架空线树木生长监测装置开发与应用

黎绍辉 艾 维

（广东电网有限责任公司佛山高明供电局，广东佛山528500）

1 现状分析

架空线附近树木生长过快，无法及时清理将会造成线路之间安全距离不够，形成较大的安全隐患，甚至出现接地短路的问题，造成配电网线路出现开关跳闸并引发停电的事故。

现在树障隐患治理常规的做法一是结合日常巡视发现及清除，二是每年定期针对配电网户外场地树木开展专项整治管理，全面排查隐患。这种纯粹依靠人巡线的传统做法，既浪费了大量有限的人力资源，也不符合智能电网发展的要求，虽然现在有一些基于摄像头的辅助判断树木生长的监测技术，但其造价及运行成本高，不适合普及。

本文提出了用架空线树木生长监测装置来代替人工巡线，这是一种运行成本低、制作成本较低、效果较好且效率高的监测装置，利用它能够降低线路管理人员巡线工作强度，逐步实现电网状态检修和智能化管理。

2 监测装置构造及工作原理

2.1 监测装置供电及可靠性

电力架空线通道树木生长控制装置，采用太阳能供电，锂电池存储并输送电能，发热低，可靠性高，是保证装置工作需要的基础。工作电压为5 V；监测工作电流30 mA，低功耗状态下工作电流小于20 μA，续航时间在7天以上。采用工业级潜入式系统，IP67防水处理，以免雨水造成装置故障。装置为长寿命设计，不受风、雨、雪、雾和明暗环境光的影响，采用低功耗处理技术，根据树木生长的特点，每天定期进行监测，实现长期不间断运行。

2.2 监测装置信息发送

每个监测装置都有独立的通信模块，通过通信卡向数据接收单元（后台软件）传递信息。巡视人员可以通过后台软件随时更新监测现场树木生长情况，在无人操作的情况下，后台软件自动24 h接收现场发来的更新数据。若树木生长距离线路小于设定值，则向巡视人员发送预警信息。

2.3 监测装置安装

该装置使用专用弹簧卡具，直接安装于架空导线上，可带电装、拆，处于等电位状态。使用绝缘杆配专用安装工具即可带电安装，避免了停电安装、拆卸的诸多不便。该警示器不受“过电压”影响，也不影响架空导线对地绝缘。

2.4 工作原理

下面结合附图和实施例，对本文所述架空线树木生长监测装置功效作进一步详细描述。

如图1所示，架空线树木生长监测装置包括：①太阳能板；②蓄电池、通信模块、检测模块；③超声波发射装置。

图1 安装及监测示意图

采用超声波技术监测树木生长是装置的重点部分，超声波的波长比一般声波要短，具有较好的方向性，利用超声波的反射原理进行监控，如图2所示。通过超声波发射器向线路下方发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到树叶、树枝等障碍物时会立即返回来，超声波接收器收到反射波立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340 m/s，根据计时器记录的时间t，可以计算出发射点与障碍物的距离S，也就是计算出S=340t/2。超声波探测距离最小20 cm，最大600 cm，探测角度为75°。事前预设好安全距离，如通过超声波获取的距离不大于这个距离，将启动通信模块，通过通信模块将此距离数据上传至后台，后台将告警信息发送给运维巡检人员，以便及时进行处理。

图2 工作原理图

3 结语

本文设计的架空线树木生长监测装置通过精确测量，能够及时发现树木生长对配电线路的威胁，实时监测配电线路附近树木的生长情况，为制定预防措施和定期清理提供了依据。使用该装置能够有效提高劳动效率，提高线路供电可靠性，降低线路管理人员巡线工作强度，逐步实现电网状态检测和智能化管理。