帶電安裝在線取電全天候視頻監(jiān)控警示球

（山西省電力公司太原供電公司）

帶電安裝在線取電全天候視頻監(jiān)控警示球

黃宗澤 李永健 于永勝 賈 俊

（山西省電力公司太原供電公司）

本文介紹了一種可以帶電安裝，無需外來能源在線取電的全天候線路安全視頻監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，其特點(diǎn)是可帶電安裝、高壓在線取電、后臺可控、自動甄別、自主防污全天候、靈活組群、視頻監(jiān)控、現(xiàn)場聲光告警，是一種為電力行業(yè)專門研究開發(fā)的多功能高技術(shù)監(jiān)控系統(tǒng)。其特點(diǎn)是采用目前最先進(jìn)的在線高壓導(dǎo)線直接感應(yīng)取電技術(shù)，取電功率大，系統(tǒng)穩(wěn)定，抗浪涌能力強(qiáng)，適用于在野外無市電支持的特殊環(huán)境。

帶電安裝；在線取電；視頻監(jiān)控；聲光報(bào)警

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量工程建設(shè)、工礦生產(chǎn)威脅到輸電線路安全，各種隱患種類繁多，現(xiàn)場監(jiān)控和線路檢查繁重、作業(yè)時(shí)間長、勞動強(qiáng)度大、人工成本高，急需一種穩(wěn)定可靠、在線實(shí)時(shí)監(jiān)測并現(xiàn)場報(bào)警，代替人工現(xiàn)場監(jiān)控的現(xiàn)代化智能化綜合監(jiān)控裝備。要求可以帶電安裝；現(xiàn)場超級WiFi快速組網(wǎng)；在線取電無需外來能源；全天候視頻監(jiān)控；雙向傳輸后臺可控；自動甄別、聲光報(bào)警警示；信號統(tǒng)一兼容等技術(shù)要求。

1 研究的目標(biāo)

根據(jù)實(shí)際的這一需求，研究和設(shè)計(jì)開發(fā)了一種帶電安裝在線取電全天候視頻監(jiān)控警示球，其特點(diǎn)如下：

1）利用最新發(fā)展起來的超級WiFi技術(shù)，實(shí)現(xiàn)野外現(xiàn)場自行組網(wǎng)、無線遠(yuǎn)距離傳輸。具有系統(tǒng)體積小、維護(hù)成本低、方便架設(shè)等優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了電力系統(tǒng)網(wǎng)點(diǎn)多、網(wǎng)點(diǎn)分散、組網(wǎng)成本高，以及商業(yè)移動網(wǎng)絡(luò)（中國移動、聯(lián)通、電信等的GSM/GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò))傳輸方式普遍存在的系統(tǒng)功能單一、信號數(shù)據(jù)量大、網(wǎng)路擁堵、信號不穩(wěn)定，覆蓋不全面、費(fèi)用太高等缺點(diǎn)。

2）多功能警示球終端，除同時(shí)具有高清光學(xué)變焦數(shù)碼視頻監(jiān)控、激光偵測等檢測監(jiān)控功能外，裝置耐雨、雪、冰、霜、風(fēng)、沙、塵、霾，全天候監(jiān)測導(dǎo)線周圍物體，還同時(shí)具備暴閃警示燈、警笛、人聲等聲光報(bào)警裝置。在發(fā)生觸發(fā)報(bào)警的情況下，直接和視頻設(shè)備聯(lián)動，將報(bào)警信息上傳至綜合監(jiān)控平臺，同時(shí)促發(fā)其他聲光報(bào)警設(shè)備。

3）采用目前最先進(jìn)的在線高壓導(dǎo)線取電技術(shù)，取電功率大，系統(tǒng)穩(wěn)定、抗浪涌能力強(qiáng)，可以在高壓線路上長期穩(wěn)定工作，壽命極長，適用于在野外無市電支持的特殊環(huán)境。綜合性能明顯優(yōu)于目前效率低下、壽命短，不穩(wěn)定和不可靠的太陽能、風(fēng)電互補(bǔ)系統(tǒng)，技術(shù)優(yōu)勢明顯。

4）可通過專用裝置、工具或設(shè)備直接帶電上線安裝，不用停電、不用人工上線、不受環(huán)境的限制。這樣可以極其方便地帶電在線安裝，方便快捷，效率高、成本低，可以低成本快速組網(wǎng)運(yùn)行。

5）項(xiàng)目應(yīng)用超級WiFi技術(shù)及裝備進(jìn)行低成本現(xiàn)場組網(wǎng)和遠(yuǎn)距離無線信號傳輸，同時(shí)整合兼容對接系列多功能測控單元。在野外沒有光纖寬帶的地方利用超級WiFi技術(shù)，將各處桿塔、線路，線上、線下監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測信號接受匯集，通過建立不多數(shù)量基站形成超級WiFi無線網(wǎng)絡(luò)橋架將這些數(shù)據(jù)信號傳輸至最近的光纖寬帶數(shù)據(jù)接入基站，再通過光纖寬帶傳輸回總監(jiān)中心，為電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行狀態(tài)、現(xiàn)場檢測及遠(yuǎn)程控制提供了基礎(chǔ)平臺。它可以和檢測、控制設(shè)備構(gòu)成任意復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)，安全防范子系統(tǒng)的各種探測器將與視頻監(jiān)控子系統(tǒng)中的視頻設(shè)備兼容連接。

2 研究的內(nèi)容

多功能警示球：其特點(diǎn)一是集現(xiàn)有多種形式、類別監(jiān)測裝置功能于一身的數(shù)據(jù)采集和聲光音響報(bào)警前端集成設(shè)備(含視頻監(jiān)控功能)；其特點(diǎn)二是無需停電可以帶電安裝、快速組網(wǎng)；其特點(diǎn)三可以在線取電，無需市電等本地電源。如圖1所示。

統(tǒng)一傳輸網(wǎng)絡(luò)：其特點(diǎn)一是所有前端設(shè)備利用超級WiFi技術(shù)兼容連接；其特點(diǎn)二是所有信號匯集后利用超級WiFi網(wǎng)絡(luò)橋接無線中繼互連統(tǒng)一穩(wěn)定傳輸；其特點(diǎn)三是在合適位置無縫接入光纖寬帶，如圖2所示。

終端處理系統(tǒng)：后端分析處理系統(tǒng)可以對所收集的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果有針對性地對相關(guān)桿塔采取防范措施，降低線路事故的發(fā)生。當(dāng)運(yùn)營監(jiān)控服務(wù)器接收到報(bào)警等級信息，可以觸發(fā)聲光報(bào)警提示、彈出報(bào)警畫面、彈出報(bào)警信息提示、啟動報(bào)警錄像等多種報(bào)警聯(lián)動；并可觸發(fā)報(bào)警短信，將報(bào)警信息發(fā)到多個(gè)事先設(shè)定的手機(jī)；還可通過視頻采集終端解碼器觸發(fā)現(xiàn)場聲光報(bào)警。

圖1 線路日常固定監(jiān)測

對應(yīng)用最廣泛的視頻監(jiān)控及防外力破壞功能，集中整合多功能于一身，既有視頻監(jiān)控同時(shí)具備紅外、激光等監(jiān)測功能，具備聲光報(bào)警功能。當(dāng)線路發(fā)生外力破壞隱患時(shí)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場聲光報(bào)警，起到安全警示作用。

帶電安裝在線取電全天候視頻監(jiān)控警示球前端采用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)+網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，將數(shù)字化的視頻信號通過超級WiFi數(shù)據(jù)采集傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶蠖说谋O(jiān)控電腦；并采用專用的視頻監(jiān)控平臺與存儲方案，不僅保證了視頻信號和控制信號的準(zhǔn)確傳輸，更能從實(shí)際出發(fā)，解決實(shí)際問題。

圖2 開放型的系統(tǒng)接口，實(shí)現(xiàn)所有在線監(jiān)測系統(tǒng)兼容對接示意圖

3 典型功能規(guī)劃

1）警示球自主防污功能。具有機(jī)械自動自主防污功能、防塵、防雨雪、冰凍功能。其中自主防污防塵功能由自動控制和后臺設(shè)定兼容。

2）智能輸電監(jiān)測：包括輸電線路視頻、防外力破壞、防山火、等值覆冰、微氣象、桿塔傾斜、導(dǎo)線溫度、導(dǎo)線弧垂、導(dǎo)線風(fēng)偏、導(dǎo)線微風(fēng)振動、導(dǎo)線舞動、絕緣子污穢度等在線監(jiān)測裝置，輸電線路狀態(tài)在線監(jiān)測平臺管理系統(tǒng)等；

3）智能聲光報(bào)警智能監(jiān)控聯(lián)動：聲光報(bào)警警示器通過預(yù)設(shè)距離越線報(bào)警功能，并通過短信或后臺報(bào)警達(dá)到實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場動態(tài)，起到及時(shí)預(yù)防的目的。

4）智能電力安全系列：包括智能綜合驅(qū)鳥裝置、輸電線路智能警示裝置、高壓近電防觸碰智能預(yù)警裝置、移動便攜式視頻應(yīng)急指揮系統(tǒng)、變壓器防盜預(yù)警系統(tǒng)，檢測外力機(jī)械入侵、違章建筑、垃圾堆、樹木、異物檢測等。

5）警示球在線取電：采用電流互感器的原理，通過橋式整流和濾波技術(shù)，把交流變成為直流；穩(wěn)壓電路為3級電壓穩(wěn)定電路 ，進(jìn)行穩(wěn)壓處理，給警示器發(fā)光部分提供12VDC電壓，同時(shí)具有抗100kA電流沖擊的能力。本技術(shù)最大的優(yōu)勢是可以在電纜上面直接取電。

6）警示球帶電安裝：安裝操作簡單容易。只要警示球裝置掛上導(dǎo)線，就不需要用手承托，利用專用絕緣工具直接上緊夾具即可。

4 帶電安裝在線取電全天候視頻監(jiān)控警示球

如圖3所示，帶電安裝在線取電全天候視頻監(jiān)控警示球，集多功能于一身，具備在線安裝、在線取電功能和桿塔安裝太陽能取電功能。以光學(xué)變焦數(shù)碼攝像機(jī)和無線視頻傳輸為主，將數(shù)字化的視頻信號通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶蠖说谋O(jiān)控電腦，并采用專用的視頻監(jiān)控平臺與存儲方案；同時(shí)具備紅外、雷達(dá)和最先進(jìn)的激光等主動偵測功能；在遇到外力破壞風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，現(xiàn)場同步即時(shí)報(bào)警提示，同時(shí)會傳輸信號回后端監(jiān)控中心。

圖3 帶電安裝在線取電全天候視頻監(jiān)控警示球

由于大多數(shù)桿塔線路都建在郊外或者比較偏僻的地方，有一些不法分子在利益的驅(qū)使下，破壞桿塔線路，盜取相關(guān)器材變賣。同時(shí)，輸電線路也是高壓場區(qū)的所在，如果對相關(guān)區(qū)域未做嚴(yán)密防范，還會發(fā)生一些人員傷亡的事故。

5 具體技術(shù)方案

1）高度集成的系統(tǒng)：項(xiàng)目裝置系統(tǒng)系列部件都需經(jīng)過嚴(yán)格的電磁兼容試驗(yàn)、傳感器精度試驗(yàn)、高低溫試驗(yàn)、抗振動試驗(yàn)、信號傳輸實(shí)驗(yàn)等一系列型式試驗(yàn)。

2）方便靈活、安全可靠的遙控自動安裝系統(tǒng)：國內(nèi)首創(chuàng)的智能電動自動化安裝設(shè)備。引進(jìn)、研究和應(yīng)用世界領(lǐng)先的作業(yè)工器具情況下研制自動化安裝設(shè)備，可帶電直接安裝使用，無需停電。

3）警示球：采用紅外和激光波雙波設(shè)計(jì)，有效避免日光和其他光線的干擾，準(zhǔn)確判斷外物靠近。主動偵測設(shè)計(jì)：采取紅外和激光雙波設(shè)計(jì)，有效避免日光和其他光線的干擾；準(zhǔn)確判斷外物靠近，采取近安全距離就語音報(bào)警加爆閃提醒等警示手段。高亮度LED加閃光設(shè)計(jì)：遠(yuǎn)距離可見且夜間警示距離可達(dá)700m以上，最大程度避免外力對線路導(dǎo)線的破壞。

金屬外殼，堅(jiān)固耐用，可靠封裝技術(shù)設(shè)計(jì)，適合野外惡劣環(huán)境。采用高科技新型特殊發(fā)光源器件，亮度高、穿透力強(qiáng)。本產(chǎn)品采用特殊材料工藝技術(shù)，耐高溫、防紫外線、抗老化、防雨、防塵，壽命長、性能穩(wěn)定，一次安裝長期使用。

采用等電位絕緣設(shè)計(jì)，對高壓線路的運(yùn)行無任何不良影響。

4）在線高壓取電系統(tǒng)：采用在線高壓取電裝置，根據(jù)電流互感器的原理，通過橋式整流和濾波技術(shù)；穩(wěn)壓電路為3級電壓穩(wěn)定電路，進(jìn)行穩(wěn)壓處理；給警示裝置發(fā)光部分提供12VDC電壓，同時(shí)具有抗100kA電流沖擊的能力。

取電功率可達(dá)20W，為全國領(lǐng)先。在線安裝后不受氣候影響，可以長期穩(wěn)定地為設(shè)備供電。并加以最新的超級電容儲電裝置，支持線路停電4h以上系統(tǒng)仍能夠連續(xù)視頻監(jiān)控發(fā)送信號正常工作。為對開設(shè)計(jì)，加入柔性線夾壓線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，自動安裝不傷導(dǎo)線；大電流沖擊設(shè)計(jì)，可抵抗雷擊、倒閘等沖擊，安全可靠工作。

多重保護(hù)設(shè)計(jì)（電流互感器）與警示裝置之間設(shè)計(jì)可逆變的過流速斷保護(hù)裝置。當(dāng)導(dǎo)線上突現(xiàn)大電流（雷電流、短路電流等）時(shí)，可有效地保護(hù)警示裝置；大電流消失后，取電裝置自動恢復(fù)運(yùn)行。

5）帶電上線快捷安裝方案：帶電安裝在線取電全天候視頻監(jiān)控警示球的一個(gè)突出特點(diǎn)是安裝可以實(shí)現(xiàn)帶電在線自動安裝。采用遙控自動機(jī)械控制式自動安裝、拆除機(jī)構(gòu)，設(shè)備集成了帶電作業(yè)工器具和遙控自動電動設(shè)備，融合了機(jī)械手、機(jī)器人的綜合功能，自動上線、自動驅(qū)動、自動安裝，適應(yīng)性極強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用。

6 結(jié)束語

帶電安裝在線取電全天候視頻監(jiān)控警示球高壓在線取電、后臺可控、自動甄別、自主防污，抗干擾能力強(qiáng)、監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。有效地抑制現(xiàn)場的高壓多相工頻等各種干擾信號，局部放電信號測量頻帶，能根據(jù)現(xiàn)場干擾特點(diǎn)自動進(jìn)行選擇。當(dāng)被監(jiān)測點(diǎn)電纜局部放電信號超過預(yù)定值時(shí)，自動發(fā)出報(bào)警信號。實(shí)現(xiàn)強(qiáng)干擾環(huán)境下局部放電在線監(jiān)測。

產(chǎn)品采用特殊設(shè)計(jì)，同時(shí)具備防雨防水、防曬防風(fēng)結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)設(shè)備在多種氣候條件下正常工作，超出其他類似現(xiàn)有設(shè)備，特別適合電力線路野外復(fù)雜嚴(yán)酷的自然環(huán)境?？蓭щ娍旖莅惭b，不用停電；低成本快速組網(wǎng)，使用方便；有效減少輸電線路外力破壞、受外界物體損傷的事故、減少線路故障停電時(shí)間，有利于大幅度提高線路管理水平。

2016-11-22）