便攜式輸電線路帶電巡視系統(tǒng)設(shè)計

沈鑫，張林山

(云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，昆明 650217)

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能

輸電線路便攜式帶電巡視系統(tǒng)由視頻圖像采集發(fā)射終端、視頻圖像接收處理終端和絕緣桿3個部分。視頻圖像采集發(fā)射終端主要作用是通過裝備在伸縮式絕緣桿上的微型攝像模塊拍攝輸電線路的情況，并由無線通信模塊將圖像數(shù)據(jù)送回地面，從而實現(xiàn)對輸電線路的帶電巡視。視頻圖像接收處理終端接收、處理和存儲視頻圖像采集發(fā)射終端發(fā)來的圖像數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用2.4 GHz無線傳輸方式來傳輸數(shù)字視頻圖像。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2 視頻圖像采集發(fā)射終端實現(xiàn)

發(fā)射終端分為3 個模塊，視頻采集模塊，控制模塊和發(fā)射模塊，其中控制模塊主要由SAA7113 視頻解碼芯片和DM642 主控芯片組成，發(fā)射模塊由無線收發(fā)芯片nRF24L01 和天線兩部分組成。

圖2 視頻圖像采集發(fā)射終端設(shè)計框圖

視頻解碼芯片SAA7113 實現(xiàn)數(shù)字視頻圖像的采集和初始化，無線收發(fā)芯片nRF24L01 實現(xiàn)數(shù)字視頻圖像的短距離無線發(fā)射。視頻圖像采集發(fā)射終端將攝像機(jī)采集到的模擬視頻圖像解碼成數(shù)字視頻圖像，按照H.264 標(biāo)準(zhǔn)壓縮后由nRF24L01 無線收發(fā)芯片完成發(fā)射。

視頻圖像采集發(fā)射終端軟件工作流程如圖3所示。

圖3 視頻圖像采集發(fā)射終端軟件工作流程圖

3 視頻圖像接收處理終端實現(xiàn)

視頻圖像接收處理終端主要組成部分是無線接收模塊、單片機(jī)控制模塊、串行口通信模塊、電源穩(wěn)壓模塊、上位機(jī)界面顯示模塊等。通過無線接收模塊將發(fā)射端發(fā)射的數(shù)字視頻圖像再經(jīng)過串口傳送給微控制器，微控制器經(jīng)過簡單的處理后，將數(shù)據(jù)通過串行通信接口傳給上位機(jī)，解碼部分也由上位機(jī)來完成，在上位機(jī)通過軟件設(shè)計來實現(xiàn)對接收到的數(shù)字視頻圖像進(jìn)行實時性的處理。視頻圖像接收處理終端軟件工作流程如圖4 所示。

圖4 視頻圖像接收處理終端設(shè)計框圖

4 電磁兼容設(shè)計

4.1 系統(tǒng)級電磁兼容設(shè)計

高壓輸電線路是一個復(fù)雜的電磁環(huán)境，其干擾源包括:自然電磁干擾源，如大氣層噪聲、雷電、太陽異常電磁輻射以及宇宙射線等;高壓輸電線電磁場干擾，如高壓靜電場、磁場以及電暈放電干擾等。解決措施主要是屏蔽與接地，即采用不同材料的電和磁的良導(dǎo)體，對電場和磁場進(jìn)行分級多重屏蔽。

終端機(jī)的屏蔽主要是通過金屬屏蔽體。對于電場，采用金屬屏蔽體即可。對于有低頻和高頻之分的磁場，采用兩重屏蔽，用鋁盒作為終端機(jī)板卡的屏蔽，而用不銹鋼密封盒作為系統(tǒng)屏蔽。

系統(tǒng)的地級和機(jī)殼與鐵塔接通，通過鐵塔，將地級引入大地。這樣，當(dāng)有雷擊時，瞬態(tài)電流會通過鐵塔將電流引入大地，從而保證設(shè)備的安全。

4.2 板卡級電磁兼容設(shè)計

為了抑制外界耦合干擾(例如從天線、電纜耦合的干擾信號)，在電纜、天線接口處使用瞬變干擾吸收器件起到保護(hù)板卡接口的作用，并使用濾波器進(jìn)一步降低接口處引入干擾的可能性。

在軟件部分也采取了抗干擾設(shè)計措施。通過設(shè)置看門狗，使系統(tǒng)避免因為程序指針受干擾出現(xiàn)錯誤而導(dǎo)致的系統(tǒng)程序失控。對疊加在輸入模擬信號的干擾信號，通過數(shù)字濾波的方法(限幅濾波法、中位值濾波法等)來濾除干擾。

5 結(jié)束語

本文設(shè)計的便攜式輸電線路帶電智能巡視系統(tǒng)體積小、重量輕、便于攜帶，方便各類野外地形下巡視線路時使用，也適合帶電線路不下塔檢查，避免了因停電檢修造成的經(jīng)濟(jì)損失，能有效解決目前輸電線路巡視及檢修中存在的問題。

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［2］錢照明，程肇基.電力電子系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計基礎(chǔ)及干擾抑制技術(shù)［M］.浙江大學(xué)出版社，2000.