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摘要：在电力系统中，架空高压输电线路是连接发电厂、变电站和用户之间的重要纽带。但是其不但要承受正常的导线等自身重量和内部电压电流的不断变化，而且由于长期暴露于空旷的田野或者山地，还要经受大气污秽的污染，以及雷击、强风、鸟害等外界因素的侵害，因此存在着巨大的安全隐患。输电线路在线监测技术可以克服人工巡线周期长、反应慢、可靠性低的缺点，对线路进行实时在线监测，并且能够在不改变杆塔结构和现有线路走径的前提下，降低线路遭受内、外部破坏的可能性，保证电网的安个、稳定的运行。
关键词：输电线路；在线监测；在线监测设计
1.高压输电线路在线监测系统研究现状
我国的工业化和电气化起步较晚，国外的在线监测技术也比我国起步早，而且相对发展的比较成熟，己经发展到实际应用阶段。美国最先开展以在线监测为前提的状态检修工作，日本从上世纪go年代开始对电力设备实施以状态分析和在线监测为基础的状态检修工作，欧洲许多国家也采用此技术来提高电气设备的检修效率。其中日本的JPS公司(J-Power Systems Corporation)在输电线路的监测控制方面的研究做了很多努力，其中包含线路故障定位监测、气象环境监测、线路温度报告、接地电阻测量、导线拉力、可听噪声等。目前虽然国内的高压输电线路在线监测研究方面取得了很大进展，实施了个别项目，比方说:气象数据在线监测、绝缘子污秽在线监测等，但监测项目较为单一，缺乏综合性的多功能高压输电线路在线监测系统。
2.高压输电线路在线监测系统的研究意义
2.1电网稳定性要求
焦作地区由于历史的原因原来一直是向外输送电能，但是随着国家节能减排政策的推广，焦作电厂许多机组都陆续停产或者迁移到外地，导致近几年焦作都是靠外部电源向焦作送电，这个过渡过程导致运行方式发展巨大的变化，电网稳定性不高。然而线路的跳闸事故对电网的冲击是很大的，如果一旦出现继电保护装置据动或者误动作，将会对焦作电网甚至焦新电网造成巨大扰动，因此减少线路跳闸率是十分必要的，而先进的输电线路在线监测系统则是不可缺少的。
2.2国家电网公司管理模式转变的需要
目前，国家电网公司正努力着手从周期巡检到状态检修的转变，传统的周期巡检不但浪费大量人力物力，还不能及时准确的反应线路信息，然而状态检修可以减少人力成本，提高设备利用率，提高工作效率，并在发达国家得到验证。因此开展状态检修是十分必要的，而在线监测系统则是状态检修的技术保障，它的应用可以为状态检修实现设备评估、信息采集、分析处理等功能。
2.3建设智能电网的需要
智能电网，是目前各国电力公司追求的目标，它是以集成的、高速双向通信网络为依托，采用先进的传感器和软件编程、结合先进的设备技术、优良的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用。实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全。过去的人工巡线的工作方式己不能满足建设智能电网的要求，而且也给巡线人员带来极大的负担，也对电网的安全构成极大地威肋、。因此，研究一种综合、高效、快速的输电线路在线监测系统是电力工业发展的必然趋势。
3.在线监测系统硬件部分的设计
3.1主控制器的选择
主控制器的选择考虑下列因素:运算速度是否能满足要求，接口是否匹配，编程和调试是否方便，运行功率以及成本问题。本论文监测终端和监控主机内的单片机均选择美国Microchip公司生产的PIC 16F876A单片机，该单片机具有高性能、低功耗的特点。该单片机主要参数如下:额定工作电压为2-5.5V，时钟范围0-20MHz，工作温度范围-55-125 0C；程序存储器为8K x 14位ROM,256字节擦除可编程只读存储器和368字节的RAM。
3.2传感器的选择
3.2.1温度传感器的选择
由于导线与线夹连接处经常是最容易引起发热的地方，故宜采取接触式测温的方法把温度传感器安装在此处，而且相关电路的设计应该尽量简单，并采取适当的抗干扰措施确保数据的更加接近真实值。将温度传感器封装在金属套内，装入导热沙，用防水胶封住出口，管脚通过引线导出，外层用屏蔽线缠绕。经过简单的封装，传感器即可实现防水、防干扰、防挤压，增强了传感器的实际使用性能。用铝包带固定在导线与线夹结合处后即可实现测温。
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3.2.2泄露电流传感器的选择和低通滤波器的设计
盐密的测量是为计算绝缘子表面泄露电流服务的，如果能直接测量绝缘子表面的泄露电流，也就达到了测量盐密的目的。本文采用泄露电流传感器测量绝缘子表面的泄露电流，当泄露电流大于某一值时，就会产生污闪的风险，在监测系统报警后，运行人员就可以通知检修人员进行相应的处理工作
3.3导线综合监测终端电源的设计
3.3.1激光供电
是通过光纤将光能量从地电位侧传输到高电位侧，再通过光电元件将光能转换为电能，最后经过直流变换提供稳定电压。此技术由于光源功率稳定，具有噪声小，受电磁场影响小等特性。但是目前此技术还没有达到大规模工业化应用的阶段，使用寿命尚未满足在线监测系统的需要;另外此技术需要在地面有低压电源，这对于位于野外的在线监测系统显然是不可行的。
3.3.2高压导线取能
高压导线取能是利用特制的电流互感器缠绕在导线上获取电能，经过整流滤波、电压变换、直流变换后得到稳定电源。如图3.8所示。由于导线电压高、电流大，特别是在线路短路时，会产生巨大的电流，因此需要在前端加入冲击保护电路和过电压保护电路。
4.在线监测系统软件部分的设计
4.1温度模块程序设计
单片机通过控制DQ引脚电平的高低来实现对温度传感器Ds 1 gB2o的控制。单片机在To时刻发出低电平信号，然后等待传感器的回复信号，如果传感器在Tl时刻回复一个低电平信号，则表明传感器准备良好，单片机和传感器进行数据交换。
4.1.1复位
单片机在to时刻发出低电平复位信号，并在t，时刻等待DS 18B20的回应，如果DS 18B20收到信号，则在t2时刻发出低电平回复信号，这是单片机如果检钡」到这个信号说明复位成功，就可以进行下一步操作。
4.1.2读操作
单片机在to时刻发出至少lus低电平信号，然后释放。DS 18B20检测到这个低电平后，开始写入数据，这个过程保持一定的时间。单片机在这个时间内读取总线数据，这样就完成了一次读操作。
4.2图像传输设计
位于杆塔上的摄像头在预定的时间或者接收到启动命令后开始记录视频信息，并把这些信息存储在CF卡内，在远距离无线通讯开启的时候通过网络把视频信息传输到监控中心。摄像头模块与单片机通讯的桥梁是ARM微处理器，ARM微处理器与单片机的通讯是通过I2C线实现的，这在前文己经论述过;而ARM微处理器与视频模块的通讯是通过CAN总线实现的，这也是本节论述的重点。CAN总线是控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)的简称，它是在研发和生产汽车电子产品时为了解决众多汽车测量仪器交换时的通讯问题而开发的，在实际应用中具有较高的可靠性、J决速的传输速率和优良的错误检测能力。现己成为了国际标准。CAN总线采取应答通讯方式，CAN总线首先完成自身的初始化，有以下内容:CAN总线的重启、错误计数器初始化、波特率初始化、中断向量初始化、工作方式配置、缓存初始化。
5.结束语
高压输电线路在线监测系统，可及时准确地监测高压输电线路运行状态的变化，将实况视频/图像、音频、现场监测数据以及预警/报警信息通过无线通信网络传送到监控中心，使监控中心运行人员及时掌握高压输电线路的运行状态，实现对高压输电线路的实时监控。
参考文献
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[4]黄新波，张国威.输电线路在线监测技术现状分析「J].广东电力，2014.
论文作者:王勤舟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/4/4
标签：在线论文; 线路论文; 单片机论文; 电网论文; 导线论文; 监测系统论文; 高压论文; 《基层建设》2017年第34期论文;