输电线路监控系统技术解决方案纯方案13页.docx

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输电线路监控系统技术解决方案纯方案13页

输电线路监控系统技术方案

传统的高压输电线路监测都是采用巡检的方式，主要有两种，即人工目测法和直升飞机航测法：

人工目测法是由巡检员在地面沿线逐塔巡视，有时候需要登上铁塔或者乘坐悬挂于线路上的滑车，这种作业方式精度低、劳动强度大、费用多、周期长、危险性高，且存在巡检盲区。

直升飞机航测法则是驾驶直升飞机沿线巡检，采用摄像机和其他非接触探测技术对线路进行巡检，这种方式的优点是灵活性强、视野开阔，但存在飞行安全隐患且巡线费用昂贵。

由于上述的巡检作业方式存在诸多的不足，电力部门迫切需要取代或辅助人力进行线路巡检的设备。

使之真正成为防止电网事故大面积停电的第一道防御系统的一项关键技术。

深入研究电力塔杆倾斜监测系统在线指挥、检修、巡视和监测技术，加强输电线路运行状态的智能化管理，对加速智能化电网建设，预防和减少事故发生，提高电力系统的安全性、可靠性、稳定性具有十分重要的意义。

针对电力输电线监测的行业痛点、难点，我司推出了输电线在线监测系统，可以有效解决传统高压输电线状态监测周期长、人力成本高、安全隐患大、存在巡检盲区等诸多问题。

●系统拓扑图

输电线路在线监测是直接安装在输电线路设备上的可实时记录表征设备运行状态特征量的测量、传输和诊断系统，是实现输电线路状态检修的重要手段，是提高输电线路运行安全可靠性的有效方法。

本项目系统主要由传感采集模块、数据汇聚传输模块、输电线路状态监测平台、终端供电单元四大部分构成。

传感采集模块：

由温湿度、红外摄像头、风速、泄漏电流、覆冰状况、导线应力、倾角、雷电流、风偏、振动等各种传感器组成；

数据汇聚传输模块：

使用GPRS无线数据终端H7710DTU实现数据的远程传输；

输电线路状态监测平台：

电力主站监控系统。

监控平台通过对输电线路状态监测参数的分析，可及时判断输电线路故障并提出事故预警方案，便于及时采取绝缘子清扫、覆冰线路融冰等措施，降低输电线路事故发生的可能性。

终端供电单元：

太阳能电池板、硅能蓄电池等。

云管理平台

云平台是一款企业级终端设备管理平台，可以实时监测DTU的工作状态，掌控每个设备的在线状态、信号强度、掉线次数与时长等信息。

可以及时针对需求对DTU参数进行配置、升级等操作。

及时处理设备的故障，使设备处于最佳状态运行，节省客户的运维与管理成本。

为输电线监测数据的稳定可靠传输保驾护航。

●方案介绍

输电线路监控主要以多媒体技术、无线通信技术、计算机软件技术等各种IT技术进行融合，形式一套满足输电线路监控的硬件终端、客户端软件、后台服务器等软硬件产品，以技防来辅助人工进行全天候、多点位、多维度等全方位的对输电线路本体和周围环境监控，形成历时数据记录，辅助决策分析，为输电线路长久安全运行提供有效保障。

针对输电线路监控有两种设备形态和监控方式；1）、输电线路巡检图像终端，采用低功耗待机技术，星光夜视图像传感器，全天24小时计划运行，无人值守自主工作，以定时抓拍图片上传后台为主，观看实时视频为辅的工作方式。

2）、输电线路“三跨”视频装置，采用低功耗设计，前端录像存储，配合云台摄像机进行全方位实时监控，主流的设备型态是前置视频服务器和云台摄像机的方式，配合大功率的电池和太阳能板进行供电。

●系统介绍

1）前端设备系统

前端系统包括视频监控设备、通信单元及供电单元，主要负责对杆塔周围、输电线路走廊的视频图片采集、编码、存储及上传，通过中心系统可实现前端系统的实时监测。

2）通信网络

视频监控终端通过专用4G网络接入运营商基站，并通过专用VPN通道和防火墙后到达数据中心。

3）后端中心系统

采用分布式部署，由视频平台、监测分析服务器、网络存储、用户端组成。

中心系统可管理所辖区域的前端系统，接收由前端系统上传的视频图片等信息，满足中心系统用户视频图片信息查看的需求。

分析处理系统对前端系统上传的图片信息实时对比分析，将分析结果实时呈现给检修人员。

●系统优势

输电线在线监测系统功能优势：

1、实时性。

输电线路在线监测技术对设备状态实时监测，不受设备运行情况和时间的限制，可以随时检测设备的运行状态，一旦设备出现缺陷，能及时发现并跟踪检测、处理，对保证电网安全更具意义。

2、真实性。

由于在线监测技术在输电线路设备运行电压和状态下的各项参数进行检测，检测结果符合实际情况，更加真实和全面。

3、针对性更强。

可根据各项数据的发展和变化来确定检修项目、内容和时间，检修目的明确，针对性更强。

4、提高了设备供电可靠性。

由于实行状态检修，减少了线路停电次数和时间，提高了供电可靠性，避免少供电损失，同时也提高了电力部门全员劳动生产率。

5、适应性强。

DTU通过绝缘电阻、绝缘强度、浪涌干扰、静电放电干扰、高低温、射频辐射电磁场、工频磁场等严格测试。

通过国家3C认证，符合甚至相关国家标准,“智慧、可靠”。

●系统价值

本系统的投入使用，将实现对输电线路的运行状态和环境进行集中、全面、实时的监测，对事故隐患提出预警，为生产管理提供决策信息支持，为调度提供辅助决策信息。

这套系统的应用必将为用户带来巨大的社会价值和经济价值。

●设备介绍

1、输电线路巡检图像装置

采用一体化设计，方便单人上塔安装和维护。

主机内集成4G通信模块，电源管理模块，聚合物锂电池，图像采集和编码、存储主板。

采用低照度星光级图像传感器，配合ISP图像处理器，在野外低光线下也能清晰的成像，具备全天24小时监控要求。

采用低功耗待机设计，无抓拍计划时设备主动进入待机模式，节省电池供电。

1）设备组成：

2）图像采集

采用200W像素SONY低照度图像传感器，配合专业的ISP图像处理器和电动镜头，提升了夜晚的抓图效果，具备宽动态适应能力，具备大广角的监控视野同时也能聚焦现场细节。

支持前端存储，能够循环存储1000张图片，支持断网、断电补传机制，防止意外情况下丢失图像数据，同时支持短视频录制功能，并上传后台和推送手机app。

3）定时采集

支持计划采集和手动采集，支持短视频录制功能，设备支持定制抓拍计划设置，抓拍的图片实时上传后台服务器，无动作时自动进入休眠状态，降低设备的自损功耗。

4）电源管理

具备高效率太阳能板和锂电池供电方式，配合智能充放电管理模块，具备锂电池自动浮充、过压保护、过流保护等电源管理功能，同时具备对电池状态信息的采集和上传，如电池剩余电量、充电电压、充电电流、电池温度等。

5）远程维护

具备远程升级功能，方便后期进行固件版本的更新，节省后期维护成本。

支持远程设置设备参数、短信唤醒、图像下载、远程重启等功能。

6）通信网络

图像装置通过专用4G网络接入运营商基站，并通过专用VPN通道和防火墙后到达数据中心。

7）断网续传

具备4G网络意外断开连接时，设备本地存储抓拍图片及其他数据，当4G网络恢复时自动补传文件，避免数据丢失。

8）设备参数表

项目

参数

特色功能

双工作模式

节能模式，常规模式

节能在线

支持远程唤醒和休眠

定时任务

定时抓拍和定时录像

电量检测

电量信息采集和上传

光学参数

传感器

1/1.8〞ProgressiveScanCMOS

有效像素

200万像素

变焦倍数

3倍光学变焦镜头

镜头类型

电动镜头，3.6-11mmF1.4

视频分辨率

实时流：

1280×720@25fps；704×576@25fps

存储流：

1920×1080@25fps;1280×720@25fps；704×576@25fps;

日夜转换

支持

图片分辨率

1920×1080

视场角

110.3°~45.6°（广角-望远）

电子快门

1/25～1/10,000s

最低照度

彩色0.001Lux@F1.2;黑白0.0001Lux@F1.2;

网络功能

网络协议

IPv4,TCP/IP,UDP,PPPoE,DNS,

4G参数（国内）

无线制式：

LTE-TDD/LTE-FDD/TD-SCDMA/WCDMA

•LTE-TDDBand38/39/40/41

•LTE-FDDBand1/3/5/7/8

•TD-SCDMABand34/39

•UMTSBand1/8

•EVDOBC0

•CDMA1xBC0

•GSMBand2/3/5/8

存储

TF卡

内置MicroSD卡，最大支持128G。

（TF卡选配）

接口

电源接口

DC12V1A

网络接口

RJ45网口，自适应10M/100M网络数据

音频输入/输出

1路音频输入，音频峰值:

2-2.4V[p-p]，输入阻抗:

1KΩ±10%；1路音频输出，线性电平，阻抗:

600Ω

报警输入/输出

1路报警输入；1路12V1A电源输出

压缩标准

视频编码标准

H.265/H.264

码率

10Kbps~7Mbps

音频编码标准

G.711alaw/G.711ulaw/AAC/ADPCM

一般范围

电源供应

DC12V±10%

功耗（整机）

节能模式：

0.3W

全功能模式：

7W

尺寸（整机）

257mm×132mm×107mm

重量（整机含支架）

5KG

防护等级（整机）

IP66

工作温度和湿度

-20°—60°

备注

（可扩展）内置15ah锂电池

（可扩展）20W单晶硅太阳能充电板

（可扩展）户外安装支架

（可扩展）充放电电源管理模块

红色部分下单前请备注。

2、输电线路三跨视频装置

三跨视频装置是采用低功耗的视频服务器为中心，配套智能网络摄像机进行视频采集，同时支持微气象传感器的数据采集和传输，使得本地周边的各种隐患因素进行全方位的监控，支持前端硬盘和存储卡双重存储，方便存储录像文件和其他关键信息，支持多路电源输出和控制。

1）前端设备系统

前端系统包括视频监控设备、通信单元及供电单元，主要负责对杆塔周围、输电线路走廊的视频采集、编码、存储及上传，通过中心系统可实现前端系统的实时监测。

2）通信网络

三跨视频装置通过专用4G网络接入运营商基站，并通过专用VPN通道和防火墙后到达数据中心，支持双卡绑定传输，同时提供最优的网络带宽，保证视频的实时性。

3）电源系统

前端独立供电单元，采用200AH锂电池和180WH的太阳能板供电，保证无外部电源供电的情况下，稳定运行15天，使用双控制器级联，分别管理独立的电池充放电管理。

4）存储方式

支持前端硬盘和双TF卡存储，可满足8*24小时录像存储要求。

5）扩展接口

支持透明串口和RS485接口通信，可支持微气象、无线测温等传感器的接入，实时获取通道周边环境信息，提供多维数据进行分析和判别。

6）远程维护

具备远程升级功能，方便后期进行固件版本的更新，节省后期维护成本。

支持远程设置设备参数、短信唤醒、图像下载、远程重启等功能。

7）设备参数

型号

CR6004M－SK－TF1－B

视音频输入

视频输入

支持4路高清AHD/TVI视频或2路IPC接入，支持720P、兼容CVBS、

4芯头接口（电平：

1.0Vp-p，阻抗：

75Ω），PAL/NTSC自适应

音频输入

4路LINE-IN伴音输入

4芯头接口（线性电平，阻抗：

1kΩ）

视音频输出

CVBS输出

1路CVBS接口（电平：

1.0Vp-p，阻抗：

75Ω）

分辨率：

PAL制式704×576

音频输出

1路，音频接口（线性电平，阻抗：

600Ω）

视音频编解码参数

视频压缩标准

H.264

视频编码分辨率

实时流：

720P/D1/CIF，存储流：

720P/D1/CIF

视频帧率

PAL：

1--30帧/秒

视频码率

32Kbps-2048Kbps，可自定义，最大4096Kbps

码流类型

实时流/存储流

音频压缩标准

ADPCM、G711A、G711U

音频码率

8kbps

双码流

支持

存储驱动器

类型

SD卡存储

最大容量

支持2张SD卡存储，单卡最大支持128G容量

外部接口

语音对讲

支持语音双向对讲功能

天线接口

支持单卡或双卡3G/4G天线接口及WIFI天线

网络接口

2个百兆网络RJ45网口

串行接口

RS232接口2个、RS485接口2个，预留1个,CAN总线接口1个

SD卡

2个，标准SD卡插槽，单卡最大支持128G

SIM卡

2个，标准NANO卡插槽

报警输入

3路无源开关量报警输入

报警输出

2路无源报警输出接口（OPEN,COM1）默认常开；（CLOSE,COM2）默认常闭

其他

电源

DC8~36V

操作方式

红外遥控器

功耗

待机功耗：

＜0.09W

单卡功耗：

<10W（不含显示屏、摄像头和硬盘）

工作温度

-15℃—60℃

工作湿度

10％--95％

机箱尺寸

184mm（长）×168mm（宽）×41mm（高）

重量（祼机）

1.3kg

3、后端软件系统

1）管理平台组成

由众多网络单元组成：

每个网络单元完成不同的功能，有专门完成设备接入认证的服务器，有专门负责用户接入认证的服务器，有专门的视频流转发服务器，有专门提供手机视频观看的手机流转发服务器，等等；众多网络单元有机组成一个整体，这个整体就是系统管理平台，监控系统管理平台是整个监控系统的核心单元。

2）服务器类型

服务器类型分3个核心部分：

数据库和中心管理、平台存储、流分发服务。

存储和流分发是可以分立安装多个，平台部署之前先确定，监控点规模，确定要不要平台存储，日常多少监控点在线存储，多少人日常在线观看。

确定这些因素之后，才能确定平台服务器的最佳配置。

中心服务器，存储服务器，流分发服务器。

（三者都是分别安装了不同网元的PC服务器）

中心管理服务器：

安装了“中心服务器”软件的PC机。

是整个系统的软件支持核心，负责系统的工作参数设置、动态IP地址解析、用户权限分配、录像计划制定，报警信息处理、联动等等工作。

用户观看视频也是通过中心服务器统一获取。

存储服务器：

安装了“存储服务器”软件的PC机。

用来存储网络中传输过来的视频数据。

存储路径、存储名称、录像文件时间长短，录像文件保存周期等等，都在存储服务起中完成。

存储必须配合中心服务器一起工作。

流分发服务器：

分发服务器是包含分发数据库并为所有类型的复制存储元数据和历史记录数据的服务器，同时还为事务复制存储事务。

而对于繁忙的系统来说，为事务复制使用远程分发服务器可以提高性能。

中心服务器参数

CMS中心服务器（1台）

CPU类型

Intel至强E5-2600v3系列及以上

CPU频率

1.8GHz以上

CPU核心

四核

CPU线程数

四线程+

CPU数量

1颗

内存

32GECCDRR3+以及以上

非平台存储

2T（自配大小，无要求）

平台存储

推荐8T

300路1080P视频同时存储，按每路4000Kb/s的码流速率。

一天需要消耗约12TB，5天约需要60TB存储空间（根据实际情况选配）

电源

冗余双电源（有备用电源或UPS时选用）

操作系统

Windowsserver2008R2EnterpriseSP1

带宽

50Mbps-100Mbps（上下行带宽对等）

●典型应用

（1）输电线路绝缘子污秽在线监测系统。

目前大多采用绝缘子泄露电流进行绝缘子污秽的判断，现场运行监测分机实时、定时测量运行绝缘子串的表面泄露电流，局部放电脉冲和该杆塔外部环境条件等，通过2G/4GDTU或者3G/4G路由器发送至监控中心，由专家软件结合报警模型进行污秽判断和预报警。

在很大程度上提高了绝缘子污秽和电气绝缘判断精度。

（2）输电线路氧化锌避雷器在线监测系统。

目前氧化锌避雷器的在线监测方法主要有全电流法、三次谐波法、基波法、补偿法、数字谐波法、双“AT”法、基于温度的测量法等。

现场监测分机实时、定时监测MOA的泄露电流以及环境温湿度等参量，通过2G/4GDTU或者3G/4G路由器发送至监控中心，有专家软件分析判断氧化锌避雷器的性能和动作次数等。

（3）导线温度及动态增容在线监测系统。

目前增容方法主要有静态提温增容技术和动态监测增容技术两种。

静态提温增容技术是指突破现行技术规程的规定，环境温度任按+40℃考虑，线路上的风速和日照强度完全符合规程要求，将导线的允许温度由现行规定的+70℃提高到80℃和90℃，从而提高导线输送能量。

动态监测增容技术是指在输电线路上安装在线监测分机，对导线状态（导线温度、张力、弧垂等）,和气象条件（环境温度、日照、风速等）进行监测，通过2G/4GDTU或者3G/4G路由器发送至监控中心。

在不突破现行技术规程规定的前提下，根据数学模型计算出导线的最大允许载流量，充分利用线路客观存在的隐性容量，提高输电线路的输送能量。

（4）输电线路远程可视监控系统。

目前可视监控系统分为图像和视屏两类，受监测分机工作电源功率、通信费用等限制，大多采用静止图像进行线路状况判断，例如导线覆冰、洪水冲刷、不良地质、火灾、通道树木长高、线路大跨越、导线悬挂异物、线路周围建筑施工、塔材被盗等，利用3G/4G路由器进行图像数据传输；但针对导线舞动等动态信息的监测建议采用视频监控的方式，利用3G/4G路由器或者4G视频服务器进行视屏数据传输，为输电线路的巡视及状态检修开辟了一条新的思路。

（5）输电线路覆冰雪在线监测系统。

目前国内为大多进行覆冰理论、冰闪机理、和杆塔强度设计等方面的研究工作，建立了大量的观冰站、气象站进行现场观察和数据收集，研究了大量预报结冰事件、导线除冰、地线除冰等技术，但针对覆冰雪在线监测技术的研究较少，而2008年的冰灾事故迅速促进了覆冰雪在线监测技术的研发和应用。

覆冰雪在线监测的技术主要有两个：

一是根据线路导线覆冰后的重量变化以及绝缘子的倾斜、风偏角进行覆冰荷载（覆冰厚度、杆塔受力、导线应力等）计算，直接与线路设计参数比较给出报警信息；二是采用现场图像对线路覆冰雪进行定性观测和分析。

建议可将覆冰荷载计算和图像结合起来，这样可提高覆冰雪的监测精度。