CN209625378U - 一种新型输电线路防外破监控系统 - Google Patents

Abstract

本公开公开了一种新型输电线路防外破监控系统，包括设置在输电线路杆塔A上的激光发射装置，设置在输电线路杆塔B上的激光接收装置，还包括监控主机和无线收发装置，所述无线收发装置与监控主机连接，所述监控主机通过无线收发装置分别与激光发射装置和激光接收装置无线连接；通过在杆塔上设置本公开自行设计的激光发射装置和激光接收装置，当激光接收装置接收不到信号，判定有异物侵入，并将相应的告警信号传输至监控主机，实现了异物侵入的定量预判，准确度高，容易操作，大大提高了高压输电线路的监控效率。

Description

一种新型输电线路防外破监控系统

技术领域

本公开涉及高压输电相关技术领域，具体的说，是涉及一种新型输电线路防外破监控系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

电力系统的规模日益发展，对电力线路的安全运行和供电可靠性的要求越来越高。输电线路在电网中起重要的作用，其安全稳定运行对国民经济的健康平稳发展起着决定性作用。架空输电线路野外露天架设，其导线都是裸露的，如果有树木、吊车触碰到导线，就会造成线路跳闸事故的发生。架空输电线路的运行维护是一项重要工作。其分布面广，所经过区域的环境存在较大的差异，线路自身结构中组件较多，形成故障的因素较多，运行维护比较困难，容易出现故障。电力线路一旦出现故障，则有可能影响到成片区域的供电安全，严重的甚至造成不可估量的损失,电力线路故障的预防历来是电力系统的一项重要工作。

及时发现和有效排除线路外破隐患，可有效的控制线路外破跳闸次数，降低线路跳闸率，对实现输电线路的安全运行具有重大意义。现有的输电线路安全运维大多数是通过视频系统的可视化监拍装置实现，输电线路可视化监拍装置通常安装在线路跨越高铁、高速公路、重要输电通道、环境复杂多变、隐患多发区段，现有的输电线路视频在线监测装置存在很多问题，一是该监测装置可回传实时现场画面，其回传图像全部依靠人工排查，这样带来的问题是，人工预判不准确。二是回传画面很多，给视频监控人员带来很大的工作量。视频监控人员有限，有时对异物侵入发现不及时等问题。可见现有的监测装置没有一个定量识别异物侵入的功能，另外监拍装置有时不在线，不能够连续不断的将现场的视频回传。以上各种情况往往使运维工作人员不能在第一时间发现异物侵入输电通道。从而造成线路跳闸事故的发生。现在急切需要一个定量预判异物侵入并且可以智能化识别的装置。

实用新型内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种新型输电线路防外破监控系统，通过在杆塔上设置本公开自行设计的激光发射装置和激光接收装置，当激光接收装置接收不到信号，判定有异物侵入，并将相应的告警信号传输至监控主机，实现了异物侵入的定量预判，准确度高，容易操作，大大提高了高压输电线路的监控效率。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种或多个实施例提供了一种新型输电线路防外破监控系统，包括设置在输电线路杆塔A上的激光发射装置，设置在输电线路杆塔B上的激光接收装置，还包括监控主机和无线收发装置，所述无线收发装置与监控主机连接，所述监控主机通过无线收发装置分别与激光发射装置和激光接收装置无线连接；

所述激光发射装置用于发射激光束，所述激光接收装置用于接收激光束，当有异物侵入激光束被遮挡，激光接收装置接收不到激光发射装置发送的激光束时，向监控主机发送告警信息。

进一步的，所述激光发射装置包括激光发射电路、第一无线收发模块、第一控制器和第一电源模块，所述第一控制器与激光发射电路和第一无线收发模块分别连接，第一电源模块为激光发射装置提供电能。

进一步的，所述激光发射电路包括依次连接的限流电阻、功率三极管、驱动控制芯片及激光发射器。

进一步的，所述激光接收装置包括激光接收电路、第二无线收发模块、第二控制器、第二报警电路和第二电源模块,所述第二控制器与第二无线收发模块、激光接收电路和报警电路分别连接，第二电源模块为激光发射装置提供电能。

进一步的，所述激光接收电路包括电连接的光电管和电压比较器。

进一步的，所述激光发射装置还包括第一光伏电池，所述第一光伏电池与第一电源模块连接；

或/和

所述激光接收装置还包括第二光伏电池，所述第一光伏电池与第二电源模块连接。

进一步的，所述无线收发装置包括第三无线收发模块、第三控制器、第三报警电路和USB转换电路。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

(1)本公开通过在杆塔上设置本公开自行设计的激光发射装置和激光接收装置，当激光接收装置接收不到信号，判定有异物侵入，并将相应的告警信号传输至监控主机，实现了异物侵入的定量预判，准确度高，容易操作，大大提高了高压输电线路的监控效率。

(2)本公开的装置结构简单，操作方便，成本低，激光发射装置和激光接收装置的中的电路可以选择相同的电路结构，在进行电路板制作时，可以设计制作为同一块板，当需要制作激光发射装置使用激光发射电路，当进行激光接收装置的制作时使用激光接收电路，大大节约了成本。

(3)本申请的装置可以和现有的在线监拍装置进行集成，使用同一个监控平台，当监控主机接收到告警信息，调取有异物侵入段的摄像头抓拍现场照片或视频，信息传达更迅速，监控效率更高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1是根据一个或多个实施方式的激光发射装置和激光接收装置的框图；

图2是本公开激光发射电路；

图3是本公开无线收发模块电路和控制器连接电路；

图4是本公开激光接收电路；

图5是本公开报警电路；

图6是本公开光伏电池充放电保护电路；

图7是本公开USB转换电路；

图8是本公开电源稳压电路；

图9是本公开蜂鸣器驱动电路；

图10是本公开监控平台主界面图；

其中：1、第一发射端口，2、第一接收端口。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图所示，一种新型输电线路防外破监控系统，包括设置在输电线路杆塔A上的激光发射装置，设置在输电线路杆塔B上的激光接收装置，还包括监控主机、无线收发装置，所述无线收发装置与监控主机连接，所述监控主机通过无线收发装置分别与激光发射装置和激光接收装置无线连接。

所述激光发射装置用于发射激光束，所述激光接收装置用于接收激光束，当有异物侵入激光束被遮挡，激光接收装置接收不到激光发射装置发送的激光束时，向监控主机发送告警信息。监控主机平台将发出报警信号，提醒监控室中的工作人员及时处理报警信息。联系当地的护线员去现场处理，及时的避免线路跳闸事故的发生。同时可以在激光接收装置上设置报警器，当有异物入侵，激光接收装置接收不到激光束时，激光接收装置的报警器进行声光报警，提醒现场作业人员注意高压线危险。

杆塔A和杆塔B是输电线路上的任意相邻的杆塔，激光发射装置与激光接收装置对应设置，对应的一组激光发射装置与激光接收装置检测这一组对应的装置之间的区域是否有异物侵入，有异物侵入遮挡激光束使得接收装置不能接收到发射的激光束，则发送报警信息。若杆塔A与两个塔杆相邻，在塔杆A上设置两个激光接收装置、两个激光发射装置或者一个激光接收装置和激光发射装置，能够监控每个相邻的杆塔之间的输电线路区域。所述激光发射装置的激光发射端与激光接收装置的激光接收端一一对应，每一个激光发射端口发射的激光束由唯一对应的激光接收装置的激光接收端，例如图1中的第一发射端口1发射的激光束由第一接收端口2接收。

激光发射装置和激光接收装置在杆塔上的设置高度位置根据相关的规定进行设置，以输电线路220KV输电线路为例，《电力安全工作规程》规定电力线路有电，人员、树木、绳索应与导线保持安全距离，220KV的安全距离为4米。监测导线弧垂点下4米的平面，就可以及时发现输电线路通道内进入安全距离内的异物。然后采取相应的措施。

所述激光发射装置包括激光发射电路、第一无线收发模块、第一控制器和第一电源模块，所述第一控制器与激光发射电路和第一无线收发模块分别连接，第一电源模块为激光发射装置提供电能。

如图2所示，所述激光发射电路可以包括依次连接的限流电阻R13、功率三极管Q3、驱动控制芯片8205A及激光发射管LED3，限流电阻R13一端连接三极管Q3的基极，另一端连接单片机。图2中的激光发射管LED3处发射端口可以发射一道激光束，为实现两个杆塔之间的多点监控或者实现面监控，可以设置多个发射电路，每个发射电路的结构可以相同，可以都采用如图2所示激光发射电路。图1中给出了设置三个发射电路的情况，发射电路的数量设置根据具体的需要设置。

如图3所示，第一控制器可以采用ATmega16单片机，第一无线收发模块采用的芯片可以为si4322，通过无线收发模块可以实现与无线收发装置的通信。

所述激光接收装置包括激光接收电路、第二无线收发模块、第二控制器、第二报警电路和第二电源模块,所述第二控制器与第二无线收发模块、激光接收电路和报警电路分别连接，第二电源模块为激光发射装置提供电能。

本公开的激光接收装置的第二无线收发模块和第二控制器可以与激光发射装置的第一控制器和第一无线收发模块相同，第二控制器可以采用ATmega16单片机，第二无线收发模块采用的芯片可以为si4322，通过无线收发模块可以实现与无线收发装置的通信。第二无线收发模块和第二控制器连接的电路结构可以采用如图3所示的电路结构。

如图4所示，所述激光接收电路包括电连接的光电管led-receive和电压比较器LM339,以及电阻R36、R34、R30，图中给出了4路结构相同的激光接收电路，一个电压比较器LM339可以与4路激光接收电路连接，PA0-PA3分别连接至单片机ATmega16的30-37的任意引脚。当设置的激光接收电路数量大于4路时，可以再增加设置电压比较器LM339进行激光接收电路数量的扩展。

作为进一步的改进，还可以在杆塔上设置太阳能发电装置，通过设置太阳能光伏电池接收太阳能转换为电能，为塔杆上设置的装置进行供电，所述激光发射装置还包括第一光伏电池，所述光伏电池与第一电源模块连接；或者所述激光接收装置还包括第二光伏电池，所述光伏电池与第二电源模块连接。所述光伏电池为对应电源模块的蓄电池进行供电，光伏电池可以通过充放电保护电路连接到蓄电池，充放电保护电路如图6所示，电路中可以采用DW01和8205A芯片对电路进行保护。

所述无线收发装置包括第三无线收发模块、第三控制器、第三报警电路和USB转换电路。

本公开的收发装置的第三无线收发模块和第三控制器可以与激光发射装置的第一控制器和第一无线收发模块相同，第三控制器可以采用ATmega16单片机，第三无线收发模块采用的芯片可以为si4322，通过无线收发模块可以实现与无线收发装置的通信。第三无线收发模块和第三控制器连接的电路结构可以采用如图3所示的电路结构。

本公开在激光接收装置和无线收发装置都设置了报警电路：第二报警电路和第三报警电路，第二报警电路和第三报警电路可以采用如图5所示的灯光报警电路，灯光报警电路包括发光二极管、三极管和8205芯片，连接三极管基极的限流电阻的另一端连接单片机。还可以进行蜂鸣报警，可以采用如图9所示的蜂鸣器驱动电路，图中buzzer端连接单片机，通过三极管Q1驱动蜂鸣器。

作为进一步的改进，本公开的无线收发装置还设置可USB接口与监控主机进行连接。USB转换电路如图7所示，采用的芯片为PL2303，将TTL电平转化成UBS信号。

本公开所述第一电源模块和第二电源模块以及无线收发装置的电能供给可以采用图8的电源稳压电路为装置的工作提供稳定的电源输入。

上述装置使用方法为：在输电线路杆塔A上装设激光发射装置，在输电线路杆塔B上装设激光接收装置，两个装置位于导线的下方，并按照规定设置高度位置，无线收发装置直接连接在监控主机上，本公开可以通过USB接口连接至监控主机。当监控系统启动工作，激光发射装置发出激光束，激光接收装置接收到激光束，说明情况正常，导线下方规定高度内无异物侵入，当接收装置不能接收到激光束，说明导线下方有异物侵入，此时，激光接收装置将发出声光报警信号，提醒现场作业人员。激光接收装置通过无线收发装置发出告警信号传输至监控主机，监控主机将发出声光报警提醒监控室中的工作人员及时观察处理报警信息。

一种新型输电线路防外破监控方法，至少包括上述的一种新型输电线路防外破监控系统，该监控方法至少包括如下步骤：

塔杆A上的激光发射装置的发射端发射激光束，塔杆B上的激光接收装置的接收端接收激光束；当有异物侵入激光束被遮挡，激光束被遮挡的时间超过设定的时间阈值，向监控主机发送告警信息；

当监控主机接收到告警信息显示激光束被遮挡位置信息和告警信息，并进行报警。

还可以包括如下步骤：

所述一种新型输电线路防外破监控系统进入监控前或者监控过程中进行可执行如下步骤；

系统自检步骤：监控主机发送自检命令，控制激光束的发射，①当发射激光束，激光接收装置能够接收激光束；②当停止发射激光束，激光接收装置未接收到激光束，不发送告警信息；

符合系统自检步骤，上述自检步骤的①-②的三个条件都满足，则系统工作正常，否则系统有故障。

还可以包括系统参数设置步骤：所述激光发射装置发射的激光束至少三道，根据具体的需要设置激光发射装置发射激光束的数量；根据发射激光束发射数量不同设置为不同的工作模式。

本公开的监控系统与现有的输电线路在线监拍装置连接，监控主机与运行的输电线路视频在线监测装置进行通讯，该监控方法还包括如下步骤：当监控主机接收到告警信息，调取有异物侵入段的摄像头抓拍现场照片或视频。

本公开还包括设置在监控主机上的监控平台，监控界面如图10所示，该平台可以接收处理激光防外破装置发出的外破告警信息，还可以对激光防外破装置发出命令和设置激光防外破装置工作的参数，首先进入的是软件平台的登入界面，只有符合规定的相关人员才能进入和使用该软件平台，更能保证该系统装置运维的规范性和安全性。

监控功能包括：护线员到位监督、外物侵入报警、系统自检及参数设置。

外物侵入报警：该功能可以显示告警信息，告警信息可以为在什么时间哪两基杆塔之间哪条激光束附近出发生了危害线路安全的行为。

监控平台上还可以设置有报警灯不断闪烁，无线收发装置会发出声音报警信号。通过设置激光被遮挡的时间阈值,避免飞禽短时间飞过时出现误报警，时间阈值根据需要设置。

系统自检及参数设置：一是系统参数设置，该部分可以设置装置的工作模式，本公开有三条激光束和五条激光束两种工作模式可选，本公开的装置设置了五条激光束同时进行发射的装置，即对应设置了五个激光发射电路和五个对应的激光接收电路。可以控制五路激光的开启数量，从而设定为不同的工作模式，可以设置数量较多的激光束，使预警线趋于预警面。三条激光束和五条激光束工作模式仅仅是示例，如果想要增加激光束的数量相应的增加激光发射电路和激光接收电路的数量即可。

通过本公开的自检方法，可以实现每路激光束回路的自检，可以自检出有故障的激光束，并将其屏蔽，不影响其他激光束回路的工作。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种新型输电线路防外破监控系统，其特征是：包括设置在输电线路杆塔A上的激光发射装置，设置在输电线路杆塔B上的激光接收装置，还包括监控主机和无线收发装置，所述无线收发装置与监控主机连接，所述监控主机通过无线收发装置分别与激光发射装置和激光接收装置无线连接；

所述激光发射装置用于发射激光束，所述激光接收装置用于接收激光束，当有异物侵入激光束被遮挡，激光接收装置接收不到激光发射装置发送的激光束时，向监控主机发送告警信息；

所述激光发射装置包括激光发射电路、第一无线收发模块、第一控制器和第一电源模块，所述第一控制器与激光发射电路和第一无线收发模块分别连接，第一电源模块为激光发射装置提供电能；

所述激光发射电路包括依次连接的限流电阻、功率三极管、驱动控制芯片及激光发射器。

2.如权利要求1所述的一种新型输电线路防外破监控系统，其特征是：所述激光接收装置包括激光接收电路、第二无线收发模块、第二控制器、第二报警电路和第二电源模块,所述第二控制器与第二无线收发模块、激光接收电路和报警电路分别连接，第二电源模块为激光发射装置提供电能。

3.如权利要求2所述的一种新型输电线路防外破监控系统，其特征是：所述激光接收电路包括电连接的光电管和电压比较器。

4.如权利要求1所述的一种新型输电线路防外破监控系统，其特征是：所述激光发射装置还包括第一光伏电池，所述第一光伏电池与第一电源模块连接；

或/和

所述激光接收装置还包括第二光伏电池，所述第一光伏电池与第二电源模块连接。

5.如权利要求1所述的一种新型输电线路防外破监控系统，其特征是：所述无线收发装置包括第三无线收发模块、第三控制器、第三报警电路和USB转换电路。