弓廣帥

摘要：為實現(xiàn)架空輸電線路交跨距離的監(jiān)測，設(shè)計了一種架空輸電線路交跨距離下自動檢測系統(tǒng).其硬件設(shè)計包括微控制模塊、帶電狀態(tài)檢測設(shè)計、電源模塊設(shè)計;軟件設(shè)計包括無線通信的雙接電路設(shè)計、在線監(jiān)測系統(tǒng)建立.通過實驗論證得出，架空輸電線路交跨距離自動檢測系統(tǒng)進(jìn)行輸電線路具體運(yùn)轉(zhuǎn)時，時間大大縮短，大大提高了其可行性與實效性.

關(guān)鍵詞：架空;輸電線路;交跨距離;自動檢測

中圖分類號：TM726.3 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：1673-260X（2019）05-0071-03

由于社會經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，人們對電網(wǎng)的認(rèn)知也在不斷發(fā)生著變化，另一方面，全國各地對電力使用的需求也正在不斷的擴(kuò)張[1].所以，我國為了切實滿足以及規(guī)劃各個省市地方對電力使用的需要，國家整體配電網(wǎng)的承載力也在不斷上升，電網(wǎng)的接電、輸電以及配電規(guī)模也變得更加復(fù)雜和多樣化.架空輸電線路作為國家電力網(wǎng)絡(luò)的組成部分之一就越發(fā)顯得格外特殊，它不單單是向社會和人們輸送電力的紐扣，而且它的具體運(yùn)轉(zhuǎn)情況與電力網(wǎng)絡(luò)的安全度也密不可分.特別是在城鄉(xiāng)電力網(wǎng)絡(luò)布局的規(guī)劃和建設(shè)使用方面，因為農(nóng)村環(huán)境的特殊性，以及考慮到居民居住環(huán)境不統(tǒng)一等一系列的影響原因，所以在構(gòu)建國家電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方面主要是以架空輸電線路為主.架空輸電線路在國家整體電力系統(tǒng)中占據(jù)重要地位[2].架空輸電線路運(yùn)轉(zhuǎn)情況的良好與否，會對國家整體電力系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)帶來極其重要的影響.伴隨我國社會經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和進(jìn)步，國家關(guān)于電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的步伐也在不斷加快，架空輸電線路的總長度也在逐漸增加，對此，有關(guān)架空輸電線路的維護(hù)困難程度也在逐漸加大.

1 架空輸電線路交跨距離自動檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計

1.1 微控制模塊

如今，在眾多STM902系列的功能控制模塊之中，基于以ARM Cortex-M9為中心的STM902系列的48位閃電存儲微控制器具備了功能完整、價格低廉、損耗比較低以及易于上手操作和開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)等特點[3].消費(fèi)者在選擇范圍上可以有針對性地考慮低成本的系統(tǒng)，以及其自身更新的腳本個數(shù)，從源頭上降低了系統(tǒng)損耗，同時在統(tǒng)計規(guī)劃和引導(dǎo)的中斷系統(tǒng)等方面也有著比較明顯的優(yōu)勢.比較而言，考慮到系統(tǒng)設(shè)計中提及的某些內(nèi)容以及開發(fā)要求，這種具備Cortex-M902運(yùn)載內(nèi)核、比較低的損耗效率、最大程度地集成功能以及高速便捷的開發(fā)手段等微控制器便成為我們最佳的選擇.STM902F102C0T1的具體結(jié)構(gòu)和特征如下：48MHZ的工作頻率[4];同時具有高達(dá)50K字節(jié)的SRIM和72K或148K字節(jié)的閃電存儲控制模擬器;基本電壓穩(wěn)定為2.0-4.2V;低功率的損耗意味著其具備睡眠狀態(tài)、待機(jī)狀態(tài)以及關(guān)機(jī)狀態(tài)和后備儲存器以便供電;通道DMA模擬器另一方面也可以支持外置設(shè)定時間或數(shù)據(jù)模塊的變換等;多達(dá)100個便捷I/O口;具備串聯(lián)雙線調(diào)試接口等多種模式;多達(dá)十個定時處理器能夠最大限度地滿足系統(tǒng)要求;十個不同功能發(fā)揮出來的通信端口等.而微控制器的接口鏈接圖如圖1所示.

另外，以STM902為中心的微控制器處理系統(tǒng)，就需要實時對人工控制部位進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試和初始化等操作.表1所示的就是更新下載手段下的腳本連鏈接順序.

1.2 帶電狀態(tài)檢測設(shè)計

帶電狀態(tài)檢測設(shè)計直接設(shè)定在系統(tǒng)塔臺上距離電源線路路徑最佳化的鐵架上，位于系統(tǒng)塔臺上平掛電路的絕緣導(dǎo)體的終端，也就是系統(tǒng)塔臺兩邊的邊緣單位的鐵器上，設(shè)置的時候就不需要進(jìn)行停電準(zhǔn)備了.帶電狀態(tài)檢測設(shè)計支持現(xiàn)存狀態(tài)下從250kV到l000kV直流電和交流電線路的綜合架空輸電線路部分的帶電情況非碰觸式檢查[5].其儀器外部構(gòu)件主要是由外包裝、電池和非碰觸式檢驗電路L部分組建而成，這當(dāng)中電路單位是由負(fù)責(zé)執(zhí)行非碰觸式搜集線路帶電情況下功能實現(xiàn)與手持終端彼此間無線通信兩個部分組建而成.因為這種設(shè)備是需要長時間放在野外系統(tǒng)塔臺上面的，而有關(guān)電池的更換就比較麻煩.所以國家整體電路的系統(tǒng)設(shè)計必須完全采取功耗比較低的元器構(gòu)件，并在時空規(guī)定的程度內(nèi)盡可能地選擇那些容量比較大的電池[6].帶電狀態(tài)檢測設(shè)計是一種嶄新的智能電力狀態(tài)檢測設(shè)備，它不需要直接和高壓線路碰觸，就可以利用高壓電線周圍的電力磁場去檢驗其是否帶電.當(dāng)技術(shù)人員接近的時候，利用無線通信布置就可以實時完成與技術(shù)人員手持終端的信息交換，并在高壓線路發(fā)生不明危險的時候向相關(guān)安全人員發(fā)出警報，以保證工作人員的人身安全.

1.3 電源模塊設(shè)計

迫于現(xiàn)實因素的考慮，架空輸電線路狀態(tài)下自動檢測時所需要用到的儀器必須全部使用低壓穩(wěn)定電源來供電，可是某些檢測設(shè)備有需要與架空輸電線貼地安置的具體要求，所以地表電源對其供電產(chǎn)生的困難程度比較大，也比較麻煩[7].因此，針對這些問題就需要對電源模塊的篩選做出一定程度的優(yōu)化設(shè)置，利用電磁波式的直交流電流感應(yīng)器去感知架空輸電線路周圍磁場變動產(chǎn)生的電動勢能去為架空輸電的檢測裝置提供電力，因為架空輸電線路的電線是長時期范圍內(nèi)不停止的運(yùn)動，所以這個方法可以最大限度地保持穩(wěn)定狀態(tài)去為檢測設(shè)施提供長時間的電力.自取電的電源設(shè)置利用感知架空輸電線周圍的磁場變化產(chǎn)生一定大小的電動勢能原理就是對這個要求最為科學(xué)有效的選擇，同時通過和現(xiàn)今的幾種電能運(yùn)轉(zhuǎn)方法做了一定程度的調(diào)查和對比.自取電手段不單單可以依靠現(xiàn)場、依靠架空輸電線路產(chǎn)生電能[8]，同時還可以對自取能電路的組建實現(xiàn)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)實用的功能，換句話說，自取電與其他電路比較而言是目前科學(xué)技術(shù)支持下最為有效合理的選擇.而自取電電源的設(shè)計從工作原理上看其與感壓器運(yùn)作的基本狀況保持一致，在設(shè)置方面來講架空輸電線從感知電線圈中穿過，因此能夠看作是變壓器雙次兩邊匝數(shù)N1為1，假設(shè)感知電線圈的匝數(shù)為N3，其電磁通應(yīng)量與感應(yīng)電勢e3之間的關(guān)系如下：

2 架空輸電線路交跨距離自動檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計

2.1 無線通信的雙接電路設(shè)計

在架空輸電線的現(xiàn)場施工環(huán)境下相鄰塔臺之間的交跨距離可以是幾百米，也可以是幾千米，移動檢測站和地表控制站彼此間的無線通信連接通道的穩(wěn)定性會直接影響到工作車輛是否處在接受控制情況并將檢測最終結(jié)果精準(zhǔn)輸入到地表控制站內(nèi).對此，我們可以采取以下3種手段來保證通訊聯(lián)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，移動檢測站可以利用只輸入模擬處理以后的檢測信息，這樣一來，就可以明確降低通信軌道內(nèi)信息數(shù)據(jù)輸入速率以及對無線信號發(fā)射速率的具體需要，以便降低錯誤率與延時狀況的發(fā)生.無線通信協(xié)議地址通常情況下會采取CRC230碼進(jìn)行錯誤率的檢驗.采取無線串聯(lián)通訊（無線軌道）與移動網(wǎng)絡(luò)條件下通信連接電路的設(shè)計，且完成分工作業(yè)來保證通訊連接一直有效.具體執(zhí)行手段上，系統(tǒng)設(shè)計對無線串聯(lián)通道進(jìn)行長時段的檢驗，并在其失去效果的狀態(tài)下轉(zhuǎn)換為移動網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的連接.

2.2 在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立

采取可以實現(xiàn)無線通信，即時檢測輸電線路交跨距離的設(shè)備，其中包括：測距設(shè)備、測溫設(shè)備、數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備以及監(jiān)控中心.測距設(shè)備、測溫設(shè)備主要作用在架空輸電線路上，數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備設(shè)置在架空輸電線路塔臺上.測距設(shè)備中的首要通信板塊、測溫設(shè)備中的次要通信板塊以及數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備中的信息通信板塊都是利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心進(jìn)行鏈接的，從而達(dá)到重要交跨距離點或線路密集區(qū)的即時在線檢測.

3 實驗論證分析

為保證本文提出的架空輸電線路交跨距離自動檢測系統(tǒng)的有效性，進(jìn)行實驗論證.為保證實驗的嚴(yán)謹(jǐn)性，采用傳統(tǒng)檢測方法，作為實驗論證對比，對輸電線路具體運(yùn)轉(zhuǎn)的時間進(jìn)行統(tǒng)計.其實驗論證結(jié)果曲線如圖2所示.根據(jù)實驗曲線可知，架空輸電線路交跨距離自動檢測系統(tǒng)進(jìn)行輸電線路具體運(yùn)轉(zhuǎn)時，時間大大縮短，大大提高了其可行性與實效性.

4 結(jié)束語

本文對架空輸電線路交跨距離自動檢測系統(tǒng)進(jìn)行分析，依托架空輸電和信息傳輸?shù)慕Y(jié)合機(jī)制，對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)本文設(shè)計.實驗論證表明，本文設(shè)計的方法具備極高的有效性.希望本文的研究能夠為架空輸電線路交跨距離自動檢測系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)提供一定程度的理論依據(jù).

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