架空線樹(shù)木生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)裝置開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

黎紹輝 艾 維

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山高明供電局，廣東佛山528500）

1 現(xiàn)狀分析

架空線附近樹(shù)木生長(zhǎng)過(guò)快，無(wú)法及時(shí)清理將會(huì)造成線路之間安全距離不夠，形成較大的安全隱患，甚至出現(xiàn)接地短路的問(wèn)題，造成配電網(wǎng)線路出現(xiàn)開(kāi)關(guān)跳閘并引發(fā)停電的事故。

現(xiàn)在樹(shù)障隱患治理常規(guī)的做法一是結(jié)合日常巡視發(fā)現(xiàn)及清除，二是每年定期針對(duì)配電網(wǎng)戶外場(chǎng)地樹(shù)木開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)整治管理，全面排查隱患。這種純粹依靠人巡線的傳統(tǒng)做法，既浪費(fèi)了大量有限的人力資源，也不符合智能電網(wǎng)發(fā)展的要求，雖然現(xiàn)在有一些基于攝像頭的輔助判斷樹(shù)木生長(zhǎng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，但其造價(jià)及運(yùn)行成本高，不適合普及。

本文提出了用架空線樹(shù)木生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)裝置來(lái)代替人工巡線，這是一種運(yùn)行成本低、制作成本較低、效果較好且效率高的監(jiān)測(cè)裝置，利用它能夠降低線路管理人員巡線工作強(qiáng)度，逐步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)狀態(tài)檢修和智能化管理。

2 監(jiān)測(cè)裝置構(gòu)造及工作原理

2.1 監(jiān)測(cè)裝置供電及可靠性

電力架空線通道樹(shù)木生長(zhǎng)控制裝置，采用太陽(yáng)能供電，鋰電池存儲(chǔ)并輸送電能，發(fā)熱低，可靠性高，是保證裝置工作需要的基礎(chǔ)。工作電壓為5 V；監(jiān)測(cè)工作電流30 mA，低功耗狀態(tài)下工作電流小于20 μA，續(xù)航時(shí)間在7天以上。采用工業(yè)級(jí)潛入式系統(tǒng)，IP67防水處理，以免雨水造成裝置故障。裝置為長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)，不受風(fēng)、雨、雪、霧和明暗環(huán)境光的影響，采用低功耗處理技術(shù)，根據(jù)樹(shù)木生長(zhǎng)的特點(diǎn)，每天定期進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期不間斷運(yùn)行。

2.2 監(jiān)測(cè)裝置信息發(fā)送

每個(gè)監(jiān)測(cè)裝置都有獨(dú)立的通信模塊，通過(guò)通信卡向數(shù)據(jù)接收單元（后臺(tái)軟件）傳遞信息。巡視人員可以通過(guò)后臺(tái)軟件隨時(shí)更新監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)樹(shù)木生長(zhǎng)情況，在無(wú)人操作的情況下，后臺(tái)軟件自動(dòng)24 h接收現(xiàn)場(chǎng)發(fā)來(lái)的更新數(shù)據(jù)。若樹(shù)木生長(zhǎng)距離線路小于設(shè)定值，則向巡視人員發(fā)送預(yù)警信息。

2.3 監(jiān)測(cè)裝置安裝

該裝置使用專(zhuān)用彈簧卡具，直接安裝于架空導(dǎo)線上，可帶電裝、拆，處于等電位狀態(tài)。使用絕緣桿配專(zhuān)用安裝工具即可帶電安裝，避免了停電安裝、拆卸的諸多不便。該警示器不受“過(guò)電壓”影響，也不影響架空導(dǎo)線對(duì)地絕緣。

2.4 工作原理

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本文所述架空線樹(shù)木生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)裝置功效作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，架空線樹(shù)木生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)裝置包括：①太陽(yáng)能板；②蓄電池、通信模塊、檢測(cè)模塊；③超聲波發(fā)射裝置。

圖1 安裝及監(jiān)測(cè)示意圖

采用超聲波技術(shù)監(jiān)測(cè)樹(shù)木生長(zhǎng)是裝置的重點(diǎn)部分，超聲波的波長(zhǎng)比一般聲波要短，具有較好的方向性，利用超聲波的反射原理進(jìn)行監(jiān)控，如圖2所示。通過(guò)超聲波發(fā)射器向線路下方發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到樹(shù)葉、樹(shù)枝等障礙物時(shí)會(huì)立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為340 m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)與障礙物的距離S，也就是計(jì)算出S=340t/2。超聲波探測(cè)距離最小20 cm，最大600 cm，探測(cè)角度為75°。事前預(yù)設(shè)好安全距離，如通過(guò)超聲波獲取的距離不大于這個(gè)距離，將啟動(dòng)通信模塊，通過(guò)通信模塊將此距離數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)，后臺(tái)將告警信息發(fā)送給運(yùn)維巡檢人員，以便及時(shí)進(jìn)行處理。

圖2 工作原理圖

3 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的架空線樹(shù)木生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)精確測(cè)量，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)樹(shù)木生長(zhǎng)對(duì)配電線路的威脅，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配電線路附近樹(shù)木的生長(zhǎng)情況，為制定預(yù)防措施和定期清理提供了依據(jù)。使用該裝置能夠有效提高勞動(dòng)效率，提高線路供電可靠性，降低線路管理人員巡線工作強(qiáng)度，逐步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)狀態(tài)檢測(cè)和智能化管理。