摘要：接地极的检测多采用人工现场检测，这种方式无法获得接地极的实时运行数据。为了满足安全需求和降低运维成本，设计了一种接地极在线监测系统，该系统采用智能传感器、图像处理和3G无线通信技术，可远程在线监测接地极电流、观测井水位等重要运行数据及接地极现场视频数据，实现对接地极的故障诊断及预警。系统数据精度高和远程传输快，具有很好的野外运行稳定性。
关键词：接地极；智能传感器；图像处理；在线监控
0.引言
电力系统中的电气装置、设施的某些导电部分，经过接地线连接至接地极，接地极地处高原山区，雷雨大风等特殊天气较多。
由于接地极设备长期不带电压，受外力破坏概率高，致使接地极故障率偏高，检修人员查找故障费时费力，严重影响了供电的可靠性。同时，检查环境恶劣，尤其是对检测井和渗水井的定期检查工作量大，若不能及时发现接地极地表干燥，泥土枯焦等情况，及时注水，让干旱的土壤恢复湿度将严重影响接地极可靠性。因此本项目研究一套远程接地极运行工况在线检查系统，通过温湿度探头和图像处理信息综合判断接地极周边大地土壤导电特性，帮助运维人员迅速查找干旱点、水涝点，缩短故障查找时间，提高工作效率。
1.在线监测系统的总体结构
系统的构成
本文设计的接地极在线监测系统由现场多功能监测终端、通信系统、后台监控中心三部分组成。现场多功能监测终端对现场监测数据进行采集：温湿度检测系统，用于通过温湿度传感器，对接地极附近下层土壤的温湿度进行数据搜集和状态监控；现场图像采集系统，通过摄像头对接地极附近地表环境进行图像采集和初步图像处理。通信系统采用电力内网或者移动数据通信网进行通信，连接现场检测设备和后台监控中心的业务处理系统。后台监控中心用于数据融合及预警，结合前面接地极地表和下层土壤的环境数据进行分析，对于可能出现危险的情况进行预警提醒并对异常提供维护建议。
2.前台监测系统的设计
前台多功能监测系统通过采集接地极入地电缆的馈电电流、监测井水位、极址附近土壤温度湿度、气象环境、图像视频等，并将采集到的数据上传至监控中心。多功能监测基站安装于监测井附近，通过温度湿度传感器、风速风向传感器等获取当前的环境信息，图像传感器用于采集接地极附近的图像信息。
2.1 前台监测系统的构成
本监控子系统主要包括数据采集器系统、处理系统、存储系统、电源系统、多种传感器及通信系统。其中传感器包括温度传感器、湿度传感器、视频采集摄像头、激光周界安防探头。另外，数据采集器系统提供行业通用的传感器接口，可以插入其他类型的传感器，方便系统业务的扩展。在接地极分支塔上安装检测装置，整个检测装置均置于屏蔽箱中。将从观测井内引出的水位、水温传感器和分支塔上的摄像头接入检测终端。
前台监测系统各组成模块及功能介绍如下：
（1）控制系统：核心单元为单片机，其型号为W77E58。
（2）检测传感器系统：
接地极电流检测：采用霍尔电流传感器。
接地极观测井水位：采用投入式液位传感器。
接地极附近微气象：采用风速、风向、温度、湿度传感器。
（3）接地极现场视频：采用高清摄像机。
（4）供电模块：系统采用光伏发电方式的，通过电池板、蓄电池、电能管理、逆变器构成的电源系统向设备供电，该系统确保设备在野外能独立持续提供电能。供电系统结构图如下所示。
（5）数据传输控制系统：传输控制模块主要对通信模块进行控制和管理，对检测数据和视频数据进行前期压缩和组包，然后通过通信模块把检测数据发送到后端监控中心。
2.2 前台监测系统数据处理
数据处理前台监测系统的数据处理核心单元由单片机和看门狗定时器以及存储器和开关电源模块构成。CPU支持电路主要有红外接口电路、时钟电路、非易失性存储器、看门狗电路组成。另外还具有电源管理控制功能，在保证系统正常工作情况下降低功耗。前台监测系统的数据处理如下。
论文作者:杨自岗,冯跃,夏治侃,苏云东,胡天宇,周扬,严凌
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/10
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