山区配电线路智能监控防火系统的合理布局与创新趋势研究

山区配电线路智能监控防火系统的合理布局与创新趋势研究

魏豪兵

固达电线电缆（集团）有限公司     561000

摘要：本文主要是针对山区配电网的特点，对智能监测消防系统进行探讨。通过本项目的实施，可以有效地提高山区配电网的消防安全及维修效率，减少因消防事故造成的财产损失。通过本项目的研究，可以有效地提升山区复杂环境的适应性，降低人工巡检的频次与难度，达到实时监测、精确预警、快速反应的目的，实现对山区火源的实时监测、精确预警、快速反应，确保山区的防火安全与配电线路的安全运行。

关键词：智能监控防火系统；山区；配电线路维护

配电网承担着电压交换、配网、输电等功能，与用户距离最近。在现实生活中，配电网络中存在着大量的设备，且分散于不同的地理区域。在山区，采用智能监测消防系统，使其能够充分利用配电网的特点，并引进智能监测与辨识技术，把现代化的科学技术与配电网络的运营和维修紧密地结合起来，实现对火灾隐患的及时发现和预警，有效地将由火灾引起的各类风险降到最低。

1.山区防火现状

由于山区的火灾，导致配电线路的失效。春季和冬季气候干旱，草木枯黄，容易引发森林火灾。山火点燃了高压线附近或附近的树木，使热量上升，周围的空气不停被补充，区域上空形成对流，让火焰更旺，然后引燃导线，造成线路断裂，触发诸如接地、短路等意外情况。与此同时，当火焰温度上升时，荷电颗粒的浓度增加，导致更大的电流密度和更高的电导率，引发大范围停电。

由于配电线路的失效，火灾发生概率增加。由于配电线路一般没有设置避雷线，所以防雷设备比较单一，总体绝缘程度不高。山区的天气比较复杂，尤其是夏天经常有雷暴，容易受到雷击，在山地地区，由于雷击等原因，易出现诸如接地、短路等情况，并形成电弧而引发火灾。同时，在配电网络中，绝缘子老化、放电量大、鸟灾、风摆舞等因素的影响，也会发生线路问题。

树线相互撞击，极易发生火情。如果一棵树靠近通电的导线，受风力作用，易于发生摩擦放电，触发诸如接地故障。在炎热的天气里，如果带电线路没有保持足够的安全间距，电线就会因为热胀原理变粗，再加上用电负荷增加，电线发热也会让导线的弧垂变大，这就导致导线和线下的树木不能达到安全的距离，电线与树枝、落叶等发生摩擦放电，引起地面或相间的短路。随着国家对森林、森林资源的开发利用，配电网通道沿线山区、森林植被高度和密集程度大幅提高，使得配电网运营安全与山区防火安全的矛盾更加突出。

2智能监控防火系统的实际应用

一是系统架构。配电网山区智能监控防火系统主要由前端系统、传输网络和中央系统三大部分构成。其中，前端系统包括山区火灾监控、环境监控、通讯和电力供应，其功能是对铁塔周边、配电网和附近区域的影像资料、火警信号和环境因素进行采收和处理。配电网络上的火情实时监测系统，主要是利用操作者的网络完成资料传送，并依据使用者的需求与中心系统所在的网络环境，判断是否经由 APN私用网络传送资讯。监控中心设置了一个集中控制系统，在管辖范围内对前端系统进行管理，接收相关监控画面视频图像、火灾报警信息、微气象资料等，能够满足中心系统的用户浏览视频图像和信息的需要，并且能够对前端系统进行实时监测和报警。

二是功能实现。采用红外热像仪技术，做好配电网走廊及台区周边地区防火监测工作。在用红外热像仪检测到火点后，再用可见光对其进行验证。该系统以小型气象传感器作为系统的核心，通过RS-485通信，实现单机间的数据传输。采用集成式太阳能电池驱动组件，为相机及微型天气传感器提供动力，以确保装置的稳定工作。

三是配电线路方案。热像云台装置是安装在离配电线路主体10-20 m处的一种特殊的支架上，它是用特殊的支架固定，在作业场地上选择合适的位置进行组装，铁塔安装高程为25 m左右。在红外热像仪上安装一套红外热像仪，使用一套完整的太阳能锂电池供电组件，该组件所需的太阳能电池至少要能保证7天内持续供电；采用摄像机存储卡对图像进行存储，并向中心监测系统实时发送报警信息。

四是塔式变电装置。铁塔变压器采用箱体式，安装在电杆上；天气温度对设备的稳定运行有着重要的影响，尤其是在用电高峰期间，更要加强每日的设备温度测量，防止过热失效问题，同时也要防止对塔中的变压器损坏。立柱式变压器设置于距离架空线路本体10—20m的位置，采用墙体安装方式，在施工现场选定适当的地点，架设铁塔并安装牢固，塔高需要按照设计规范设置；若以太阳能为动力，则需保证连续多云天气七天以上的电力供应。

3智能监控防火系统在我国的应用成效及发展走向

3.1应用成效

山区配电网的智能监控防火系统可以24小时全天候运行，实时监测容易发生山火的地区，对疑似火灾进行快速检测，并给出准确的位置。该监控系统可根据现场实际情况，配备相应的监控平台，实现对现场火情信息的动态掌握。火源一经确认，监测系统可以在最短的时间内作出反应，降低火灾带来的危害。同时，监测系统还能实时获取森林火灾现场的风速、风向、温度、湿度等信息，为火灾发展趋势预测，及时制定灭火方案和应急指挥决策提供依据。目前，智能监控防火系统已经对全国各地发生的火情进行精确预报，为及时控制火情、扑灭森林大火提供支持，将火灾损失降到最低，为山区配电网的安全运行提供重要的必要条件。

3.2未来发展走向

近年来，随着卫星遥感技术的迅速发展，对山区输电线路不同规模火灾监测具有十分重要的意义。在实践中，如何有效地降低山区火灾监控的工作量与难度，提升山区火灾监控的准确性、减少漏报率、降低山区火灾给电力系统带来的经济损失，仍需继续深入研究。

（1）通过多源信息融合，利用 WSN、物联网、无人机和卫星等多源信息，对林火进行自动化分析和智能化处理，提高对山区火灾的精确实时定位能力，为山区火情监控提供一个更为有效和全面的技术手段。

（2）利用无人机进行林火监测，具有经济、高效和可靠的特点，既考虑到成本管控因素，又强调了时效性。但是，在大范围的输电线路上，由于无人机飞行任务多、航程短、人员需求大、费用支出大，要求在无人机自主飞行、航迹规划和多无人机协作等方面有所突破。

（3）针对山地、峡谷等复杂地区，需要结合卫星通信和5 G技术进行深入研究，以保障无人机对森林火灾的快速监控。在此基础上，采用深度学习技术，对火灾现场的火灾进行实时采集，并对火灾进行实时处理，从而有效地解决火灾事故中的火灾隐患和早期预警，提高火灾的时效性，极大地缩短火灾的响应时间。

结语

在对山区火灾状况进行深刻分析后，对如何将智能监控防火系统用于配电网、变压器的方案进行详细说明，有效地增强了山区配电网的防火成效。在山区实施智能监控防火系统，既可有效应对复杂地形条件下的火灾隐患，又可推动消防安全技术的深入发展。在今后的发展中，通过不断的技术创新与优化运用，智能化的消防安全监测体系将会在更广阔的领域中起到越来越大的作用。

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