輸電線路狀態(tài)感知監(jiān)測及共享平臺設(shè)計

梁華

摘要：在傳統(tǒng)的輸電線路狀態(tài)感知監(jiān)測及共享平臺中，無線網(wǎng)絡(luò)連接單一使用運營商的網(wǎng)絡(luò)連接，導致平臺獲取數(shù)據(jù)和傳遞數(shù)據(jù)功率不足，數(shù)據(jù)傳輸較慢。因此提出設(shè)計輸電線路狀態(tài)感知監(jiān)測及共享平臺。在平臺架構(gòu)上選用Web Service的方式發(fā)布標準數(shù)據(jù)服務(wù)。在平臺監(jiān)測對象中確立輸電線路的各項參數(shù)，在監(jiān)測設(shè)備和用戶端的數(shù)據(jù)傳輸中，使用APN專線通道的方法，搭建無線寬帶專網(wǎng)，完成設(shè)計。實驗結(jié)果顯示該設(shè)計平臺中節(jié)點獲取能量和傳輸功率更高，證明設(shè)計平臺具有較高的可行性。

關(guān)鍵詞：輸電線路;共享平臺;數(shù)據(jù)傳輸;APN專線

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0引言

目前國內(nèi)的輸電線路監(jiān)測平臺中，由于涉及數(shù)據(jù)較多，無法在管理層面進行部署，導致數(shù)據(jù)交互和共享困難[1]。而國外相關(guān)研究則較早地提出了智能電網(wǎng)的解決方案，以提高電網(wǎng)線路狀態(tài)的多方面共享分析[2]。而國內(nèi)研究者，為了解決目前平臺的不足也提出了運用SVG以及MIS技術(shù)相結(jié)合的可視化輸電線路管理平臺，但結(jié)果有限難以滿足實際需求[3]。因此，本文對輸電線路狀態(tài)感知監(jiān)測及共享平臺進行設(shè)計。

1輸電線路狀態(tài)感知監(jiān)測及共享平臺設(shè)計

1.1平臺架構(gòu)設(shè)計

在本文設(shè)計的平臺中，采用多源數(shù)據(jù)共享服務(wù)接口，使用Web Service的方式向用戶發(fā)布標準的數(shù)據(jù)服務(wù)。而在輸電線路運行狀態(tài)下的監(jiān)測平臺中，空間數(shù)據(jù)根據(jù)標準規(guī)范發(fā)布為Rest服務(wù)。智能電網(wǎng)輸電線路中包括多種業(yè)務(wù)需求的專項應(yīng)用，且應(yīng)用中具有自己的體系架構(gòu)，并根據(jù)對應(yīng)項目推動運行。在平臺的數(shù)據(jù)層中，包括GIS數(shù)據(jù)以及專題屬性數(shù)據(jù)，平臺的GIS數(shù)據(jù)主要包括兩個部分，一是二維矢量電子地圖，二是輸電線路的空間數(shù)據(jù)，包括矢量要素圖層。而平臺數(shù)據(jù)層中的專題屬性數(shù)據(jù)主要包括輸電線路以及檢測設(shè)備的實時監(jiān)測類信息，而該數(shù)據(jù)可以通過實時調(diào)用的方式來展開，同時GIS軟件可以提供二維地圖數(shù)據(jù)訪問，作為平臺的可視化空間分析引擎。同時建立服務(wù)層，再通過平臺的數(shù)據(jù)層，建立標準化的服務(wù)接口，用來作為用戶服務(wù)模塊，發(fā)布數(shù)據(jù)，在服務(wù)層上建立應(yīng)用層，開展服務(wù)專題應(yīng)用。

1.2平臺監(jiān)測對象確定

本文設(shè)計的輸電線路狀態(tài)感知監(jiān)測和共享平臺檢測包含多個因素，首先是對氣象環(huán)境的監(jiān)測，其目的是確定周圍氣象環(huán)境數(shù)據(jù)的狀態(tài)監(jiān)測，包括多個會影響線路正常運行的因素，因此數(shù)據(jù)檢測考慮到輸電線路外部的環(huán)境因素比較復(fù)雜，需要在線路外部安裝采集檢測設(shè)備進行實時監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)返回平臺，畫出曲線呈現(xiàn)給用戶，便于為分析線路潛在故障提供數(shù)據(jù)支持。其中也包括對線路的覆冰狀態(tài)的檢測，當空氣中水滴溫度低于0攝氏度時，水滴會附著在導線表面，從而形成覆冰情況[4]。對輸電線路的覆冰狀態(tài)的監(jiān)測，主要是根據(jù)對線路的傾斜角、風偏角等參數(shù)的檢測，并根據(jù)已有的參考模型計算出線路的覆冰值[5]。對導線的誤動情況則通過對線路導線的誤動頻率、舞動幅值、舞動半波數(shù)的監(jiān)測，依據(jù)模型計算舞動情況，同時可以在線路的桿塔周圍運用視頻監(jiān)測技術(shù)直接進行實時監(jiān)測導線舞動情況。而導線的弧垂直是線路在設(shè)計時的重要參數(shù)，弧垂直受到環(huán)境因素的影響會產(chǎn)生偏差，因此在線路上添加相關(guān)監(jiān)測設(shè)備進行檢測。

1.3平臺通信共享

本文設(shè)計的平臺在進行通信共享的過程中，選用無線塊帶來作為監(jiān)測平臺的通信傳輸方式，傳輸頻率設(shè)定為5.8GHz，該頻段屬于開發(fā)頻段，在監(jiān)測對象的確認中，因添加了視頻監(jiān)測，因此在網(wǎng)絡(luò)方案中帶寬設(shè)置為138MHz，以滿足視頻的實時傳輸。在考慮網(wǎng)絡(luò)安全的情況下，傳輸至平臺的數(shù)據(jù)需要通過認知的加密芯片后才能進入信息內(nèi)網(wǎng)，而網(wǎng)絡(luò)接入公網(wǎng)部分后，由于成本問題需要減少接入運營商的節(jié)點數(shù)量，降低傳輸時的信息流量。為了滿足需求，將整個網(wǎng)絡(luò)分為無線寬帶專網(wǎng)部分以及APN專線通道部分。在沿輸電線路中搭建無線寬帶專網(wǎng)，同時將每個與網(wǎng)絡(luò)連接的桿塔作為客戶端的節(jié)點，并通過收發(fā)裝置與網(wǎng)絡(luò)連接，沿線的監(jiān)測裝置利用節(jié)點將發(fā)送的信息傳送到網(wǎng)絡(luò)運營商的信號塔中，將APN光纖專線通道接入平臺服務(wù)器中，并通過網(wǎng)絡(luò)安全芯片解密確認信息，將結(jié)果發(fā)送到平臺服務(wù)，同時平臺中心服務(wù)器共享分配監(jiān)測數(shù)據(jù)，分發(fā)至不同用戶上，實現(xiàn)監(jiān)測和數(shù)據(jù)共享。

2實驗論證分析

為驗證設(shè)計平臺的可行性，使用本文設(shè)計的平臺與傳統(tǒng)平臺進行模擬實驗對比。

2.1實驗運行環(huán)境

本文平臺的模式實驗數(shù)據(jù)傳輸時通過J2EE進行開發(fā)，并將數(shù)據(jù)存儲于基于VC#的數(shù)據(jù)傳輸測評中心。運行環(huán)境中，使用的操作系統(tǒng)為Windows 7，Java JDK版本為1.7.0，數(shù)據(jù)共享服務(wù)器為Tomcat6.0。開發(fā)工具為Eclipse IDE for Java EE和Visual Studio 2010，數(shù)據(jù)庫為Microsoft SQL Server 2008。而平臺的運行的客戶端使用PC機，并使用IE瀏覽器即可。

2.2實驗結(jié)果

本文將平臺對應(yīng)的節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸功率來進行傳輸方式的比較，以此來判斷出兩個平臺在數(shù)據(jù)共享上的優(yōu)劣性。兩平臺在周期節(jié)點中獲取能量節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸量如下表所示：

表1中，在不同的傳輸時間中本文平臺的節(jié)點獲取能力和傳輸功率均優(yōu)于傳統(tǒng)平臺，因此證明本文設(shè)計的感知監(jiān)測及共享平臺中數(shù)據(jù)傳輸性能更好，共享能力更強，具有較高的可行性。

3結(jié)束語

本文通過使用APN光纖專線通道對平臺的數(shù)據(jù)傳輸進行改善，有效地提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎托阅?。但研究中對線路狀態(tài)的監(jiān)測沿用了傳統(tǒng)方法，缺乏對監(jiān)測手段的改進，未來研究會向該方向開展。

參考文獻

[1] 袁華璐，裴蘊智，靳鵬飛.基于光纖傳感的非覆冰期輸電線路狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究[J].功能材料與器件學報，2020，26（01）：31-34.

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[3] 張安安，鄧芳明.融合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與射頻識別的輸電線路桿塔狀態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)低延時技術(shù)[J].科學技術(shù)與工程，2020，20（04）：1442-1447.

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