（山西省电力公司太原供电公司）
带电安装在线取电全天候视频监控警示球
黄宗泽 李永健 于永胜 贾 俊
（山西省电力公司太原供电公司）
本文介绍了一种可以带电安装，无需外来能源在线取电的全天候线路安全视频监控报警系统，其特点是可带电安装、高压在线取电、后台可控、自动甄别、自主防污全天候、灵活组群、视频监控、现场声光告警，是一种为电力行业专门研究开发的多功能高技术监控系统。其特点是采用目前最先进的在线高压导线直接感应取电技术，取电功率大，系统稳定，抗浪涌能力强，适用于在野外无市电支持的特殊环境。
带电安装；在线取电；视频监控；声光报警
0 引言
随着社会经济的发展，大量工程建设、工矿生产威胁到输电线路安全，各种隐患种类繁多，现场监控和线路检查繁重、作业时间长、劳动强度大、人工成本高，急需一种稳定可靠、在线实时监测并现场报警，代替人工现场监控的现代化智能化综合监控装备。要求可以带电安装；现场超级WiFi快速组网；在线取电无需外来能源；全天候视频监控；双向传输后台可控；自动甄别、声光报警警示；信号统一兼容等技术要求。
1 研究的目标
根据实际的这一需求，研究和设计开发了一种带电安装在线取电全天候视频监控警示球，其特点如下：
1）利用最新发展起来的超级WiFi技术，实现野外现场自行组网、无线远距离传输。具有系统体积小、维护成本低、方便架设等优点，弥补了电力系统网点多、网点分散、组网成本高，以及商业移动网络（中国移动、联通、电信等的GSM/GPRS/CDMA网络)传输方式普遍存在的系统功能单一、信号数据量大、网路拥堵、信号不稳定，覆盖不全面、费用太高等缺点。
2）多功能警示球终端，除同时具有高清光学变焦数码视频监控、激光侦测等检测监控功能外，装置耐雨、雪、冰、霜、风、沙、尘、霾，全天候监测导线周围物体，还同时具备暴闪警示灯、警笛、人声等声光报警装置。在发生触发报警的情况下，直接和视频设备联动，将报警信息上传至综合监控平台，同时促发其他声光报警设备。
3）采用目前最先进的在线高压导线取电技术，取电功率大，系统稳定、抗浪涌能力强，可以在高压线路上长期稳定工作，寿命极长，适用于在野外无市电支持的特殊环境。综合性能明显优于目前效率低下、寿命短，不稳定和不可靠的太阳能、风电互补系统，技术优势明显。
4）可通过专用装置、工具或设备直接带电上线安装，不用停电、不用人工上线、不受环境的限制。这样可以极其方便地带电在线安装，方便快捷，效率高、成本低，可以低成本快速组网运行。
5）项目应用超级WiFi技术及装备进行低成本现场组网和远距离无线信号传输，同时整合兼容对接系列多功能测控单元。在野外没有光纤宽带的地方利用超级WiFi技术，将各处杆塔、线路，线上、线下监测点的监测信号接受汇集，通过建立不多数量基站形成超级WiFi无线网络桥架将这些数据信号传输至最近的光纤宽带数据接入基站，再通过光纤宽带传输回总监中心，为电网系统的实时数据采集、运行状态、现场检测及远程控制提供了基础平台。它可以和检测、控制设备构成任意复杂的监控系统，安全防范子系统的各种探测器将与视频监控子系统中的视频设备兼容连接。
2 研究的内容
多功能警示球：其特点一是集现有多种形式、类别监测装置功能于一身的数据采集和声光音响报警前端集成设备(含视频监控功能)；其特点二是无需停电可以带电安装、快速组网；其特点三可以在线取电，无需市电等本地电源。如图1所示。
统一传输网络：其特点一是所有前端设备利用超级WiFi技术兼容连接；其特点二是所有信号汇集后利用超级WiFi网络桥接无线中继互连统一稳定传输；其特点三是在合适位置无缝接入光纤宽带，如图2所示。
终端处理系统：后端分析处理系统可以对所收集的相关数据进行分析，根据分析结果有针对性地对相关杆塔采取防范措施，降低线路事故的发生。当运营监控服务器接收到报警等级信息，可以触发声光报警提示、弹出报警画面、弹出报警信息提示、启动报警录像等多种报警联动；并可触发报警短信，将报警信息发到多个事先设定的手机；还可通过视频采集终端解码器触发现场声光报警。
图1 线路日常固定监测
对应用最广泛的视频监控及防外力破坏功能，集中整合多功能于一身，既有视频监控同时具备红外、激光等监测功能，具备声光报警功能。当线路发生外力破坏隐患时，实现现场声光报警，起到安全警示作用。
带电安装在线取电全天候视频监控警示球前端采用数字摄像机+网络视频编码器和网络摄像机，将数字化的视频信号通过超级WiFi数据采集传输网络传输到后端的监控电脑；并采用专用的视频监控平台与存储方案，不仅保证了视频信号和控制信号的准确传输，更能从实际出发，解决实际问题。
图2 开放型的系统接口，实现所有在线监测系统兼容对接示意图
3 典型功能规划
1）警示球自主防污功能。具有机械自动自主防污功能、防尘、防雨雪、冰冻功能。其中自主防污防尘功能由自动控制和后台设定兼容。
2）智能输电监测：包括输电线路视频、防外力破坏、防山火、等值覆冰、微气象、杆塔倾斜、导线温度、导线弧垂、导线风偏、导线微风振动、导线舞动、绝缘子污秽度等在线监测装置，输电线路状态在线监测平台管理系统等；
3）智能声光报警智能监控联动：声光报警警示器通过预设距离越线报警功能，并通过短信或后台报警达到实时掌握现场动态，起到及时预防的目的。
4）智能电力安全系列：包括智能综合驱鸟装置、输电线路智能警示装置、高压近电防触碰智能预警装置、移动便携式视频应急指挥系统、变压器防盗预警系统，检测外力机械入侵、违章建筑、垃圾堆、树木、异物检测等。
5）警示球在线取电：采用电流互感器的原理，通过桥式整流和滤波技术，把交流变成为直流；稳压电路为3级电压稳定电路 ，进行稳压处理，给警示器发光部分提供12VDC电压，同时具有抗100kA电流冲击的能力。本技术最大的优势是可以在电缆上面直接取电。
6）警示球带电安装：安装操作简单容易。只要警示球装置挂上导线，就不需要用手承托，利用专用绝缘工具直接上紧夹具即可。
4 带电安装在线取电全天候视频监控警示球
如图3所示，带电安装在线取电全天候视频监控警示球，集多功能于一身，具备在线安装、在线取电功能和杆塔安装太阳能取电功能。以光学变焦数码摄像机和无线视频传输为主，将数字化的视频信号通过网络传输到后端的监控电脑，并采用专用的视频监控平台与存储方案；同时具备红外、雷达和最先进的激光等主动侦测功能；在遇到外力破坏风险时，现场同步即时报警提示，同时会传输信号回后端监控中心。
图3 带电安装在线取电全天候视频监控警示球
由于大多数杆塔线路都建在郊外或者比较偏僻的地方，有一些不法分子在利益的驱使下，破坏杆塔线路，盗取相关器材变卖。同时，输电线路也是高压场区的所在，如果对相关区域未做严密防范，还会发生一些人员伤亡的事故。
5 具体技术方案
1）高度集成的系统：项目装置系统系列部件都需经过严格的电磁兼容试验、传感器精度试验、高低温试验、抗振动试验、信号传输实验等一系列型式试验。
2）方便灵活、安全可靠的遥控自动安装系统：国内首创的智能电动自动化安装设备。引进、研究和应用世界领先的作业工器具情况下研制自动化安装设备，可带电直接安装使用，无需停电。
3）警示球：采用红外和激光波双波设计，有效避免日光和其他光线的干扰，准确判断外物靠近。主动侦测设计：采取红外和激光双波设计，有效避免日光和其他光线的干扰；准确判断外物靠近，采取近安全距离就语音报警加爆闪提醒等警示手段。高亮度LED加闪光设计：远距离可见且夜间警示距离可达700m以上，最大程度避免外力对线路导线的破坏。
金属外壳，坚固耐用，可靠封装技术设计，适合野外恶劣环境。采用高科技新型特殊发光源器件，亮度高、穿透力强。本产品采用特殊材料工艺技术，耐高温、防紫外线、抗老化、防雨、防尘，寿命长、性能稳定，一次安装长期使用。
采用等电位绝缘设计，对高压线路的运行无任何不良影响。
4）在线高压取电系统：采用在线高压取电装置，根据电流互感器的原理，通过桥式整流和滤波技术；稳压电路为3级电压稳定电路，进行稳压处理；给警示装置发光部分提供12VDC电压，同时具有抗100kA电流冲击的能力。
取电功率可达20W，为全国领先。在线安装后不受气候影响，可以长期稳定地为设备供电。并加以最新的超级电容储电装置，支持线路停电4h以上系统仍能够连续视频监控发送信号正常工作。为对开设计，加入柔性线夹压线结构设计，自动安装不伤导线；大电流冲击设计，可抵抗雷击、倒闸等冲击，安全可靠工作。
多重保护设计（电流互感器）与警示装置之间设计可逆变的过流速断保护装置。当导线上突现大电流（雷电流、短路电流等）时，可有效地保护警示装置；大电流消失后，取电装置自动恢复运行。
5）带电上线快捷安装方案：带电安装在线取电全天候视频监控警示球的一个突出特点是安装可以实现带电在线自动安装。采用遥控自动机械控制式自动安装、拆除机构，设备集成了带电作业工器具和遥控自动电动设备，融合了机械手、机器人的综合功能，自动上线、自动驱动、自动安装，适应性极强，可广泛应用。
6 结束语
带电安装在线取电全天候视频监控警示球高压在线取电、后台可控、自动甄别、自主防污，抗干扰能力强、监测数据准确。有效地抑制现场的高压多相工频等各种干扰信号，局部放电信号测量频带，能根据现场干扰特点自动进行选择。当被监测点电缆局部放电信号超过预定值时，自动发出报警信号。实现强干扰环境下局部放电在线监测。
产品采用特殊设计，同时具备防雨防水、防晒防风结构，使系统设备在多种气候条件下正常工作，超出其他类似现有设备，特别适合电力线路野外复杂严酷的自然环境。可带电快捷安装，不用停电；低成本快速组网，使用方便；有效减少输电线路外力破坏、受外界物体损伤的事故、减少线路故障停电时间，有利于大幅度提高线路管理水平。
2016-11-22）
