高压输电线实时监控系统安装

赵东平 叶 青 叶小壮

（国网河南省电力公司洛阳供电公司 河南洛阳 471000）

因为国民经济不断发展，随之电网规模也持续扩张，高压输电线路的维护以及运行任务也持续增多，对电网运行的安全性以及可靠性要求也持续提升，而电网外部环境也变得愈加复杂起来，比如高压输电线路四周建筑的施工、塔材盗窃、导线上悬挂异物、线路跨越以及导线覆冰等原因造成的电力事故在不少区域频繁发生。灾害的主动预防是最近这些年电网发展的最主要趋势，在我国的十二五规划之中提出了建设智能电网的具体要求。当前智能电网也已经变成目前全球电力系统变革发展的最新动向，而且被认为属于21世纪电力系统的关键科技创新与发展趋势，很多配套电力智能监测系统同样已经在全国范围中逐渐应用起来。

最近这些年，为了强化我国电力输送的安全性，电力行业逐渐开始对智能视频监控系统进行试点，主导思想是以电力指挥平台作为核心，且以无线作为输送信道，选用绿色能源来提供电力保证，依靠智能视频分析技术，进行事故自动报警以及自主管理，使得维护的成本以及工作量大幅降低，同时使维护效率有效提升，减少了事故地发生。

高压输电线路实时监控系统主要的特征为：智能视频实时监控作为系统核心，形成一套比较完整高效的自动线路巡视以及意外事故自动识别报警系统，确保应急响应的准确性与及时性，降低停电的次数，提高供电的可靠性，减少供电的成本，最终达到生产效率提升的目的。

1 系统的组成

此种监控系统主要是为了实现对于高压输电线路的全方位监控，避免铁塔电缆遭受破坏或盗窃、实时监控电力保护区中的非法施工入侵与占用、电力线路沿线突发的火灾与树木过高之类的报警等，且实时提供各种现场信息状况。还需要实现视频信息、气象温度等状况参数的收集、处理以及异常情况的识别报警功能。对此，要在所有高压线铁塔上进行高清摄像头的安装，对设定区域进行监控，摄像头收集到视频信号，依靠无线传输方式，传送至中继基站，然后数据通过互联网传输至监控中心，最后监控中心针对视频数据信息进行储存、视频内容的智能分析与事故的触发报警控制，并且在电视墙上实时展示出来。

此系统是由视频实时监控节点、监控中心与无线通信网络等模块构成，其整体构造框图如图1所示。

图1 系统整体构造框图

2 模块的设计

2.1 前端视频实时监控节点

如图2表示，视频实时监控节点是在输电线路中铁塔上面，其主要实现视频信号的收集与编码、气象与温度等参数的收集以及远程无线通信传输功能。此节点主要是通过前端视频实时监控模块、主控模块、供电模块以及采集参数模块构成。

（1）前端视频实时监控模块：对被监测线路实时的图像信号进行采集，依照实际需求，能够采取分辨率不同的红外摄像头以及高清摄像头。此监控模块具备摄像机远程控制录像、拍照、聚焦、变焦、调整方位与设定预制位之类功能。使用带有多方位控制的云台摄像机、网络摄像机以及高速球摄像机，能够完成水平360°，±90°以及0～90°的全方位旋转。而为了可以给监控中心的智能图像识别提供方便，一个监控点能够采取多位置同时设置多部摄像机对视频进行采集的方案。这样监控中心就能够同时获得节点于某一时间多角度的照片，就能够为隐患故障的及时掌握提供方便。其视频采取的是业界最高压缩率的H264编码格式，能够尽可能减少传输的带宽。

（2）采集参数模块：是由很多参数采集装置构成，分别对导线的温度参数、多种气象状况、线路的风偏参数、纵向的倾斜参数以及杆塔的横向倾斜等参数。

（3）供电模块，供电模块能为节点装置提供电力保障。此设计中的供电系统采取的是太阳能供电，其主要依靠太阳能控制装置、太阳能电池以及蓄电池组件。而太阳能控制装置作用为对系统整体的工作状态进行控制，且对蓄电池起到一种过充电保护以及过放电保护的作用。蓄电池作用主要是在有光照之时把太阳能电池组件供出电能进行存储，直至需要之时再进行释放。太阳能电池组件属于太阳能供电系统之中的核心组件，也属于太阳能供电系统之中最有价值的部分。作用是把太阳辐射的能量转换成电能，以及送至蓄电池之中进行存储。

（4）主控模块，主控模块属于视频实时监控节点控制的核心。其主要的功能为把视频采集模块中采集到的视频信号信息封装成为IP数据包再通过通信网络传输至监控中心。控制多参数采集模块对实时监控的参数信息进行采集，且对数据展开过滤分析，掌握到超过报警门限信号之后向监控中心传输报警数据与信息。供电模块控制工作，对供电模块状态进行监控，确保节点供电的可靠稳定。作为监控网络之中的网管终端能够为监控中心提供管理信息，且响应监控中心中的网管命令，确保通信网络足够通畅，还可以实现对多个模块在线软件升级。

图2 前端视频实时监控节点

2.2 无线通信网络

因为此系统的主要监控节点都是在野外，所以，一定要考虑到在3G、GPRS、CDMA网络覆盖不到的地区进行数据传输。此设计之中的所有节点的传送数据都要以视频信号为主，所以对网络传输的带宽需求很大，与此同时因为微波设备对于基础设施没有很高要求，而且架设较为灵活，运行成本较低，因此此设计采取802.11的无线网络组网，所有节点之间都通过数字微波技术来通讯。

无线微波装置的发射功率比较高，且接收灵敏度较高，能支持相应802，11 b/g/n协议，其带宽能够达到300.0 Mbit/s，且净带宽要高于30.0Mbit/s，而且还支持相应的802，11n以及MIMO技术。此种无线微波装置能够应用在点对点以及点对多点等远距离通信之中。此种装置涵盖无线漫游、无限接力、点对多连接以及点对点连接等全部无线功能，与此同时还包含着QoS、带宽管理、VPN以及firewall之类功能。与此同时无线微波装置支持外接天线扩展接口，能够用于天线增补，提高覆盖范围与带宽。此设计之中的所有监控节点都通过无线网络进行连接实现数据传输功能。监控节点依一定距离在高压铁塔上安装，所有节点通信装置都能够完成点对点以及点对多点通信。其网络拓扑能够采取树状结构，用图3表示。邻近的一些监控点构成一个网段，这之中用一个位置比较好的节点来作中继节点汇集网段中节点的信息数据，利用多个中继节点构成多条网络实现数据的传递。于多节点长距离的应用场合之下，有条件接入有线网络的中继节点可以通过有线网络与监控中心连接到一起，不然就通过数字微波装置逐跳接入至监控中心。然后监控中心通信装置把编码完成的视频信息逐节多点地传输至监控中心。若是系统之中某一节点通信装置出现故障，此节点邻近节点能够绕过此节点来通信，与此同时向会监控中心传输故障报警信息。各监控点的数据都是依靠轮询的方式进行采集。而轮询的频率是由天气以及节点位置的环境情况等因素来决定，对于不需要上报数据的一些节点装置能够受节点控制模块的控制处在休眠状态，使电能得到节约。

2.3 监控中心

图4表示监控中心具体通过监控软件、服务器、交换机以及通信模块等构成。监控中心是通过通信模块收到中继站传输过来的实时监控信息以及网管信息，之后利用交换机把信息传输至服务器，再依靠监控软件来处理保存这些信息。

图3 无线通信网络拓扑结构

图4 输电监控中心的架构图

监控软件属于监控中心系统管理功能的核心所在。监控软件主要是实现实时图像的监测、事件记录、日志、监测点装置运行状态判断、数据配置转发、用户管理、系统管理、功能设置、安全权限管理、历史数据管理、报警管理与远程控制等等功能。

监控中心的核心模块为视频智能分析系统，此子系统可以把采集到的多种气象状况、线路的风偏参数、纵向的倾斜参数、杆塔的横向倾斜与温度参数等参数与视频内容相结合对各个监测点杆塔以及输电线工作状态进行智能分析，对多种事件进行实时识别，将识别结果发送至报警控制系统中。

3 总结

此设计主要是对于高压变配电装置等设备设计的监控方案。此系统集多种先进技术为一身，表现出目前电网智能视频实时监控系统的发展水平，与时代发展要求相适应。

[1]黄亥博.有关无线视频监控技术高压输电线路运行运用[C].安徽省电机工程学会分论坛论文集.合肥：安徽省电机工程学会，2014：426～429.

[2]史 之.简析输电线路视频监控系统应用[J].广东科技，2014（9）：34～35.

[3]张方.数字微波监控系统之中的通信模块设计[J].计算机应用与软件，2014（5）：55～56.