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高壓輸電線路安全檢測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

2012-04-29 20:53:17鐘桂生
中國高新技術(shù)企業(yè) 2012年13期
關(guān)鍵詞:關(guān)鍵技術(shù)

摘要:在一個完整的電力系統(tǒng)中,安全送電是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。輸電線路的安全運行才能給電力系統(tǒng)帶來安全,給企業(yè)帶來效益。文章針對高壓輸電線路的安全檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)做了淺顯的探討,主要以預(yù)防的思想為主。首先對安全檢測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計進行了分析,接著探討了系統(tǒng)硬件技術(shù)和系統(tǒng)軟件技術(shù)。

關(guān)鍵詞:高壓輸電;安全檢測系統(tǒng);關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號:TM723 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-2374(2012)19-0126-02

當(dāng)今世界科技發(fā)展迅猛,現(xiàn)代化發(fā)展的腳步日益加快,人們的生活質(zhì)量也隨之提高,對用電有了更高的要求。人們會要求更大的用電量,要求更安全地用電。為了滿足這些生活的要求,電力系統(tǒng)采用了高壓輸電線路進行輸電,然而伴隨高壓輸電線路而來的就是其安全問題,很多地質(zhì)災(zāi)害都會嚴(yán)重威脅高壓輸電線路的安全。因此高壓輸電線路的安全監(jiān)測成為了重中之重,以下以預(yù)防的思想為主,針對高壓輸電線路安全監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進行了分析,使線路出故障時系統(tǒng)能做到及時反饋監(jiān)測數(shù)據(jù),從而避免重大事故。

1高壓輸電線路安全檢測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計

運用高壓架空輸電,桿塔的地理位置、傾斜度等的采集是很關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié),高壓輸電線路安全監(jiān)測系統(tǒng)就是利用傳感器技術(shù)、通信技術(shù)以及嵌入式技術(shù)對桿塔的傾斜度進行在線的評估與分析,并將監(jiān)測結(jié)果反饋給相關(guān)部門,讓其對線路及時進行維護。此安全檢測系統(tǒng)不僅可以接收傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù),并在數(shù)據(jù)異常時發(fā)送警報,還能將系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)連接,與企業(yè)主頁接軌。使檢測設(shè)備能夠?qū)z測到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)向主頁發(fā)送,系統(tǒng)也能夠備份接收的信息。輸電線路是電力系統(tǒng)的動脈,其運行狀態(tài)直接決定電力系統(tǒng)的安全和效益。隨著科技進步及工農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展,人民生活水平不斷提高,用電量大幅上升,對電網(wǎng)供電的安全性、可靠性提出了越來越高的要求。架空高壓輸電線路是電力系統(tǒng)的動脈,高壓傳輸電纜、桿塔密布于各個角落,其運行狀態(tài)直接決定電力系統(tǒng)的安全和效益。隨著近年來煤礦的大量開采,造成形態(tài)各異的地下采空區(qū),引起地面沉降、斷裂等一系列工程地質(zhì)災(zāi)害。這些采空塌陷區(qū)大多分布廣、延伸遠,輸電線路在這些區(qū)域,輕者可造成基礎(chǔ)傾斜、開裂、桿塔變形,重者造成基礎(chǔ)沉陷、桿塔傾倒,嚴(yán)重威脅輸電線路的安全運行。高壓輸電線路安全監(jiān)測系統(tǒng)以預(yù)防為主的科學(xué)管理為基礎(chǔ),在輸送電線路發(fā)生異常時,及時向管理中心匯報相關(guān)數(shù)據(jù),就此系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進行相關(guān)分析。輸電線路安全監(jiān)測系統(tǒng)通過各種探測器,探測到輸電線的溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、泄漏電流、覆冰狀況、視頻圖像或圖片等數(shù)字化信息,通過GPRS/CDMA通道,上傳到特高壓輸電線路狀態(tài)在線監(jiān)測監(jiān)視中心,同時可通過內(nèi)部網(wǎng)登錄各種內(nèi)部管理系統(tǒng)和調(diào)度自動化系統(tǒng)。

影響線路安全的地質(zhì)環(huán)境因素有桿塔的傾斜角、周圍環(huán)境的溫度和濕度以及周圍的風(fēng)速和風(fēng)向等。因此系統(tǒng)要用到的傳感器有傾斜角傳感器、風(fēng)向風(fēng)速傳感器、溫度傳感器以及濕度傳感器等,另外加上數(shù)據(jù)采集單元、運算單元、系統(tǒng)控制中心單元、電源管理單元等就組成了一個輸電線路安全檢測系統(tǒng),其主要作用是對線路的桿塔所處的位置、周圍環(huán)境以及傾斜角的狀態(tài)進行實時的監(jiān)控,并將有異常的數(shù)據(jù)報告給系統(tǒng)管理中心,使有關(guān)工作人員對異常進行及時的處理。

2高壓輸電線路安全檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計技術(shù)分析

對于高壓輸電線路安全監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計,我們選擇AduC85單機,因為這個微處理器不僅內(nèi)核性能高,而且對于標(biāo)準(zhǔn)的51代碼,它能完美地兼容。這個芯片的特點是設(shè)計不太復(fù)雜,引起的噪聲也比較低,可其處理速度卻能高達12MIPS,因此在很多精密的儀器中使用非常廣泛。在采集數(shù)據(jù)的問題上,可以使用角傳感器測量桿塔的傾角情況,其測量原理是通過測量桿塔的加速度方向來判斷桿塔傾角是否有變化。另外周圍環(huán)境風(fēng)速的測量就使用風(fēng)速傳感器,其測量原理是將風(fēng)引起的機械轉(zhuǎn)動信號經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)換成電信號。整個風(fēng)速信號的采集過程需要有風(fēng)速傳感器單元測量數(shù)據(jù),并用整形濾波單元對采集的數(shù)據(jù)進行分析,最后還需要用光電隔離單元對分離出來的輸入輸出信號進行隔離,從而防止噪聲干擾以及接地回路的干擾。所以,風(fēng)速傳感器的輸出信號要通過整形濾波、光電隔離后才會被送入單片機。如果周圍的環(huán)境比較差,單片機接收到信號時會將產(chǎn)生的較大噪聲隨著信號一起帶入單片機,如此一來則會大大削弱系統(tǒng)的精確性,因此需要經(jīng)過光電耦合器使輸出信號和噪聲干擾彼此之間隔離。至于溫度傳感器的工作原理是當(dāng)金屬導(dǎo)體的溫度發(fā)生變化,那么它的阻值也會相應(yīng)地發(fā)生變化。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的傳輸則是依靠我們常用的GPRS,即采用的是分組無線網(wǎng)絡(luò)。GPRS為GSM向3G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變提供了有利的過渡條件,對于突發(fā)性或者間斷少量性的數(shù)據(jù)輸送,我們一般都會選擇GPRS。目前,GPRS的傳輸主要是指點、多點的輸送模式。在高壓輸送線路安全監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計中,通訊這一模塊也是很重要的一部分,目前主要使用西門子公司開發(fā)的MC55模塊。

3高壓輸電線路安全檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計技術(shù)分析

如今制造單片機的公司工廠越來越多,因此市場上單片機的種類十分齊全??陀^來講,C語言編程非常適用于單片機的軟件開發(fā)工程,它囊括了多種編程語言的優(yōu)點,功能型的庫函數(shù)十分豐富,最重要的是它進行運算及編譯時的速度和效率非??捎^,可讀性強,能夠滿足對該系統(tǒng)的硬件控制。所以,該安全控制系統(tǒng)選擇C語言作為單片機的主要編程語言。

軟件的設(shè)計分為三個部分,分別是數(shù)據(jù)采集、通訊以及數(shù)據(jù)處理。其中數(shù)據(jù)的采集過程是使用語言來完成的,在高壓輸電線路安全監(jiān)測系統(tǒng)中主要是指電壓以及頻率的采集。監(jiān)控系統(tǒng)的各個結(jié)構(gòu)各個環(huán)節(jié)主要以模式化的形式展現(xiàn),包含有一個主程序模塊、初始化程序模塊、控制程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊以及數(shù)據(jù)處理子程序模塊等。其中,數(shù)據(jù)的采集、計算、處理等過程都是由主程序模塊負責(zé)完成的,通過這些數(shù)據(jù)的處理求得桿塔的傾斜角以及周圍環(huán)境的風(fēng)速、濕度、溫度等,并將監(jiān)測出來的結(jié)果進行顯示。

整個高壓輸電線路安全監(jiān)測系統(tǒng)以ADUC845作為核心部分,帶動外圍的電路。我們在設(shè)計軟件時,要保證主程序能夠?qū)γ總€功能模塊進行調(diào)度。其實在系統(tǒng)運行的過程時,一旦開機,主程序便在不休止的自我循環(huán),不曾停止,一直到系統(tǒng)斷電。過程中,程序不可能為了等待某一個結(jié)果而停下來,它只會立刻進入另一個循環(huán),直到能夠查詢到對應(yīng)的處理結(jié)果,否則它將再次進入循環(huán)。對于要求能夠進行周期性采集數(shù)據(jù)的系統(tǒng)來說,這樣模塊化的運行方法使得程序的執(zhí)行更加精確、可靠。當(dāng)主程序的初始化過程完成以后就會進入數(shù)據(jù)的實時采集階段,例如桿塔傾角的采集、風(fēng)速風(fēng)向的采集以及環(huán)境溫度濕度的采集等,為了加大數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,在全部數(shù)據(jù)測完一次后,程序?qū)⑦@些數(shù)據(jù)進行二次采集、三次采集,最后取其平均值,就這樣不斷的循環(huán),從而能夠獲取最精確的數(shù)據(jù)。必要時,還需要通過某些控制指令對傾角、溫度等相關(guān)參數(shù)進行修正。這一過程主要依靠中斷服務(wù)程序,它隨時都能收到計算機的控制命令,完成系統(tǒng)的自我檢測、相關(guān)參數(shù)的修正以及數(shù)據(jù)的輸出等工作。

綜上所述,輸電線路是整個供電系統(tǒng)的經(jīng)脈,輸電是否安全決定著人們能否安全用電。在電力系統(tǒng)中,輸電線路的規(guī)模巨大,覆蓋的面積也比較大,因此,其監(jiān)測點的數(shù)量自然也很多,因為我們對輸電線路的安全問題十分重視,加強故障的防范、保證電力運行過程中的安全是我們尤為關(guān)注的環(huán)節(jié)。

參考文獻

[1]張志建,王培松,王瑋.論電網(wǎng)的安全形勢以及輸電線路保護措施[J].廣東科技,2007.

[2]武小林.電力輸電線路安全運行的探討[J].應(yīng)用能源技術(shù),2006,(10).

[3]張志健,王培松,王瑋.論電網(wǎng)安全形勢以及輸電線路保護措施[J].廣東科技,2007.

作者簡介:鐘桂生(1982-),男,廣東茂名人,廣東電網(wǎng)公司云浮供電局電氣助理工程師,研究方向:電力技術(shù)培訓(xùn)。

(責(zé)任編輯:文森)

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