陈映龙，商开航
山东送变电工程有限公司 山东济南250000
[摘要]安全技术是防止电网事故的第一道防线，而输电线路在线监测系统是第一道防线中最为重要的核心技能。本文所设计的输电线路在线监测系统基于GPRS模块，将远程采集到的温度、电压、电流、导线张力、导线覆冰等数据信息通过串口实时地发送到上位机界面，将输电线路的运行信息在上位机界面显示出来，从而能够使管理人员以及工作人员实时掌握输电线路的运行状态。当输电线路出现故障时，有利于工作人员第一时间掌握输电线路的故障信息，可减小重大安全事故发生的概率，同时该系统还可在减少工作人员工作量的同时达到提高效率的目的。
[关键词]输电线路；电力物联网；在线监测
1 国内外研究现状
高压输电线路大多分布在人烟稀少的野外，有的甚至分布在较为偏远的山区，涉及的范围广，运行环境复杂多变，对输电线路的保护和监控工作较为繁重。采用人工巡线和无人机巡线是对高压输电线路检测的重要方式。但是这两种方法存在着明显的缺点，人工巡线虽然费用低，但劳动强度大，巡线结果精度较低，易受人的主观因素影响，且存在巡检盲区，无法保证检测结果的全面性和准确性。无人机巡线不仅成本高，而且安全问题更加突出，天气因素对无人机的飞行影响非常大[3-6]。
2019年，国家电网公司提出建设“泛在电力物联网”战略举措，为通信基本设施能源和电网系统基本资源深度融合提供了新契机。随着计算机技术和无线传感器网络技术的迅速发展，电力系统自动化管理和信息化管理的使用范围越来越广[6-8]，高压输电线路在线检测技术可以实时监测输电线路的多个状态参数，利用先进的无线通信技术将采集到的数据传递到监控中心，监控中心将这些数据信息加以细致分析，就能够自动提取出输电线路的运行状况是否出现异常，为管理人员提供一个统一的信息展示平台[8]。输电线路在线检测技术能够合理的改变传统输电线路的检修和维护方法，使输电线路的故障检测达到专业化水平，使输电线路的可靠性大大提高，降低了系统的运营成本
2解决措施
本文所研究的基于泛在电力物联网的输电线路在线监测系统主要包含以下三个部分的内容：输电线路感知模块、基于ZigBee的信息传输模块、实现数据采集和处理的上位机软件。
2.1输电线路感知模块
本文讨论的输电线路感知模块是由各种类型的传感器以及传感器网关构造而成，温度传感器、湿度传感器、电压传感器、电流传感器以及用来测量导线覆冰和导线张力所使用的摄像头、RFID标签、GPRS等感知终端是其主要构成部分。这些众多的传感器与传感器网是用来识别物体，进行信息采集的重要工具。输电线路感知模块通过传感器采集输电线路上的温度、电压、电流参数以及通过摄像头采集输电线路冰冻和输电线路导线张力图片，并对采集到的数据信息做出相应的处理，把采集到的输电线路各种参数传输到基于ZigBee的信息传输模块。
2.2基于ZigBee的信息传输模块
本文讨论的在线监测系统信息传输模块主要解决的是传输距离范围受限的问题，一般涉及的是在几十米以内的无线通信问题，并且具有成本低、功耗低、无线通讯和对等性的特点。
现今存在的输电线路有线网存在着许多问题，比如接线复杂、改线工程大、易受损、不可移动、可靠性低、安全性低、扩展及维护困难等问题。对比于有线检测方式来说，无线传感器网络所具有的优势如下：(1)无线传感器网络中的节点高度融合了数据采集、数据处理和通信功能，使设备装置变得更加简单；(2)无线传感器网络在发生紧急情况时更具及时性和广泛性；(3)无线传感器网络更加适合运用在遥远的偏僻地区或者周围环境恶劣的地区。
ZigBee技术是一种使用最为广泛的无线网络技术，具有短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本等优点，基于ZigBee技术的信息传输模块无需布线、易扩展、灵活性高，可以在杆塔、输电线路和重高压设备上部署各种各样的传感器。
2.3实现数据采集和处理的上位机软件
在线监测系统上位机软件主要实现以下几种功能：(1)数据的实时显示，监测区域中的传感器节点将采集到的数据以实时曲线的形式显示出来，工作期间若输电线路发生故障，上位机界面会显示故障的原因，并具有报警功能。能够显示输电线路故障的具体位置，便于工作人员及时维修。(2)数据库资料查询，该系统能够实现对不同的节点、不同的时间段对以往记录数据进行查询并按特定的顺序显示出来，方便工作人员或者管理人员进行历史数据查询。(3)网络系统的安全保障，当运行系统出现异常或故障时，系统能够自动保存相应的数据信息，并对相关传感器的阈值进行设置，当收到的数据超过设定的阈值时，系统将会进行自动报警。(4)远程监控系统能够通过GPRS连接到以太网，并能够实现远程登录，以及对收到数据进行查询和控制。
本文以GPRS模块作为上位机软件的基础结构，GPRS模块通过串口芯片与ZigBee协调器之间进行通信，将远程采集到的温度、电压、电流等数据信息发送到上位机界面。当GPRS模块检测到协调器有数据传送时，接收数据写到缓冲区，然后将缓冲区中的数据通过GPRS网络发送至上位机。上位机与用户之间进行短信实时收发，一旦现场任何地理位置出现异常故障时，能够确保故障信息立即通知给用户或者工作人员，以方便用户或者工作人员立即采取相应的措施。
结束语
电网运行中会遇到各种各样的故障，本文在对故障进行分析时，基于传感器采集到的各类设备信息，比如图像编号、地址、顺序等与现场节点间存在的拓扑连接关系，以此设置故障点定位的分析和判断方法。通过地理信息和编程语言相结合的技术，进行上位机软件开发，上位机终端界面能清晰地显示发生故障的区域位置，同时，基于这两种技术开发的上位机数据库能实时生成电子地图与＂鹰眼＂功能，可通过软件自定义的操作手法完成现场各类故障的管理与各种操作界面支持，完善泛在电力物联网故障监测及定位技术。
参考文献：
[1] 张建梁. 物联网技术在配电线路监测系统的应用研究[D]. 江苏大学, 2016.
[2] 吴英俊. 基于物联网技术的电力设备状态检修管理研究[D]. 华北电力大学, 2015.
[3] 基于物联网的智能电网信息化建设分析[J]. 通讯世界, 2014(12):203-204.