　　文章编号：1009-2374（2012）19-0126-02
　　当今世界科技发展迅猛，现代化发展的脚步日益加快，人们的生活质量也随之提高，对用电有了更高的要求。人们会要求更大的用电量，要求更安全地用电。为了满足这些生活的要求，电力系统采用了高压输电线路进行输电，然而伴随高压输电线路而来的就是其安全问题，很多地质灾害都会严重威胁高压输电线路的安全。因此高压输电线路的安全监测成为了重中之重，以下以预防的思想为主，针对高压输电线路安全监测系统的关键技术进行了分析，使线路出故障时系统能做到及时反馈监测数据，从而避免重大事故。
　　1　高压输电线路安全检测系统总体结构方案设计
　　运用高压架空输电，杆塔的地理位置、倾斜度等的采集是很关键的一个环节，高压输电线路安全监测系统就是利用传感器技术、通信技术以及嵌入式技术对杆塔的倾斜度进行在线的评估与分析，并将监测结果反馈给相关部门，让其对线路及时进行维护。此安全检测系统不仅可以接收传感器发送的数据，并在数据异常时发送警报，还能将系统与互联网连接，与企业主页接轨。使检测设备能够将检测到的数据通过网络向主页发送，系统也能够备份接收的信息。输电线路是电力系统的动脉，其运行状态直接决定电力系统的安全和效益。随着科技进步及工农业的现代化发展，人民生活水平不断提高，用电量大幅上升，对电网供电的安全性、可靠性提出了越来越高的要求。架空高压输电线路是电力系统的动脉，高压传输电缆、杆塔密布于各个角落，其运行状态直接决定电力系统的安全和效益。随着近年来煤矿的大量开采，造成形态各异的地下采空区，引起地面沉降、断裂等一系列工程地质灾害。这些采空塌陷区大多分布广、延伸远，输电线路在这些区域，轻者可造成基础倾斜、开裂、杆塔变形，重者造成基础沉陷、杆塔倾倒，严重威胁输电线路的安全运行。高压输电线路安全监测系统以预防为主的科学管理为基础，在输送电线路发生异常时，及时向管理中心汇报相关数据，就此系统的关键技术进行相关分析。输电线路安全监测系统通过各种探测器，探测到输电线的温度、湿度、风速、风向、泄漏电流、覆冰状况、视频图像或图片等数字化信息，通过GPRS/CDMA通道，上传到特高压输电线路状态在线监测监视中心，同时可通过内部网登录各种内部管理系统和调度自动化系统。
　　影响线路安全的地质环境因素有杆塔的倾斜角、周围环境的温度和湿度以及周围的风速和风向等。因此系统要用到的传感器有倾斜角传感器、风向风速传感器、温度传感器以及湿度传感器等，另外加上数据采集单元、运算单元、系统控制中心单元、电源管理单元等就组成了一个输电线路安全检测系统，其主要作用是对线路的杆塔所处的位置、周围环境以及倾斜角的状态进行实时的监控，并将有异常的数据报告给系统管理中心，使有关工作人员对异常进行及时的处理。
　　2　高压输电线路安全检测系统硬件设计技术分析
　　对于高压输电线路安全监测系统的硬件设计，我们选择AduC85单机，因为这个微处理器不仅内核性能高，而且对于标准的51代码，它能完美地兼容。这个芯片的特点是设计不太复杂，引起的噪声也比较低，可其处理速度却能高达12MIPS，因此在很多精密的仪器中使用非常广泛。在采集数据的问题上，可以使用角传感器测量杆塔的倾角情况，其测量原理是通过测量杆塔的加速度方向来判断杆塔倾角是否有变化。另外周围环境风速的测量就使用风速传感器，其测量原理是将风引起的机械转动信号经过传感器转换成电信号。整个风速信号的采集过程需要有风速传感器单元测量数据，并用整形滤波单元对采集的数据进行分析，最后还需要用光电隔离单元对分离出来的输入输出信号进行隔离，从而防止噪声干扰以及接地回路的干扰。所以，风速传感器的输出信号要通过整形滤波、光电隔离后才会被送入单片机。如果周围的环境比较差，单片机接收到信号时会将产生的较大噪声随着信号一起带入单片机，如此一来则会大大削弱系统的精确性，因此需要经过光电耦合器使输出信号和噪声干扰彼此之间隔离。至于温度传感器的工作原理是当金属导体的温度发生变化，那么它的阻值也会相应地发生变化。系统中数据的传输则是依靠我们常用的GPRS，即采用的是分组无线网络。GPRS为GSM向3G网络转变提供了有利的过渡条件，对于突发性或者间断少量性的数据输送，我们一般都会选择GPRS。目前，GPRS的传输主要是指点、多点的输送模式。在高压输送线路安全监测系统的设计中，通讯这一模块也是很重要的一部分，目前主要使用西门子公司开发的MC55模块。
　　3　高压输电线路安全检测系统软件设计技术分析
　　如今制造单片机的公司工厂越来越多，因此市场上单片机的种类十分齐全。客观来讲，C语言编程非常适用于单片机的软件开发工程，它囊括了多种编程语言的优点，功能型的库函数十分丰富，最重要的是它进行运算及编译时的速度和效率非常可观，可读性强，能够满足对该系统的硬件控制。所以，该安全控制系统选择C语言作为单片机的主要编程语言。
　　软件的设计分为三个部分，分别是数据采集、通讯以及数据处理。其中数据的采集过程是使用语言来完成的，在高压输电线路安全监测系统中主要是指电压以及频率的采集。监控系统的各个结构各个环节主要以模式化的形式展现，包含有一个主程序模块、初始化程序模块、控制程序模块、数据采集模块以及数据处理子程序模块等。其中，数据的采集、计算、处理等过程都是由主程序模块负责完成的，通过这些数据的处理求得杆塔的倾斜角以及周围环境的风速、湿度、温度等，并将监测出来的结果进行显示。
　　整个高压输电线路安全监测系统以ADUC845作为核心部分，带动外围的电路。我们在设计软件时，要保证主程序能够对每个功能模块进行调度。其实在系统运行的过程时，一旦开机，主程序便在不休止的自我循环，不曾停止，一直到系统断电。过程中，程序不可能为了等待某一个结果而停下来，它只会立刻进入另一个循环，直到能够查询到对应的处理结果，否则它将再次进入循环。对于要求能够进行周期性采集数据的系统来说，这样模块化的运行方法使得程序的执行更加精确、可靠。当主程序的初始化过程完成以后就会进入数据的实时采集阶段，例如杆塔倾角的采集、风速风向的采集以及环境温度湿度的采集等，为了加大数据的准确性，在全部数据测完一次后，程序将这些数据进行二次采集、三次采集，最后取其平均值，就这样不断的循环，从而能够获取最精确的数据。必要时，还需要通过某些控制指令对倾角、温度等相关参数进行修正。这一过程主要依靠中断服务程序，它随时都能收到计算机的控制命令，完成系统的自我检测、相关参数的修正以及数据的输出等工作。
　　综上所述，输电线路是整个供电系统的经脉，输电是否安全决定着人们能否安全用电。在电力系统中，输电线路的规模巨大，覆盖的面积也比较大，因此，其监测点的数量自然也很多，因为我们对输电线路的安全问题十分重视，加强故障的防范、保证电力运行过程中的安全是我们尤为关注的环节。
　　参考文献
　　[1]　张志建，王培松，王玮．论电网的安全形势以及输电线路保护措施[J]．广东科技，2007.
　　[2]　武小林．电力输电线路安全运行的探讨[J]．应用能源技术，2006，（10）.
　　[3]　张志健，王培松，王玮．论电网安全形势以及输电线路保护措施[J]．广东科技，2007.
　　作者简介：钟桂生（1982-），男，广东茂名人，广东电网公司云浮供电局电气助理工程师，研究方向：电力技术培训。
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