基于i.MX536的新一代國家電網(wǎng)輸電線(xiàn)智能監測設備

在國民經(jīng)濟的快速發(fā)展的形式下，高壓輸電線(xiàn)路的分布越來(lái)越廣。迅速增長(cháng)的輸電線(xiàn)路給線(xiàn)路運行人員帶來(lái)越來(lái)越多的巡視維護工作，但對交叉跨越、人員活動(dòng)密集地、自然災害區域等地的線(xiàn)路危險點(diǎn)的觀(guān)察巡視又是必不可少的。目前大多情況仍采用的是定期人工巡視手段，一般巡視期為一個(gè)月，而在巡視期內線(xiàn)路及周邊的環(huán)境情況是不得而知的，這就為輸電線(xiàn)路的運行埋下了巨大的安全隱患。近年來(lái)事故逐年上升，說(shuō)明了傳統的人工巡視方式已不能滿(mǎn)足現有的安全需求。因此急需采用新的技術(shù)手段來(lái)進(jìn)行線(xiàn)路的巡視維護工作。在數目繁多的輸電線(xiàn)路的情況下，實(shí)行狀態(tài)線(xiàn)路檢修手段，維護保障電網(wǎng)的安全運行。

　　在科技高速發(fā)展的今天，我們必須積極開(kāi)發(fā)應用科技技術(shù)來(lái)提高輸電線(xiàn)路的管理水平，輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監測技術(shù)的應用，最大限度的保障電網(wǎng)的安全運行。

　　輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監測是指直接安裝在輸電線(xiàn)路上的設備，可實(shí)時(shí)記錄輸電線(xiàn)路、鐵塔、絕緣子等其它電力設施的運行狀態(tài)健康與否，它是實(shí)現狀態(tài)監測、狀態(tài)檢修的重要手段。輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監測是指根據先進(jìn)的狀態(tài)監測技術(shù)和診斷技術(shù)提供的設備狀態(tài)信息，判斷輸電線(xiàn)路的異常情況，有著(zhù)預知設備故障的能力；線(xiàn)路運行維護人員可根據輸電線(xiàn)路的狀態(tài)來(lái)安排檢修計劃實(shí)施檢修。輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監測技術(shù)是實(shí)現故障判斷，狀態(tài)檢修的重要基礎。

　　輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監測系統主要是利用各種探測器，傳感器監測野外輸電線(xiàn)路的運行情況，將輸電線(xiàn)路的溫度、微氣象、泄漏電流、覆冰狀況、本體及廊道等環(huán)境變化等情況轉換為圖像、數據等數字化信息，通過(guò)GPRS、Zigbee等通信通道，傳輸至在線(xiàn)監測集控中心，為運行人員了解分析線(xiàn)路運行情況，積累線(xiàn)路運行資料數據，診斷、預測線(xiàn)路運行狀態(tài)。

　　由于輸電線(xiàn)路位于野外，環(huán)境狀況復雜，容易出現極限惡劣天氣，對在線(xiàn)監測設備的可靠性要求達到非常高的級別；同時(shí)由于輸電線(xiàn)路本身可能發(fā)生故障，為保證故障狀況下的持續監測，監測設備自身的供電系統不能單純依賴(lài)輸電線(xiàn)電網(wǎng)供電，必須采用與太陽(yáng)能電池相結合的饋電方式做后備儲備電源，因此系統本身必須能實(shí)現較低的功耗；而為防止盜竊，人為破壞等非環(huán)境事故以及各種故障動(dòng)態(tài)行為的分析，新一代的監測設備需要能進(jìn)行視頻的分析，處理，并采用無(wú)線(xiàn)的方式傳輸視頻。最后，由于輸電線(xiàn)檢測的大規模屬性，要求新一代的設備必須比上一代的靠拼湊組裝成的設備具有更低的成本，能同時(shí)掛載多種傳感器并進(jìn)行運算處理，掛載各種繼電器等外設進(jìn)行控制，在各種外設運行時(shí)保證系統的穩定可靠，便于大規模推廣應用。

　　這些問(wèn)題需要新一代的電網(wǎng)在線(xiàn)監測設備采用的嵌入式處理器必須具有高級別的工業(yè)環(huán)境溫度要求，低功耗的特性，足夠的圖像視頻處理能力及豐富的外設接口。飛思卡爾的i.MX53芯片是面向工業(yè)汽車(chē)領(lǐng)域的現有成熟的最高端ARM處理器，采用這款處理器設計的電力線(xiàn)檢測設備具有極高的性?xún)r(jià)比。下圖是采用這款處理器實(shí)現的新一代電網(wǎng)在線(xiàn)監測設備的系統結構。

圖1:電力監測設備系統框圖

　　由圖可見(jiàn)利用一顆獨立的ARM處理器實(shí)現了對導線(xiàn)溫度、覆冰、風(fēng)偏、弧垂、微氣象及視頻圖像等狀態(tài)參傳感器信號的采集輸入，對各種數據進(jìn)行分析綜合壓縮后通過(guò)各種靈活的無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)方式如3G,GPRS,WIFI,藍牙，Zigbee,433,915M 等無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )將傳輸到監控中心或其他鄰近的檢測點(diǎn)，為防止監控點(diǎn)的災難性破壞，設備本身還可以通過(guò)多種類(lèi)型的存儲介質(zhì)：SD卡，NANDFLASH完成數據備份；設備具有的RS232,RS485,光纖等各種有線(xiàn)通信方式完成線(xiàn)路現場(chǎng)和遠程的控制工作，有效的增加了設備的可靠性。全設備采用滿(mǎn)足汽車(chē)溫度級別的器件，可在-40℃至85℃下穩定持續工作，設備整體設計實(shí)現防水，鹽霧等各種防護等級要求，可以用在大部分惡劣的高低溫及濕度環(huán)境。下圖是整體組網(wǎng)示意圖及現場(chǎng)圖。