輸變電工程電磁環(huán)境分析及實時監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

李靜

【摘要】當(dāng)前我國的國民經(jīng)濟(jì)已經(jīng)進(jìn)入了發(fā)展的關(guān)鍵時期，其中各行各業(yè)的發(fā)展以及人們生活水平的不斷提升對于電力資源的需求數(shù)量也呈現(xiàn)出一個直線上升的趨勢。再加之我國的國土面積較為廣大，幅員遼闊，使得電力資源的傳輸范圍較廣，傳輸距離也是相對較長，這種情況下輸變電工程的作用就得到了最為充分的發(fā)揮，在這項工程中電壓的等級和輸送電力以及距離呈現(xiàn)出一個正比例關(guān)系，但其卻不可避免產(chǎn)生一定的電磁影響，為了確保人們對于電磁環(huán)境有一個正確全面的認(rèn)識，就需要做到將這部分電磁信息向公眾實時展示，這就需要一個實時監(jiān)測系統(tǒng)的幫助。本文先從電磁環(huán)境以及相應(yīng)的環(huán)境影響剖析入手，并在文后提出了一種實時監(jiān)測系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的設(shè)計方案。

【關(guān)鍵詞】輸變電工程? 電磁環(huán)境分析? 實時監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

一、當(dāng)前輸變電工程中電磁及其相關(guān)環(huán)境因素分析

在工頻電場以及磁場的數(shù)值限制上，我國的生態(tài)環(huán)境部將這個數(shù)值的極限值定在4k V/m以及100 μT上，這兩個數(shù)值和國際上其他國家的限制，顯得十分嚴(yán)格。在我國當(dāng)前的輸變電工程使用頻率最高的電壓等級就是110Kv。工頻電場強(qiáng)度及工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度與變壓器電壓等級、輸電線路的桿塔高度、桿塔模塊、導(dǎo)線型號、導(dǎo)線對地高度、輸電線路載流量等眾多因素有關(guān)，經(jīng)查閱大量檢測機(jī)構(gòu)對國內(nèi)變電站、高壓輸電線路的電磁環(huán)境監(jiān)測結(jié)果，變電站廠界及輸電線路在無雨、無霧、無雪天氣條件下工頻電場強(qiáng)度及工頻磁感應(yīng)強(qiáng)度均能維持在較低水平。即使電磁環(huán)境整體能夠較穩(wěn)定且可滿足國家要求的在居民區(qū)及非居民區(qū)的限值要求，但不同的環(huán)境下，工頻電場強(qiáng)度及貢品磁感應(yīng)強(qiáng)度仍會發(fā)生相對較大幅度的變化，因此為實時了解電磁環(huán)境的變化規(guī)律，本文將根據(jù)現(xiàn)有研究總結(jié)歸納電磁環(huán)境實時檢測系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的設(shè)計方案。

二、電磁環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)設(shè)計方案

（一）硬件設(shè)施的具體設(shè)計方案

（1）實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計方案。這個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是必須要保證采集數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)程度以及傳輸之后的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度。 系統(tǒng)中的傳感器需要做到將電場以及磁場的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的DSP處理器中進(jìn)行相應(yīng)的處理工作。在數(shù)據(jù)的傳輸過程中則需要采用相應(yīng)光纖通訊方式，DSP處理器把系統(tǒng)傳感器經(jīng)過檢測得到的電磁場數(shù)據(jù)進(jìn)行事先預(yù)設(shè)的算法處理之后就能夠得到監(jiān)測點的工頻電場以及磁場感應(yīng)值，在處理完成之后，將資格測量得到的數(shù)據(jù)和處理器的處理器時間兩項數(shù)據(jù)做到對應(yīng)的保存。

（2）所用驅(qū)動電源的設(shè)計方案。在這種監(jiān)測系統(tǒng)如果使用電源線的直接供電方式就會使得傳感器產(chǎn)生一個較大的引入誤差，這個引入誤差的誕生的主要來源就是供電導(dǎo)線自身的靜電感應(yīng)現(xiàn)象。也正因此，針對供電導(dǎo)線需要做出相應(yīng)的多端隔離方式，將電纜自身對于測量單元的干擾程度降至最低。這個電源系統(tǒng)主要包括了交流電壓的輸入端、AC/DC的轉(zhuǎn)換端、濾波端、電池組、電路電壓以及溫度檢測單元、電流電壓的隔離處理單元以及DSP和充電隔離者幾部分組成。前四者可以集體包含在主電路中，主要的功能就是負(fù)責(zé)將輸入進(jìn)來的交流電轉(zhuǎn)換成蓄電池自身工作所需的直流電。后四者就是控制回路的一部分，主要就是負(fù)責(zé)實現(xiàn)自動的充放電以及物理隔離，同時這也最為核心的部分。

（3）對應(yīng)支架的設(shè)計方案。使用非磁性防感應(yīng)的支架的主要目的就是將外界的一些固定裝置接入后對測量實際結(jié)果的影響做大最為有效的屏蔽。并且這類型支架自設(shè)也有著諸如耐高溫以及較好的防水性能等等優(yōu)點。除此之外，在其內(nèi)部同時也具備著相應(yīng)的導(dǎo)流層，可以實現(xiàn)和空氣的有效對流，對于其中各個封閉性質(zhì)零部件的散熱有著十分良好的效果，很好將因為自身的長時間戶外高溫工作導(dǎo)致的系統(tǒng)自身發(fā)熱致使對整體運(yùn)行的穩(wěn)定性以及精準(zhǔn)程度，做到最大程度上保障系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

（二）對應(yīng)軟件系統(tǒng)的設(shè)計方案

軟件自身需要具備的要素主要包括系統(tǒng)界面、開始按鈕、傳感器的初始化、數(shù)據(jù)的讀取、電磁場數(shù)據(jù)的相應(yīng)切換、數(shù)據(jù)正常性的判斷、歷史數(shù)據(jù)的調(diào)出以及二次判斷、數(shù)據(jù)的寫入、數(shù)據(jù)的上傳以及顯示、最后的數(shù)據(jù)刷新顯示。軟件系統(tǒng)啟動之后通過控制器實現(xiàn)對外部設(shè)施的初始化工作，其中的數(shù)據(jù)刷新顯示頻率基本需要控制在10秒之內(nèi)，數(shù)據(jù)的對應(yīng)保存刷新率控制在5分鐘之內(nèi)。已經(jīng)存儲完成的數(shù)據(jù)如果需要進(jìn)行讀取或者是發(fā)送工作則需要使用中斷的方式予以進(jìn)行，一旦進(jìn)入數(shù)據(jù)的傳輸工作環(huán)節(jié)時，這個時候的是系統(tǒng)就會自動對中斷信號予以檢測。并同時開展和數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的操作程序之中，并且在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸工作的同時針對數(shù)據(jù)的采集以及現(xiàn)實工作也需要同步進(jìn)行，并通過系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)端口將其傳送到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)平臺中來進(jìn)行接下來的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布以及分析工作等等。除此之外，當(dāng)整體系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)之后，主控制器需要針對傳感器自身的電源狀態(tài)做到實時監(jiān)測，一旦檢測到電量過低的情況，就需要第一時間內(nèi)將微時控開關(guān)予以關(guān)閉進(jìn)行相應(yīng)的充電操作。

三、總結(jié)

輸變電工程對于電力資源的輸送有著極為重要的意義。同時其自身也會產(chǎn)生相應(yīng)的電磁場，為了讓人們對于電磁場數(shù)據(jù)做到及時全面的了解，再加之電磁場數(shù)據(jù)在一些情況下會產(chǎn)生極值的變化，本文就從數(shù)據(jù)采集、驅(qū)動電源、防護(hù)支架選用以及軟件系統(tǒng)等四個方面提出了相關(guān)的實時監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計方案。

參考文獻(xiàn)：

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