用i.MX536打造新一代國家電網輸電線智能監測設備

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在國民經濟的快速發展的形式下，高壓輸電線路的分布越來越廣。迅速增長的輸電線路給線路運行人員帶來越來越多的巡視維護工作，但對交叉跨越、人員活動密集地、自然災害區域等地的線路危險點的觀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，一般巡視期為一個月，而在巡視期內線路及周邊的環境情況是不得而知的，這就為輸電線路的運行埋下了巨大的安全隱患。近年來事故逐年上升，說明了傳統的人工巡視方式已不能滿足現有的安全需求。因此急需采用新的技術手段來進行線路的巡視維護工作。在數目繁多的輸電線路的情況下，實行狀態線路檢修手段，維護保障電網的安全運行。
在科技高速發展的今天，我們必須積極開發應用科技技術來提高輸電線路的管理水平，輸電線路在線監測技術的應用，最大限度的保障電網的安全運行。
輸電線路在線監測是指直接安裝在輸電線路上的設備，可實時記錄輸電線路、鐵塔、絕緣子等其它電力設施的運行狀態健康與否，它是實現狀態監測、狀態檢修的重要手段。輸電線路在線監測是指根據先進的狀態監測技術和診斷技術提供的設備狀態信息，判斷輸電線路的異常情況，有著預知設備故障的能力；線路運行維護人員可根據輸電線路的狀態來安排檢修計劃實施檢修。輸電線路在線監測技術是實現故障判斷，狀態檢修的重要基礎。
輸電線路在線監測系統主要是利用各種探測器，傳感器監測野外輸電線路的運行情況，將輸電線路的溫度、微氣象、泄漏電流、覆冰狀況、本體及廊道等環境變化等情況轉換為圖像、數據等數字化信息，通過GPRS、Zigbee等通信通道，傳輸至在線監測集控中心，為運行人員了解分析線路運行情況，積累線路運行資料數據，診斷、預測線路運行狀態。
由于輸電線路位于野外，環境狀況復雜，容易出現極限惡劣天氣，對在線監測設備的可靠性要求達到非常高的級別；同時由于輸電線路本身可能發生故障，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輸電線電網供電，必須采用與太陽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現較低的功耗；而為防止盜竊，人為破壞等非環境事故以及各種故障動態行為的分析，新一代的監測設備需要能進行視頻的分析，處理，并采用無線的方式傳輸視頻。最后，由于輸電線檢測的大規模屬性，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，能同時掛載多種傳感器并進行運算處理，掛載各種繼電器等外設進行控制，在各種外設運行時保證系統的穩定可靠，便于大規模推廣應用。
這些問題需要新一代的電網在線監測設備采用的嵌入式處理器必須具有高級別的工業環境溫度要求，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芯片是面向工業汽車領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檢測設備具有極高的性價比。下圖是采用這款處理器實現的新一代電網在線監測設備的系統結構。

附圖1：電力監測設備系統框圖

由圖可見利用一顆獨立的ARM處理器實現了對導線溫度、覆冰、風偏、弧垂、微氣象及視頻圖像等狀態參傳感器信號的采集輸入，對各種數據進行分析綜合壓縮后通過各種靈活的無線組網方式如3G,GPRS,WIFI,藍牙，Zigbee，433，915M 等無線網絡將傳輸到監控中心或其他鄰近的檢測點，為防止監控點的災難性破壞，設備本身還可以通過多種類型的存儲介質：SD卡，NANDFLASH完成數據備份；設備具有的RS232，RS485，光纖等各種有線通信方式完成線路現場和遠程的控制工作，有效的增加了設備的可靠性。全設備采用滿足汽車溫度級別的器件，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境。下圖是整體組網示意圖及現場圖。


                                   圖2：組網示意圖


                                  圖3：現場實拍圖
辰漢電子與國內某電力企業聯合研發的基于i.MX536的新一代輸電線路監控裝置推動了輸電線路信息傳輸技術發展，實現了一個集輸電線路狀態監控、運行管理、指揮決策于一體的輸電線路監控中心，提升了輸電線路運行狀態的監管能力，系統架構合理，運行穩定，應用效果良好，整體技術達到國際領先水平。
輸電線路在線監測系統實現了輸電設備運行狀態的實時監測和掌控，滿足日常運行值班、故障搶修、應急指揮等不同應用需求，具有很強的推廣價值，為國家電網公司實施“三集五大”體系建設提供了重要的技術支撐，對建設堅強智能電網具有重要意義。
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