输电线路拉线防盗在线监测研究

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摘 要：如今输电线拉路被盗现象越来越频繁，电力安全面临着极大的隐患，而且也给国家造成了严重的损失。面对这一现象，迅速研制出能在输电线路铁塔被盗时能及时反馈给相关人员的检测系统是非常重要的。文章利用输电线路拉线被盗时的种种可监测数据，有依据的设计一套用于实时监测拉线状态的在线监测系统。

关键词：输电线路拉线；防盗；监测

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）06-0088-01

近年来随着电力设施的不断升级，也面临着电力设施被盗和破坏的严重问题，其中盗窃电力设施逐年增加，占了很大的比重。相关部门针对这一现象做出了不完全统计，我国每年都会有大量的高压电力设施被盗，造成大量资金流失，同时也使得电网安全运行面临更大的风险。

杆塔中的输电线拉线起到十分重要的作用，它是保持杆塔稳定的重要部件。拉线棒、UT线夹被窃取的重要原因是它由铸铁做成，极易被锯断，然而拉线棒一旦被盗必将导致倒杆断线事故，给输电线路带来危害性不言而喻。因此，研制出能够反馈给工作人员的拉线防盗窃监测系统，对保障电力系统安全和减少国家财产损失有着极其重大的意义。

1 输电线路拉线防盗监测系统原理

根据输电线路拉线被盗的实际情况，结合本人多年运维输电线路的经验，构想可以在输电线杆塔上设计一套针对输电线路防盗实施监测系统，使系统监测的拉线防盗具有及时性与准确性，一旦发现拉干线出现异常信息可将信息反馈给线路运维部门，运维部门能够及时的发现并且制止，防止出现倒杆断线事故。其中监测系统应该具有一定的识别功能，原因在于监测系统放置在自然环境下，多多少少会被自然或人无意识行为所影响，因此，这也就要求监测系统的识别能力要强，准确的将真实盗劫产生的物理特征记录下来。

根据对真正的盗窃输电线路拉线过程的分析，可以采用一下的两种原理。

1.1 拉线振动的原理

当盗贼进行盗窃时，他可能采取的措施为锯断的方式来行窃。

在盗窃的过程中，由于锯的摩擦，拉线会产生一定的振幅，我们可以计算出钢丝在摩擦时振动的程度。

假设L（m）为钢丝的总长度，单位质量为M（kg/m），钢丝所受到的拉力为F（N），那么其振动频率就为根号下T比4L2M。

再设钢丝中部被窃时，钢丝中部振幅达到K=0.1 m。这时，钢丝中部的平均加速度a为1/2at2=K，t为0.25，那么a为3.2，也就是约为0.3 g。

通过以上的演算，我们可以发现如果振动传感器灵敏度的系数显示为0.3 g时，那么就能够实现监测功能。如果在试验中选择的振动传感器的灵敏度为0.1 g时，电压会在0.5～1 s时进行波动。

1.2 拉线角度的原理

有的时候方法一并不是万能的，时常还会出现以下状况，盗贼不选择锯断拉线的方式，而是选择剪断拉线或者将UT线夹螺栓拆卸下来，这样的方式可以使拉线震动很轻微，振动原理监测可能不会有效果，无法达到报警的目的。对于这一现象，可以换用为测量拉线倾斜角度的原理进行报警。

拉线在不被破坏时与地面成角是固定的，当拉线一被剪断或者拉线与线夹固定的螺栓被拆卸时，拉线由于力的作用会自动下垂，此时拉线与对地面的夹角就发生改变。所以，可以通过测量角度的变化来监测是否被盗。

最好选择稳定性好，线性优质的传感器来监测，可以将电力设施更好的保护起来。

1.3 小结

以上介绍的两种防盗监测都有一定的优缺点，因此在实际的应用时也要酌情考虑。

振动原理监测可能会被盗贼破坏而失去监测功能，无法达到监测目的，因此，抗干扰设计要做的复杂。振动检测还要排除一系列的自然恶劣现象如风吹雨打，还要排除动物的撞击引发的振动等，以防误报警。因此，在选用硬件和研究软件时采取一些抗干扰措施，能够更准确的达到监测目的。这种监测的好处在于能够及时发现偷盗过程，能够在时间上占有优势。

角度原理监测拉线状态应用的比较广泛，但它也有不足的地方，那就是当拉线被锯断或被切断，或者螺栓被拆卸掉时，拉线对地的角度会发生巨大变化，这一变化可以满足系统，可是角度原理监测及时性差，只用当被剪断但是巨大变化时才能监测到，不过，从心理学角度分析，盗贼一般都会盗窃两根拉线，在盗窃第二根时会被现场抓获。

因此，应该两种监测方法相结合，取长补短，这样才能更好地达到监测防盗。

2 监测系统的设计

分布式体系结构设计检测系统，由现场终端和管理系统组成。将现场监测终端安装于杆塔上，实现防盗监测以及报警信息传递；报警信息的诊断与管理则由管理系统实现；现场终端与管理系统之间通过GSM/GPRS数据通信传递。

2.1 监测终端设计

监测终端可有传感器模块、微处理器模块、时钟、无线通信模块、电源模块、RTC组成。其装置大概为传感器单元与电池单元组合，传递到低功耗微处理器电源，再到时钟RTC与无线通信单元，其中后两者相互传达。

2.2 无线通信模块设计

有些杆塔远离市区，而且现场检测装置要安装在杆塔上，若要建立自己专属的网络，费用是巨大的。根据这一问题，我们可以应用移动的GSM/GPRS/CDMA公共网远程对数据进行传输，而且他的好处在于覆盖面积广泛，信号强度高。对于还没有覆盖移动网的地区，可以先采取无线数据传播模块传播到有信号的地方再进行二次传输，从而实现监测。

当杆塔拉线被盗时要保证现场监测装置能及时的通知远方的监控系统，使得监控系统能够接受到必要的参数信息并加以分析，同时也要接受到监控系统的命令，参数设置。这样才能保证现场监测装置与远方的监控系统应用软件之间的数据传输。

2.3 系统电源设计

我们应该需要不间断的长期供电源来保证长期在户外工作的系统，同时为实时监测铁杆拉地线状态，采用无线的GSM模块报警系统能够正常的运行。由于系统是低功耗的，完全可以采用太阳能电池组对锂离子电池充电的方式来提供长期电源。这样的好处在于锂离子电池容量大而且体积小，寿命很长，再配上适当的充电控制器可以保证电池的良好状态。

2.4 管理系统

管理系统由通信模块、智能诊断模块、查询统计模块、系统维护等模块构成。通信模块负责与现场监测终端、用户信息，其内容为报警信息的接受，传递各种参数信息，以及输电线路拉线状态和系统运行的状态。而智能诊断模块主要负责对上报信息的核实。查询统计模块则负责生成地图的作用。系统维护模块则是数据存档功能。

3 结 语

根据以上、拉线振动、角度原理监测的拉线防盗在线系统，优点在于成本低，运行可靠，不会因为户外的恶劣环境影响，低耗工作，系统安全，准确及时。并且采用太阳能系统，节约能源，更环保。只有当盗窃发生时才会产生报警费用，平时无需支出，同时还能检测输电线拉路的异常信息。此装置保证了电力设施安全的同时还能有效的保护国家财产的不会白白的流失。

参考文献

[1] 曾昭贵.输配电路运行和检修[M].北京：中国电力出版社，2000.

[2] 李昂.电力系统输电线路安全运行与意外故障防范及抢修应急处理实务全书[M].北京：当代中国出版社，2004.

作者简介：应锡章（1969-），男，大学专科，技师，主要从事输电运行工作。