输电线路防外力破坏预警技术的研究

1、 输电线路防外力破坏预警技术的研究 摘要：社会的进步及经济的发展需要以电力基础作为支撑，建设电力网络的速度也需要不断加快，但是当输电线路出现故障时，将会严重影响建设电力工程的速度。致使输电线路出现故障的原因主要有系统故障、外力破坏及自然灾害，在以上三个原因当中，外力破坏是致使输电线路出现故障的一个最为常见的原因。外力破坏对于输电线路的稳定运行造成了不良影响，也为用电安全埋下了隐患。对此，本文分析了输电线路出现外力破坏故障的原因及预防与治理外力破坏的对策。关键词：输电线路；预警技术；防外力破坏技术1输电线路防外力破坏预警技术及实现输电线路防外力破坏预警系统主要面临两方面的问题：一方面，大型机械设

2、备在施工时具有位置不固定的特点，需要预警系统能够有效判断出吊臂距离输电线的距离；另一方面，由于施工场地距离电力部门监控中心较远，当出现危险预警时需要现场作业员和电力企业均能查看预警信息，需要实现远程监控和智能预警。基于上述问题研发了输电线路防外力破坏预警系统，包括智能检测、智能预警和远程监控等关键技术，其中智能检测解决了大型机械设备吊臂距离输电线的距离问题，智能预警实现了本地预警和远程报警，远程监控实现了对施工现场设备的远程监控。下面从输电线路防外力破坏预警系统的预警原理和系统组成展开论述。1.1预警原理。输电线路防外力破坏预警系统的基本原理是通过检查架空输电线路在空间产生的电场强度，通过算法

3、计算出测量点与导线之间的距离。相对于入侵的物体，运行中的输电线路中的任意一相可以看成无线长直导线。架空输电线路的工频电场是一种准静态场，工频电场由电压产生。球形工频电场检测传感器采用球形电容检测感应电压的方法来检测电场，一维球形传感器的结构如图1所示，将一个空心金属球壳切割成两部分，通过绝缘物质将两个半球连接在一起，并在两个半球中间并联一个测量电容，两个半球分别构成了传感器的两个电极。对球形电容传感器进行电路分析，球形电容传感器等效为电压源，测量电容等效为负载。1.2系统组成。输电线路防外力破坏预警系统包括检测装置、报警装置、后台管理系统和监控app。检测装置安装在大型机械设备吊臂的顶端，报警

4、装置安装在操作室内，通过低功耗无线射频进行数据交互，检测装置和报警装置具有体积小、重量轻、功耗低和安装方便的特点。检测装置获取大型机械设备的机械臂顶端的电场数据，并通过算法计算出检测装置距离输电线的距离，通过低功耗无线射频将距离数据发送到报警装置，报警装置对距离数据进行处理分析，根据检测装置距离输电线路的距离范围进行不同等级的声光报警，提醒作业人员注意设备的操作。同时通过gps网络将报警信息发送到后台服务器。工作人员可以通过后台管理系统进行报警状态查看。监控app能够接收报警信息的实时推送，便于电力工作人员进行报警定位和采取事故应急预案。2 输电线路防外力破坏监测技术通过输电线路雷达防外力破坏

5、监测技术的研究，为日后线路防外力破坏的工作提供有效的辅助，系统采用标准化通讯协议与系统结构，并引用国内外在相关传感技术的最新科学成果，具有先进性、开放性、可扩展性，为了使线路尽可能延长检修周期，研究预测输电线路遭受外力的潜在性的故障方法是很有必要的。输电线路雷达防外力破坏监测技术通过视频技术以及雷达技术的原理研究，进而应用到系统硬件软件设计。2.1 视频监测技术。如果直接利用摄像机安装在输电线路塔杆上，在摄像头工作时容易受到外界光线变化等干扰。因此，需要找到适合的模型建立方法来准确的对现场情况进行监测。对于目前存在的光流法、背景差分法以及帧间差分法等监测方法均有其优缺点。在进行对比比较之后，发

6、现高斯建模法拥有它特有的优点，较为适用与本系统的设计与应用。对于光流法来说，它可以检测出目标的存在，但是却有着计算较为复杂，无法实时监测的缺点。帧间差分法的原理是对视频图相帧进行运算，并获取运动目标信息。这种方法对环境有较好的适应性，但是不能完整的提取信息。背景差法可以解决帧间差法的问题，提取完整的信息，但是受环境影响大。高斯模型背景建模法是较为完备的，受外界影响较小，可以提取出目标完整信息的一种方法。2.2 雷达监测技术。雷达监测动态目标的原理是通过发射无线电的方法检测和发现动态目标的位置以及它们的运动速度。雷达探测器可以通过发射装置发射出电磁信号，经过转换功能传输至天线，之后天线将能量发送

7、至空气当中，形成一束比较窄的波束向前传播，当该电磁波遇到监测区域内的物体目标时，会产生反射，此时雷达天线又可以捕捉到空气中的回波，回波中存在大量的信息，经转换功能传输至接收机，此时，带有信息的回波就传输至处理器中心，从而计算、分析出目标的信息。因此，回拨信号许通过信号处理单元提取信息，并输送至显示器，显示器可以直接显示出目标物体的方向，位置以及距离等信息。在测量目标距离的过程中，电磁波信号从发射开始至接收到回波的时间，称为延迟时间。3 防外力破坏的技术方法3.1 采用视频化监测装置，及时制止外破隐患在外破易发区段，安装视频化在线监测装置，有工作人员专门值班进行观察，发现外破隐患，立即通知巡视人

8、员前往，能够节省人力，有效制止外破隐患。有的实时视频在线监测装置，可将实时图像发送到手机端，便于巡视人员在工作过程中发现外破隐患，直接从现场前往，节约路程时间。3.2 安装故障寻址装置，快速查找故障点一旦发生跳闸事故，立即组织人员进行故障巡视，但往往需要一定的时间才能找到故障点，进行处理，恢复送电。安装故障寻址装置，在故障发生后，能够缩小巡视范围，缩短巡视时间，不但适于外破跳闸，对其他情况的事故也能快速查找故障点，进行故障抢修。3.3 建立相应的输电线路隐患规则标准对于输电线路受到外力引起的破坏，相关电力负责部门要建立一套比较科学完整的程序和标准。在实地调研分析的基础上，对不同地区、不同地段的

9、线路隐患标准做出一定的区分。通过这种比较有效的标准程序划分，有利于更精确地采取措施，提高输电线路保护工作的准确性、及时性。输电线路外部隐患工作指引要有明确的隐患等级、职责分工、管理内容与措施：外部隐患等级：对可能造成外力破坏的隐患可分类为紧急、重大、一般共三类。职责分工：主要是管理部门内部处理事件的横向联系沟通机制的分工，明确部门、班组所应负责的管理工作及管理职责。管理内容与措施：主要是外部隐患管理工作流程，包括计划编制、外部隐患发现、登记、报告、受理分析、整治、检查验收、归档及分析总结、绩效考核等闭环管理环节。输电线路外部隐患标准库：具体应以设备类别、隐患部位、电压等级、隐患表象、隐患原因、隐患类别、严重等级、提级管理共八类进行划定。其中，隐患表象要清晰已进入的相应距离，形成划定界线。严重等级以紧急、重大、一般三类来划定；提级管理要提出在什么情况下需提级或降级进行管理。4 结语外力破坏容易致使输电线路出现运行故障，且发生此类故障的频率较高，外力破坏对于电网及输电线路所造成的危害也较为严重，因此，预防与治理输电线路当中的外力破坏现象，具有的意义重大。本文以笔者的实践经验作为研究的基础，分析了输电线路出现外力破坏故障的原因及对策，经现场应用，发现防治对