输电线路防外力破坏管控平台的设计与实现探析

范江涛

摘要：塔吊、施工设备、超高车辆在输电线路下的违规通行，会直接导致输电线路断裂，进而引发短路、停电等等严重的事故。对此，本文对一种以超声波测距技术为基础的输电线路防外力破坏管控平台进行探讨，以期为相关从业者提供有价值的参考。

关键词：输电线路;防外力破坏;超声波测距;设计;实现

随着社会经济的不断发展，电力需求量在不断增长，输电线路分布区域越发广泛，输电距离也越来越长，而各种超高车辆、施工车辆的违法违章行为导致的输电线路断裂事故时有发生，对输电网络供电稳定性以及周围人员生命财产安全造成了极大影响。在这样的背景下，就既需要先进的管理方法以及技术来控制该问题。因此，探讨输电线路防外力破坏管控平台的设计与实现，具有极其重要的现实意义。

输电线路防外力破坏管控平台系统架构

输电线路防外力破坏管控平台需要有外力破坏预警系统，该系统要能够自动检测输电线路和周边物体的距离，检测周边是否存在物体，并根据距离输出不同的报警信号，该预警系统结构如图1所示。该系统由后端预警平台、现场测距机、现场告警终端构成。其中线上测距设备安装在输电线上，超声波探测设备定期检测隐患目标和输电线路之间的相互距离，如若二者距离小于预先设置的安全数值，线上测距设备就将该距离信息通过无线发射设备发送至现场告警终端，然后由该终端对信息进行分析处理，并引发相应的报警内容，如现场报警、语音报警等[1]。同时，现场告警终端将信息通过信息传输模块发送至后端预警平台，警示相关工作人员实施应急方案。

图1.外力破坏预警系统构造图

输电线路防外力破坏管控平台预警系统设计

输电线路防外力破坏管控平台预警系统设计技术指标为：第一，超声波探测设备发射角度为正负15°可调节;第二，探测距离为0-5m;第三，探测精度控制在4.5cm以内;第四，无线发射模块传输距离为25m以内可调节，采用ISM频段工作;第五，超高车辆非法通行，报警相应时间必须控制在1.5s以内;第六，该系统必须要在较为恶劣的环境下工作[2]。

为满足上述设计指标要求，测距设备的主控芯片需要选择Science&Technology Consulting的STC89C52;超声波测距模块选用KS103;现场告警终端选用爱特梅尔公司的AT89C51SNDIC;无线模块需采用nRF24L01（无线收发模块可在2.4-2.5GHz ISM频段工作，具有125个工作信道，在工作中呈现出能耗低、成本低等特点，同时该模块采用增强型SchockBurst模式，能够有效应对数据丢失等问题。）;闪存采用SAMSUNG公司的K9F1208UOB[3]。

现场测距设备

现场测距设备以Science & Technology Consulting的STC89C52作为核心，其中主要包括无线发射、超声波探测、电源等模块，单片机和无线发射模块之间的连接采用SPI作为接口，该核心有着高效率、低功耗、成本低廉的优点。

超声波测距能够准确的测量目标和输电线路之间的距离，本文列举的系统中采用KS103超声波测距模块，该模块内部设置有温度补偿电路，在实践中体现出较为良好的测量质量，并且该模块的探测频率为500次/s;使用I2C接口实现和主机设备之间的通信，并且能够自动接收相应主机发送的控制指令。该模块共设置有二十余个可调整修改的I2C地址，工作电压在4.0V左右。该系统使用的指令为0xb0在该指令的作用下，测距模块的测距范围可达5m，并且能够返回mm单位数据，而主机则可直接读取该数据，故响应时间短。

现场告警终端

现场告警终端采用特定文件作为报警内容，文件储存在闪存中，无线接收模块在接收到现场测距机的测量信息后，调用相关报警信息播放。现场告警终端在运作的过程中通过无线接收模块接收数据内容，若是接收到数据，保存在闪存中并产生中断。报警装置读取闪存数据，然后将其和预先设置的数据标准以及报警等级作对比，再调用相应的报警数据播放。

后端预警平台

后端预警平台主要涵盖数据接收模块、处理器、数据显示模块。数据接收模块在接收到现场告警信息后，通过驱动数据显示模块显示相应的数据内容，然后由监测中心下达指令，巡线员接到指令后采取预备的方案实行。

输电线路防外力破坏管控平台的构建，必须建立在预警系统构建的基础上，只有监测中心获取了足够且可靠的监测信息，才能够下达合理的防控指令，从而将输电线路破坏问题扼杀在摇篮中。

输电线路防外力破坏管控平台预警系统应用实例

为验证输电线路防外力破坏管控平台预警系统的实际功能，选取某输电线路进行测试。该110kV输电线路跨越公路，输电线路下方交通流量较大，时有超高车辆在输电线路下方非法通行，存在极为严重的安全隐患[4]。经过实践测试，输电线路防外力破坏管控平台预警系统在监测的过程中，目标物和线上检测机距离小于预设值时，现场告警终端直接现场报警，后端预警平台正常显示测试点状态，在大于预设值的情况，未发送报警信号，测试结果符合技术要求。

四、结语

综上所述，针对目前输电稳定性要求日益提高，吊车、超高车辆在输电线路旁违规通行的情况，本文主要探讨了一种基于超声波测量技术的输电线路防外力破坏管控平台。该系统可有效实现对输电线路的预警保护，有利于预先防控计划的实施。本文仅对输电线路防外力破坏管控平台的构建进行了简要探讨，更为深入的问题还需要广大从业者深入分析。

参考文献：

[1]巢亚锋，徐志强，段建家，等.架空输电线路防外力破坏智能管控系统设计[J].湖南电力，2017（05）：22-26+32.

[2]李忠魁，程生安，赵明，等.基于高压输电线路的防外力破坏预警技术研究[J].软件，2017（04）：150-153.

[3]王天強.浅析输电线路防外力破坏的原因及防范措施[J].中国战略新兴产业，2017（36）：201-202.

[4]郭圣，曾懿辉，张纪宾，等.输电线路防外力破坏智能监控系统的应用[J].广东电力，2018（04）：147-151.