输电线监测

输电线监测（精选9篇）

输电线监测 篇1

1 无线传感器网络设计要求

1.1 支持远距离传输

在高压输电线路中, 越高的电压等级就常常会有越远的传送距离。往往可以经过很多不同的特殊区域, 例如重冰区和大风区等。根据区域的不同情况, 就要进行相应的部署, 安排合适的监测设备, 做重点监测。因为监控区域之间通常都可能相聚甚远, 甚至可能会有几十公里远的距离, 所以对网络也有着更高的要求, 要就是要能进行远距离传输。

1.2 拓扑结构十分灵活

输电线路的排列方式通常都是呈现线性的结构, 一个个变电站组成了一个个点。网络节点安装在杆塔上, 它会随着排布而呈现出线性拓扑结构。为了使占地资源得到有效地节省, 多是一个杆塔由多回输电线路共用, 这就是所谓的“同塔多回”。而就局部位置的网络拓扑而言, 这个时候通常会呈现出网状结构。若是对很多不同的输电线路进行一定时间段的共同监测, 那么这一结构就会出现在线路汇聚的地方。所以, 灵活的拓扑结构形式要求有很好的支持, 即网络架构。

1.3 对数据传输的支持

就各网省公司的考察对象而言, 最主要还是针对输电线路, 具体考察其运行状况。最终发现线路故障的诱因主要包括污闪、微风振动和覆冰等等。相关的监测数据主要包括两大常用类: (1) 标量数据类型。例如, 主要负责监测杆塔绝缘子的电流数据等。 (2) 图像类型。无线传感器的节点通常都较为特殊, 既有传统的标量, 又有图像传感器。对网络的要求比较高, 要求能够进行多种数据传输, 且具备较高的传输带宽。此外, 监控规模也在逐步增加, 数据量大增, 具体包括网络采集和传输在内, 所以对网络的要求就是满足带宽需求。

2 对系统的设计

(1) 高压输电线路在线监测系统。必须根据监测的具体需求来进行部署, 具体指的是无线传感器节点 (监测点) 的部署, 也不是一定要求安装在每级杆塔。监测子站基本上安排和部署在靠近无线传感器节点的地方, 选择的安装地点通常都是在杆塔上。既负责收集数据, 又得促成无线多跳网络, 传送数据至节点 (监测网关) , 接下来把互联网或者内部网络接上汇聚节点, 这样后面的监控中心就可以进行收到。通常设置节点都是在某些固定位置, 并主要是高压变电站。若是进行较远距离的传输, 那就能以监测点的布局为依据来对监测子站进行更灵活的部署, 确保每一监测子站都能覆盖每个监测点, 且监测子站全部可以对监测网关实现多跳连接。在此情况下, 用到监测子站的机会是最少的, 还能将安装和维护的工作量有效地减少。, 要不然会因传输距离的局限, 而需要专门的监测子站用于转发数据。应该以监测需求为依据来进行网络设计。

子网的组成主要包括两部分内容, 一是监测子站, 一是其周围的无线传感器节点, 呈现出的网络为星形[1]。子网采用的无线通信技术为Zigbee技术, 其可以实现距离近、功耗低和成本低等优势。若是网络范围小, 那这种技术就不但可以使标量数据传输的需要得到满足, 如温度、弧垂等, 还能考虑到图片等大量数据传输的相关需求。监测子站是簇头节点, 各方面处理能力比较强, 主要由它们来构成骨干网络。采用的一种网络是自组织网络, 与IEEE 802.11b/g标准相符合, 能够进行较远距离的数据传输。

(2) 采集终端的设计。采集终端包括传感器模块、电源模块和无线通信模块三大主要模块[2]。无线通信模块选用的模块可支持Zigbee标准。电源模块能以传感器节点放置位置为依据来确定。

(3) 监测子站的设计。“监测子站主要包括主控模块、电源模块、Zigbee通信模块和基于IEEE 802.11标准的通信模块。”[3]因为监测子站是在杆塔上放置的, 所以选择的供电方式是太阳供电。

(4) 监控中心的设计。监控中心除了进行监控, 还有最主要的任务是对数据进行分析处理。能够提供的有历史数据查询、定位故障点和报警紧急事件等功能。针对泄漏电流等特殊数据, 还需要专家知识做进一步的处理和分析以实现辅助。

(5) 诊断与维护。现在的形式是网络在持续扩大自己的规模, 节点个数也在与日俱增, 促使网络故障和维护成了关键问题, 对该系统实施应用造成了限制。诊断和维护网络故障, 进行这类工具的设置, 主要就是为了起到协助作用, 对于网络中的一些已经失效节点进行定位, 并实时监测网络性能。

3 系统的实现

3.1 硬件实现

设计的系统既有监测子站, 也有汇聚节点, 其中的主、子板构成了监测子站, 主板微处理器 (MCU) 用到的是低功耗芯片, 可以面向通信, 主频可实现400 MHz。使用这款芯片有助于监测子站的开发, 尤其是对嵌入式监测子站而言。主要配置包括: (1) 存储模块的存储器, 主要包括了SDRAM和Flash;串口一个;将SPI接口引出, 实现和子板之间的通信; (2) 子板是Zigbee通信模块, 这是独立于主板之外的, 这样监测子站就会更为灵活; (3) 对于汇聚节点而言, 选用的是监测子站中的主板, 将变电站内部网络接进来主要还是借助的以太网接口来。

3.2 软件实现

将嵌入式Linux系统安装在监测子站上, 并对部分驱动程序进行了修改和开发, 促使路由协议和数据查询协议得以实现。

4 结束语

在高压输电线路中应用无线传感器网络是有优势的, 但同时又不得不需要应对一些困难, 其中的一些关键问题主要包括传输带宽、传输距离和电磁兼容等。本文对高压输电线路的布局和监测需求进行了详细地分析, 对实施中遇到的主要问题进行了详细的讨论。本文设计的这一系统具有很高的可靠性高和可扩展性, 还有低运行费用等优点, 对于我国一些偏远地区的高压输电线路而言, 尤其适合其在线监测。

参考文献

[1]杨树明, 史胜达.独立光伏电源系统设计方法[J].太阳能, 2001 (03) :194-198.

[2]黄敏, 李达, 朱婷.基于CDMA1X网络的架空输电线路无线视频监控系统[J].电力系统自动化, 2007 (05) :105-107.

[3]傅正财, 吴斌, 黄宪东, 等.基于GSM网络的输电线路故障在线监测系统[J].高电压技术, 2007 (05) :69-72.

输电线监测 篇2

【关键词】视频在线监测系统；全覆盖；高压输电线路

引言

随着输电线路规模不断扩大，通道环境复杂化、动态化等，均给输电线路运行维护带来严重困难，单纯的人工维护已经无法满足现代电网安全运行要求。随着计算机硬件技术和网络技术的发展，“视频在线监测系统”因其传输的图像具有即时、高清晰等特点，广泛应用于线路的监测、运行和维护。然而，受限于应用成本、安装、维护人力等因素，目前仅能在特殊区段上装设，未能充分发挥该系统的作用。本文简要介绍“视频在线监测系统”的工作原理，结合输电线路杆塔特征、周边环境的特点，对“视频在线监测系统”的深化应用进行研究探索。

1、“视频在线监测系统”的工作原理

1.1系统组成。系统由远程采集监控终端、监控服务器和监控客户端三部分组成。远程采集监控终端是一台高性能嵌入式智能设备，它部署在图像监控的现场，将实时采集到的现场视频、图片等数据进行压缩编码，利用GPRS/CDMA1X/3G无线传输模块将图片、数据以IP包的方式发送到监控服务器。监控服务器和监控客户端分别是装有远程图像数据监控服务端软件和客户端软件的PC机，它们都连接在因特网上，由于远程数据图像采集器没有固定的IP地址，所以客户端主动去浏览监控图像和设置监控参数都是通过服务器来中转的。

1.2系统工作过程。远程图像采集监控终端有两种工作模式，一种是自动工作模式，它根据预先设定工作模式在有报警情况时进行现场图像拍摄，然后自动将拍摄的图片上传到图像监控服务器上，客户端可以连接上服务器下载监控图片；另一种工作模式是被动工作模式，这种工作模式下，远程图像采集监控终端一直等待客户端发送拍摄图片的命令或者其它控制命令，只有接收到控制命令，它才会进行相应的动作，这种模式可用于客户即时获取现场图像和实时设置工作状态。

2、“视频在线监测系统”在输电线路上的应用探索

2.1输电线路特征。高压输电线路杆塔越来越高、密集、复杂，且大多分布在野外，线路覆盖面广，所处的地理环境、气候条件恶劣。由于距离远、分散性大、气候恶劣等因素，线路维护工作量大、危险性高，传统的人工巡视的巡视模式已经无法满足现代安全生产对输电线路的需求，难以对输电线路进行有效地管控。

2.2输电线路管控目标。高压输电线路是电力系统的重要设施，及时有效地反应或者防止电力线路及杆塔异常的发生十分重要。对输电线路的管控以便及时有效的排查到输电线路及杆塔的安全隐患，減少甚至消除诸如输电线路断线、杆塔倾斜等严重电网安全事故的发生为最终目标。

2.3应用现状。“视频在线监测系统”目前已在110～500kV线路上广泛使用，取得了良好的效果。架空线路视频在线监控系统具有检测、分析、处理、控制等功能。据不完全统计，在电网线路使用视频在线监控系统后，架空线路外力破坏事故减少20%，线路运行管理员的巡视次数减少10%，电网停电次数减少5%，突发事故的预防工作有一定的效果，运行管理人员能掌握大部分线路危险点的运行情况，电网事故处理的能力有所增强，电站的供电质量有很大的改善。然而，该系统多是应用在基于日常巡视确定的输电线路特殊区段上，没有充分发挥系统的作用，不能主动、及时地排查出输电线路及杆塔的安全隐患。

2.4应用探索。综上可知，目前“视频在线监测系统”在输电线路上的应用缺乏主动性，不能实现输电线路的管控目标。为此，对“视频在线监测系统”在输电线路上应用的进一步探索将成为今后的主要研究课题之一。以下是对“视频在线监测系统”在输电线路上能起到的作用进行挖掘分析：

1.主动性

输电线路的分布情况大致分为两种：1）平原段线路；2）山区段线路。由于社会进步、经济发展，电力网络规模不断扩大，平原段线房等矛盾日益激化，原先电力通道环境剧变，荒地起大厦、水沟变公园、农村自建房等现象屡见不鲜。因此，在维护力量投入上，平原段线路所占比例远大于山区段线路。由此可见，平原线路若能得到有效地维护，不仅能大大节约财力、人力，更能保障输电线路安全稳定运行。鉴于此，“视频在线监测系统”在输电线路上的应用，若能兼顾经济性与安全性地将平原段线路进行全范围覆盖，充分发挥系统主动性作用，即可主动、及时地排查出输电线路及杆塔的安全隐患，在大大节约人力、财力的同时，提高输电线路安全稳定运行水平。

2.全覆盖

为了实现平原段线路兼顾经济性与安全性的全范围覆盖，充分发挥系统主动性作用，合理地确定“视频在线监测系统”综合布点的最优方案是关键。出于对经济性的考虑，在每个平原段线路杆塔上安装“视频在线监测系统”显然是不切实际的，因此，“视频在线监测系统”在输电线路的应用上应充分考虑“视频在线监测系统”的特性、输电线路管控目标、输电杆塔结构参数以及输电线路周边环境等因素，探索最优化的“视频在线监测系统”综合布点方案，在兼顾经济性的同时，满足现代安全生产对输电线路的需求。“视频在线监测系统”综合布点方案属于多目标决策问题，以下对该方案的构建进行简要总结。1）全覆盖。全覆盖的概念是“视频在线监测系统”的监测范围能有效地全面覆盖输电线路保护区。如何将全覆盖这一定性的概念等效转换为一个定量的值是难点，目前用于评估覆盖程度的指标有“覆盖度”、“覆盖率”等，但用于评估高压输电线路保护区全覆盖的指标，尚未有相关研究提出。因此，合理地确定全覆盖评估指标将是今后的研究重点。2）经济性。虽然在每个平原段线路杆塔上安装“视频在线监测系统”这一方案可以满足其他方面的目标，但显然是不现实的。因此，综合布点方案应考虑到经济性，实现系统经济性最优的布点目标。

3、总结与展望

要使“视频在线监测系统”在输电线路上的应用充分发挥系统主动性作用，主动、及时地排查出输电线路及杆塔的安全隐患，在大大节约人力、财力的同时，提高输电线路安全稳定运行水平，确定最优综合合理布点方案是关键。因此，今后将不断构建完善最优方案模型，并应用于现场实际。

参考文献

[1]杨桂元，郑亚豪.多目标决策问题及其求解方法的研究[J].数学的实践与认识，2012，42（2）：109-115.

输电线路在线监测系统设计 篇3

关键词：输电线路,风偏,微风振动,气象参数

0 引言

由于我国工农业生产对电力需求量的不断增加,电力供不应求的矛盾日益突出。解决矛盾的方式有很多种,其中提高输电线路的可靠性是一种经济和快捷的方式。输电线路在线监测系统可以对输电线路进行实时的、动态的监控,是输电线路稳定、安全运行的保证,能够提高输电线路的可靠性[1]。

输电线路振动、风偏、杆塔倾斜及气象在线监测系统包括微风振动、风偏、杆塔倾斜和气象4个子系统以及后台专家分析软件系统,通过监测线路导线振动幅度、振动频率、导线和绝缘子风偏角、杆塔倾斜角及现场气象参数等运行状态和环境参数,实现监测数据的统一接收、显示、在线分析和决策,为输电线路生产管理和运行维护提供统一的数字化管理平台,为全面、准确地分析与评估输电线路安全运行状态提供实时有效的数据依据和科学保证。

1 系统的设计要求

输电线路振动、风偏、杆塔倾斜及气象在线监测系统设计本着合理、实用、可行、可靠的原则,为了使系统扩容方便、标准开放、功能全面,采用当今先进、成熟的技术设备,力求软硬件系统具备最高的性能价格比。系统的设计具体要求如下:

(1)设计目标:系统应在任何时候能对输电线路振动、风偏、杆塔倾斜及气象等数据进行智能分析和监测,以便及时了解线路的运行情况;

(2)通讯方式:系统应能兼容3G EVDO/WCDMA通讯网络,只要有3G EVDO/WCDMA信号的地方均可使用,不用自建和维护通讯网络,通讯距离不受限制;

(3)供电方式:采用太阳能及蓄电池电源供电;

(4)数据采集:系统可以采集现场的各种数据,通过无线公网传输到监控中心,并作出分析判断;

(5)系统安装:系统应能不停电即可安装,安装地点灵活方便,装置拆卸方便,在该测点不需要监控时可自行安装到其他监控点;

(6)抗高、低温:系统自身能在低温条件下工作;

(7)电磁兼容:系统安装在线路塔基上,可以抗电磁干扰,电磁兼容强;

(8)防雷设计:室外设备要具有防雷设计;

(9)防水防腐:室外设备要具有防水防腐蚀设计。

2 在线监测系统的总体方案

整个系统由主站、子站、各种监测仪以及电源系统组成。

在输电线路导线上安装振动监测仪测量导线振动幅度、振动频率,在绝缘子串和耐张塔跳线中间位置安装风偏监测仪测量绝缘子及导线风偏角,在杆塔上安装杆塔倾斜监测仪和气象观测装置测量杆塔倾斜角及现场气象参数,然后将这些测量的线路运行状态和环境参数由监测仪通过通信电缆或433 M/Zigbee无线通信方式传送到安装在杆塔上的子站,再由子站通过GPRS或者3G方式将数据传送到主站系统。

主站系统遵循先进、实用、经济、高效的原则,基于开放性结构,充分满足系统的维护、扩容和升级等方面的要求,支持第三方标准模型插件。在数据接收、数据处理、数据转发环节满足数据完整性和准确性要求,保证信息、分析结果的正确性。系统平台充分考虑系统安全的要求,遵循电力二次系统安全防护的要求,并提供详细的操作、运行日志,以便于发现应用系统的安全隐患。

子站是安装于塔上的一种采集单元,由主控制单元、通信单元、电源控制单元、机箱构成。子站主控制单元主要由数个功能模块构成,每个模块采用标准化设计,根据监测需求可以灵活配置及扩展。子站单元的结构如图1所示。

子站通信单元主要由子站与监测仪、子站与主站通信两部分组成,其中子站与监测仪通信采用通信电缆或433 M/Zigbee无线通信方式[2];子站与主站通信采用公网(GSM/GPRS/CDMA/3G)或者电力专网(OPGW复合光缆配合WIFI/MESH技术)。

子站电源控制单元采用太阳能+蓄电池方式,具有以下功能:对电源电压监测功能;低电压保护功能;过电流保护功能;自动休眠的功能;具有智能电源管理功能。

根据系统设计要求,系统结构如图2。

3 无线通信网络解决方案

输电线路在线监测系统的子站与主站之间的通信主要采用目前先进的3G无线公网。在3G未覆盖区域,可以用GSM/GPRS或者电力专网传输数据。

3G无线公网数据传输技术是第三代移动通信技术的简称,是支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术,包括TD-SCDMA、W-CDMA、CD-MA2000[3]。目前在南方一般采用中国电信的CD-MA2000(3G-EVDO)网络,在北方一般采用中国联通的WCDMA网络。该技术是一项全新的网络技术,可以为在线监测系统同步实现数据的远程采集、传输、储存和处理功能,具有传输距离远、速度快、抗干扰能力强、无需铺设电缆、投资成本低等优势。数据传输原理如图3所示。在移动3G信号覆盖区域内,充分利用3G公共网络通信平台,实现中心对多点的数据传输;在无移动信号覆盖区域外,可以借助无线数传电台,通过无线与无线的接力,实现数据传输。

4 系统设计中采用的关键技术

(1)低功耗及新能源应用技术

由于监测设备安装在野外杆塔或者导线上,并需要对线路状态进行长年24小时不间断监测,所以设备供电是一个难题。目前主要有以下几种方法。

一是使用高能锂电池,但实际上由于锂电池既不耐高温也不耐低温,故锂电池在野外恶劣条件下的使用时间不长,不能满足输电线路设备长期无故障工作要求。

二是以太阳能电池对蓄电池进行浮充的供电方式,采用微处理器对电池特性进行检测,按照蓄电池充放电特性曲线进行充电控制。杆塔倾斜监测仪、气象观测装置和子站系统采用这种方式供电。

由于安装在输电线路野外现场的监测装置没有可供使用的交流电源,为此必须借助能量收集技术,开发独立的供电装置。目前在高压输电线路监控项目主要利用太阳能电源装置,以此解决监测装置的供电问题。

太阳能电源由太阳能电池板、蓄电池及充放电控制器。充放电控制器的功能是将太阳能电池板供给的电压转换成稳定直流电压,给监测装置供电,并给蓄电池充电,完成电能的存储。在夜晚无法供给太阳能或阴天等气候情况太阳能供给不足时由蓄电池继续给监测装置供电。

三是高压线路的导线取能方式,这种高压导线感应取电的方式,给安装在线路导线上的在线监测仪供电,使用起来非常方便。振动监测仪和风偏监测仪采用这种方式供电。

(2)无线通信及抗干扰技术

监测设备处于野外强电场环境中,工作条件恶劣,对整个系统的稳定性、可靠性和抗干扰能力要求较高,尤其是对通信链路信道的可靠性要求更高。

采用具有状态监测及自动重连功能的底层通信模块,实时监测线路状态。一旦发现线路异常中断,立即从信道路由表中查找新的链路进行自动重连,提高了远程通信系统的可靠性和灵活性。系统应用底层通讯模块开发远程数据通信软件,完成数据自动通信功能。

在高电压、大电流的强电场环境中,以微电子线路为主体的微处理器、计算机及网络等监测装置常受到强电磁辐射、雷电冲击、高频噪声和谐波干扰等,引起系统可靠性降低,产生误动作,甚至“死机”。为解决抗干扰问题,系统在硬件和软件方面采用了相应措施。

在硬件方面,除少数传感器外,数据采集单元都置于完全屏蔽的屏蔽盒中。传感器的输入接口,采取防渗、防串扰等措施,确保接口的可靠性;采用屏蔽盒内多层隔离的方法,防止大信号串入烧坏核心电路;采用冗余设计,确保单个传感器失效时,仍能正常工作。

在软件方面,微处理器软件除设置有常用的看门狗、防飞指令外,还设置有大量的错误陷阱及标志,一旦程序出现问题,系统都能采取复位、自动纠错等方式自行维护,保证软件正常运行。另外,对于一些重要数据和标志,设备还采用多重备份的方式进行保护。

(3)传感器探测技术

传感器是系统的首要部件,是能感受(或响应)规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。传感器应准确、快速地响应被测量的各种各样的变动,主要通过其两个基本特性——静态特性和动态特性来反映被测量的这种变动性。

系统有微风振动传感器、倾角传感器、杆塔倾斜传感器、风速风向传感器、温湿度传感器和雨量传感器,主要采集振动幅度、振动频率、绝缘子及导线风偏角、杆塔倾斜角、风速、风向、温度、湿度和雨量等数据。

(4)信号处理及诊断技术

对传感器采集信号进行处理分析的目的是抑制干扰和提取信号特征,其方法可分时域分析、频域分析等。

诊断技术的发展趋势是传感器的精密化和多维化、诊断理论与诊断模型的多元化、诊断技术的智能化。其中,智能诊断方法有模糊逻辑、神经网络、进化计算和专家系统等;以特征量性质的诊断方法有阀值诊断、时域波形诊断、频域特征诊断和指纹诊断等。

(5)监控中心服务器软件管理技术

控制中心的设计相对于监测站的设计开发来讲较为简单,硬件设计少,除了普通微机(或工作站、工控机)外,还需要网络接入设备。控制中心的设计开发主要集中在应用软件的设计开发上,一般是基于Windows操作系统的。当前用于此类软件开始、调试的工具较多,且功能强大,给控制中心软件的设计带来便利。

5 结论

系统的软、硬件设计完成后,在实验室进行了联合调试,基本上达到了系统的设计要求。在线监测系统的监测数据除了本系统涉及到的振动、风偏、杆塔倾斜及气象外,还有视频、覆冰、污秽等等。要做到输电线路在线数据全面监控,还有许多工作要做。

参考文献

[1]岳保梁,田中兴.送电线路实用技术[M].北京:中国科学技术出版社,1994.

[2]郑亚茹,黄曙,王焱.基于无线传感器网络的高压输电线监测系统研究[J].广东电力,2010,23(12):78-82.

输电线监测 篇4

关键词：在线监测；输电线路；应用

中图分类号：TM755 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）26-0098-02

输电线路网络的覆盖范围非常广，所处地段往往地形复杂，环境恶劣，日常巡线工作面临着很大的难度，维护检修的工作量也非常大。从2008年我们国家所出现的历史罕见的冰雪灾害来看，进一步强化输电网络的安全平稳运行显得非常关键。为了确保输电网络安全稳定运行，有效解决书店线路太长而导致人力资源不足等方面的问题，必须借助现代化先进的输电线路在线监测技术及其相应的监测设备，尽快建立监控中心，从而转变输电线路的“状态检修”模式，为更加科学、准确、客观地收集信息、处理信息以及评价机器设备性能等各个方面提供强有力的技术支撑。

1 我国在线监测技术现状

2000年中国就已经开始对输电线路在线监测技术进行研究与开发，特别是在GSM（全球移动通信系统）推广以后，加快了在线监测技术的发展速度，并且有效解决了远距离数据传输存在的一些问题。例如西安金源电气有限公司等对在线监测技术尤其是绝缘子泄漏电流方面开展了全面系统的研究工作，而中国电力科学研究院则对雷电定位系统重点进行了研究与开发工作。到2003年我国输电线路在线监测方面的研究与开发工作进入了一个高潮阶段。该技术的前期产品主要存在运作稳定性方面的问题。比如，不能为用户提供有关生产方面的信息等问题，极大地阻碍了泄漏电流在线监测技术普及与推广应用。2005年，西安金源电气等一些公司相继研究开发了输电线路覆冰、线路预防偷盗、导线舞动以及测温等各项线监测技术，并逐步在电力系统得到较好的推广应用，其效果非常明显。除此之外，在我国多家企业以及研发机构的积极努力下，充分利用无线传感器网络、网络通讯、电磁兼容、电源以及机械电气等相关技术，并在此基础上成功地研究开发了微气象环境、杆塔振动以及视频在线监测等先进的技术先进的装置，建成了相应的监测系统。主要包括氧化锌避雷器、防盗报警监测、可视监控、驱鸟装置、导线温度以及动态增容等在线监测系统，成为我们国家目前比较成熟的在线监测技术，另外，站在我国目前在线监测研究成果角度，在线检测系统中的雷击定位以及导线微风振动等逐步得到推广应用。

2 在线检测系统的结构组成以及基本工作原理

2.1 线监测系统的结构组成

在线监测系统使用的是一种二级网络结构，通常由各种线上监测装置、监测基站以及监测中心等部分构成，线上监测装置则由导线温度以及导线覆冰监测仪等组成，气象环境以及线路监测基站通常在杆塔上进行安装，监测中心则设置在本部机房。

2.2 在线监测系统的基本工作原理

对大部分的输电线路中的技术参数进行监测的时候，所监测的技术参数有设备运行以及环境运行参数，具体分为微风振动、舞动、杆塔倾斜、导线弧垂以及视频等。运用先进的监测技术，充分利用输电线路的数据信息平台，对数据信息进行分析与管理，从而完成对有关数据信息的趋势进行分析、查阅以及信息预警等工作。

3 我国输电线路在线监测技术的应用

3.1 覆冰在线监测技术的应用

这种技术是针对导线的覆冰状况实施实时监测，从而保证在天气状况比较恶劣的条件下能够实现对高压输电线路和变电站绝缘子等覆冰状况实施实时在线监测。充分利用科学先进的监测分析方法以及建立数学模型从而分析监测数据信息，将有可能出现冰雪灾害的线路提前进行预测，并及时向有关输电线路维护工作人员进行报警，从而有效预防断线、倒塔、冰闪以及舞动等各种灾害事故造成的伤害。覆冰在线监测技术的基本工作原理是：监测导线倾斜角以及弧垂等有关数据信息，根据线路参数以及输电线路情况等进行研究分析，然后计算覆冰的重量以及厚度等相关技术参数，从而判定覆冰的危险级别，及时发出准确的除冰信息预警。除此之外，充分结合线路拉力的状况观测覆冰的具体情况，将拉力传感器安装在绝缘子串上，并对导线在覆冰以后的受力状况进行实时监测，同时对当地环境的温、湿度以及风向等数据及时进行采集，将收集到相关数据信息集市汇总并传递到监控中心，经过处理与分析，尽快预报输电线路冰情状况，从而发出除冰警报。

3.2 杆塔倾斜监测技术的运用

矗立在矿山采空地区上面的输电线路的杆塔因为受到自身重力、外部自然力等各种干扰因素产生的影响，容易造成岩体错位、地面裂隙、滑坡等一些地质自然灾害，导致矿山采空区的杆塔出现倾斜、甚至导致地基产生变形等，严重影响到输电线路的安全。而利用全球移动通信系统，可以对杆塔倾斜装置进行实时监测，并及时发出预警信号。在等级为220 kV电压的输电线路中，杆塔倾斜监测技术已经获得了非常广泛的运用，从而使得杆塔变形以及倾斜等状况能够及时被发现，保证输电线路的安全稳定运行。

3.3 导线微风振动监测技术的运用

导线微风振动往往会造成高压输电线路出现疲劳而断股，尽管其看似对输电线路不会产生太大的破坏力，然而其破坏往往比较隐蔽，长时间的不断积累，对高压输电线路造成的破坏性会变得更加严重。微风监测技术的基本工作原理是导线监测振动仪可以对导线以及线夹触点以外的适当距离的导线实施监测，特别是其对线夹弯曲的频率、振动幅度以及输电线路周边的风速、风向以及温度、湿度等各项的气象参数，根据导线自身的力学特点，对微风振动的具体状况、疲劳寿命等加以分析、研究以及判断。导线微风振动监测技术的运用不仅可以预防微风振动造成的危害，还可以为输电线路的防震设计提供技术依据。

3.4 导线风偏舞动在线监测技术的运用

导线风偏舞动在线监测系统主要包括气象采集与风偏采集单元、子站以及数据信息处理等系统构成，通常在杆塔之上安装气象采集单元以及子站，而在导线上安装风偏采集单元。通过对气象风偏角、参数以及倾斜角等有关数据信息进行采集，利用无线网络传输到数据处理系统及时进行处理。运用导线风偏舞动在线监测技术，便于运行部门在特殊状况下采取相应的措施，此外，也为输电线路设计过程中综合考虑设计预防水平、气候环境条件等提供科学合理的技术依据。

3.5 视频在线监测技术的运用

视频在线监测系统一般安装在人口比较密集区、林区以及那些交通事故发生比较频繁的地段，实时监测周边的状况，及时找出对输电线路构成威胁的行为，并能够及时采取纠正预防措施。视频在线监测技术必须借助视频压缩以及数据传输等相关技术，从而对输电线路本体状况以及周边环境参数及时进行监测。然而在视频监测的实践运行过程中，出现了数据传输量比较小、现场视频难以自行控制、信号不稳定等各种状况，伴随CDMA以及3G网络技术的迅猛发展，充分利用无线传输使得输电线路的远程实时监控可以实现。

4 在线监测技术应用亟需解决的主要问题

4.1 在线监测技术存在标准化方面的问题

目前我们国家的输电线路在线监测技术还处于发展的初级阶段，该领域的新技术、新方法、新设备不断涌现，而在线监测装置的标准化工作却进步不大。要想对被监测的设备是否需要进行检修加以准确判断，还应当结合相应的经验与数据。除此之外，在线监测与离线试验是不是等价，必须借助大量的实践经验的检验。目前输电线路监测的各个运行部门非常关注一个问题就是关于报警值的问题，报警值必须充分结合实际运行经验并根据有关的设备实际状况，并且通过所安装的监测设备来获得，同时还应当确定监测数据的波动规律，所以，不同的厂家所生产的相同的输、变电设备其采用的生产工艺、原材料等并不完全相同，其监测设备的报警值也就无法确定。大量应用在线监测装置的同时，还应当在掌握有关数据波动规律和实践运行经验的基础上，确定输、变电设备相对应的报警值范围。目前在线监测数据与离线试验存在一定的差异，无法将离线试验的相应标准有效应用于在线监测数据的对应诊断标准之中去。

4.2 在线监测技术存在稳定性不强的问题

有关调查结果表明，在线监测装置因为容易受到传感器、通信以及工作电源以及通信等各种因素的影响，其稳定性还存在一定的不足之处，对于在线监测技术推广应用产生较大的负面影响。除此之外，还有电路设计、无线通信以及传感器技术等一些技术性方面的问题也需要尽快得到解决。

5 结 语

总而言之，从目前中国的在线监测技术的研究与开发进程来看，在杆塔倾斜、覆冰、导线微风振动与风偏舞动以及视频在线监测技术等方面取得了十分重大的突破，并获得了非常广泛的应用，然而其标准化以及稳定性等相关问题亟需得到解决。

参考文献：

[1] 黄新波,陈荣贵.输电线路在线检测与故障诊断[M].中国电力出版社,2008．

高压输电线路的在线监测技术 篇5

输电线路是电能传输的基本通道, 它的正常运行直接关系到电力系统的设备安全和电力系统运行的可靠性。配电线路呈网络状结构, 传输距离比较长, 电力线路常常发生短路故障、接地故障、雷击、过流等情况, 往往会因为线路分布地形复杂、路途遥远, 常用的电力自动化监测控制系统难以准确地指示出故障点, 从而造成故障查找困难、停电时间比较长等不利局面。

智能化输配电线路的在线监测系统, 利用高压监测技术、GSM短信技术对线路进行实时监测。当输配电线路发生故障时, 该系统能够及时报警, 并能根据故障监测端设备编号准确显示故障位置, 从而自动发送短信, 把相关信息及时发送到运行维护人员的手机上, 极大地节省了故障查找时间和成本。

通过输配 电线路的 在线监测 系统, 可以及时发现故障隐患, 及时排除, 从而达到安全供电的目的 ;还可以了解线路电能输送裕度、线路损耗, 为整个电力系统的管理和电力调配提供科学全面的参考数据, 对输配电线路的运行和维护起到积极的作用, 具有很好的经济和社会效益。

2 在线监测系统的具体应用

2.1 输电线路视频监测

输电线路视频在线监测能够对绝缘子串、导线 (导线金具、导线弧垂) 、地线 (地线金具、地线羊角) 、杆塔 (塔身、塔基及对面杆塔) 等进行全方位无盲点监视, 并且可以监测到输电绝缘子闪络弧光情况, 以高灵敏度的红外报警启动即时拍摄监控现场视频录像, 以及即时抓拍监测现场图片等, 将现场情况以高清晰图文信息数据的形式, 连同其他现场辅助信息数据, 通过3G无线网络即时传送至监控中心监测平台, 实现线路实景信息的采集、传输、处理和人机互动的一体化功能。

输电线路视频在线监测系统, 是由GPRS/CDMA 1X无线网络、Internet互联网技术、视频采集传输系统、工业摄像机、中心接收基站和信息处理软件等共同组成。可应用于各种自然和地理环境, 通过固定终端按照设定的工作方式自动拍摄、发送现场视频或图片, 还可以远程操控固定终端摄像机查看细节, 使运行维护人员在监控中心就可以获取包括对输电导线、输电绝缘子、输电铁塔、输电走廊间隔环境、线路设备运行状态以及人员施工等现场的实时视频图像, 可以替代人力巡线, 改变输电线路的巡视方式, 使输电线路的巡视更加方便快捷, 解决了恶劣天气条件下无法开展电力线路巡视的困难。

2.2 输电线路故障定位监测

输电线路 故障定位 监测, 可在线准确监测线路各类故障发生的位置, 包括接地、短路、断路等故障。利用在各相线路上安装的电流互感器采集信息, 利用高速采集前置电路来收集线路的故障信息和工频信息。在高速数据采集电路捕捉到暂态数据信息后, 通过系统软件进一步分析处理, 实现高精度故障定位, 并及时发送故障信息和输出报警等。

2.3 输电线路雷击定位监测

目前, 输电线路 雷击定位 在线监测系统, 主要使用综合雷击故障定位、行波故障定位和逐个杆塔安装的故障定位等三种方式。该系统可以根据不同的监测信息特征辨识雷击故障与非雷击故障, 能辨识绕击故障与反击故障 ;该系统具有数据采集、测量和通信功能, 采集的信息通过通信网络传输到后端综合分析软件系统中进行及时处理 ;该系统还能够记录线路上通过的雷击电流、定位雷击点和统计雷击次数, 能迅速准确地判定故障点, 及时发现绝缘隐患, 帮助排除输电线路故障。

2.4 微风振动监测

微风振动监测通常采用弯曲振幅法和加速度测量法。

弯曲振幅法是通过测量线路上两个固定点之间的相对振幅来实现监测的, 取导线或地线上距线夹 (悬垂线夹、防振锤线夹、间隔棒线夹、阻尼线夹等) 出口89mm处为一个参照点, 测量导线或地线相对于线夹的弯曲振幅, 以此值大小来计算导线或地线在线夹出口处的动弯应变量, 作为确定导线或地线微风振动的标准方法。

加速度测量法是利用传感器内质量体的惯性运动与运动加速度特征之间的不一致性原理实现测量的, 是一种运动惯性测量。依据速度与加速度的物理模型, 通过测量加速度来测量物体的运动状态, 并对加速度进行实时监测, 通过速度与加速度、位移的微分与积分关系, 来测量线路运动参照体的运动速度, 进而运算求得位移的改变, 间接地获得导线微风振动的振幅。

2.5 输电线路气象监测装置

输电线路微气象在线监测, 是专门为电力企业和重要用户提供的特别技术服务, 是区域小气候观测、流动气象观测、季节性生态监测等多要素的自动气象站。气象在线监测系统可以对线路所处的环境温度、空气湿度、风速风向、降雨量、大气压力、光辐射等参数进行实时监测, 利用线路微气象区的气象数据, 能够在紧急状况下根据当时的气象条件制定合理的防范或处理措施。

微气象监测系统的技术结构主要由信息监测单元、通讯单元和信息处理单元三部分组成, 其中信息监测单元安装在线路的铁塔上 ;通讯单元安装在信息处理中心, 负责接收处理各监测点的数据以及下发命令 ;分析查询系统 (信息处理单元) 安装于监测中心计算机中, 负责存储、分析、查询各种数据信息。该系统可以使运维人员及时了解线路所在区的气象数据, 通过长时间对线路气象条件数据的观测和分析, 可以为后期线路运行维护和其它新线路设计投运提供数据参考。

2.6 输电线路导线弧垂度监测

输电线路 导线弧垂 度在线检 测, 主要使用的是接触类导线弧垂度智能监测和非接触类导线弧垂度智能监测方法。

接触类导线弧垂度智能监测, 是利用安装在导线上的导线弧垂度采集单元, 通过测量线路与地面的倾角和测量导线的温度, 或者利用雷达或激光测距等方法实现对导线弧垂度的测量。

非接触类 导线弧垂 度智能监 测, 是利用安装在杆塔或地面上的导线弧垂采集单元, 通过张力测量法、图像法等方法对导线弧垂度进行测量。

输电线路导线 (金具) 温度在线监测及动态增容系统, 能够测量输电线路导线的温度、固定导线金具的温度、环境温湿度以及风速风向。该系统利用采集的数据可以计算出线路实际的动态容量和导线弧垂。运行维护人员可以根据这些数据, 及时对输电线路的热稳定负载进行调整, 最大限度地发挥输电线路的输送能力。

总之, 上述各种方法能够测量出输电导线对地距离及变化, 利用导线倾角、导线温度、线路张力、现场图像等信息, 通过信息监测采集处理平台进行分析, 获得线路的弧垂度信息。

2.7 输电线路覆冰在线监测

输电线路 覆冰在线 监测, 是指通过全天候地采集输电线路运行状态下的绝缘子串拉力、绝缘子串风偏角、绝缘子串倾斜角、风速、风向、环境温度、空气湿度等特征参数, 数据处理中心根据所监测的数据, 结合导线覆冰数学模型、模糊逻辑诊断等方法计算近似覆冰厚度和预测覆冰发展趋势, 方便用户对输电线路覆冰程度进行定性定量分析, 实现对线路冰害情况的提前预测, 及时向运行管理人员发送报警信息, 以利于提前做好应对紧急情况的措施和准备, 有效减少线路冰闪、舞动、断线、倒塔等事故的发生。

3 总结

输电线路故障的发生在多数情况下是不可避免的。当输电线路发生故障时, 需迅速查明故障, 并及时排除或尽快找到故障点加以处理, 因为故障排除时间的长短直接影响到送电保障和系统的安全运行。排除时间越长, 停电所造成的损失越大, 对整个系统稳定运行的冲击也越大。

输电线路设备状态监测系统 篇6

为打造智能坚强的输电线路,并利用最新的技术与最先进的设备,整合、优化、完善现有各系统,实现输电线路管理的高度信息化、可视化、自动化与互动化,嘉兴电力局进行了输电线路状态监测系统的研发。输电线路地理条件和现场情况复杂,并且经常会遇到线路开口与改接,变化很快,单凭人工记忆、台账资料无法清楚、及时地描述现场的真实情况,在线路检修、施工时,无法顺利完成工作,废工又废时。

在传统输电线路的管理上,先进的仪器装备不多,信息化技术尤其是高端信息化技术的实用化应用很少,一切靠人工巡查、手工记录等方式来完成,劳动效率不高。

为适应电力企业的发展,满足输电线路在新形势下的管理需要,迫切需要打造一个坚强智能的输电线路网络,并利用最新的信息技术、最先进的仪器设备,彻底改变线路传统管理模式,开创一个输电线路高度信息化管理的先河。

1 系统平台总体架构

通过建设输电状态监测系统,形成分散监测、集中监控和分析处理的系统布局,建立集监控、调度、办公、会议为一体的功能,即具有输电线路安全运行监控、输电线路检修作业调度、应急指挥、电视电话会议、办公等功能的输电线路安全运行及检修作业中心,提高输电线路运行管理的智能化水平。同时为省公司、华东电网公司输电线路监测系统的建设打下了基础,也为即将投运的特高压线路安全运行管理提供了有力保障。

以集成各业务系统为基础、以数据总线为主要交换手段、以集中数据中心为核心、以Google earth地图为平台,构建了输电线路状态监测系统。该技术路线符合国网相关规范要求,此次主要完成了PMS系统、GIS系统、PI实时数据库、雷电系统、移动巡检和车载调度等系统集成和图像视频接入展现功能。

1)PMS系统:提供了输电业务数据,如缺陷、危险点等;电网模型数据,如变电站、线路、杆塔台帐信息。

2)GIS系统:提供了地理信息和电网空间数据。

3)PI实时数据库:提供在线监测数据,SCADA实时数据。

4)雷电系统:提供了实时和历史雷击数据。

5)移动巡检和车载调度系统:抢修车辆位置信息和移动巡检的路径信息。

6)图像视频:提供了无线图像和有线视频等信息接入。

2 基于IEB的PI数据访问服务

为保证在输电检测系统上,能够准确、快速、完整地展现输电线路、变电站等的运行监测参数,实时数据通过IEB总线形式采集、存储以及向输电监测系统提供实时运行数据。

3 系统物理架构

输电线路状态监测系统可以充分利用现有设备。

1)增加独立的应用服务器和数据库服务器给输电状态监测中心信息平台,以运行基于Google Earth的展现/分析/指挥平台,数据库用于保存采集的图像数据、系统配置信息和抽取的电网模型/业务数据等。

2)视频监控前端摄像机通过光纤通道接入局内网络。视频监控装置采用专用的多路NVR对前端摄像机进行控制、存储视频和发送告警信息。

3)采用多路分屏控制器同时作为信息平台的客户机和大屏显示的控制装置,输出多路视频/图形型号给大屏显示。由于该设备要同时打开多窗口显示,配置应具备较高性能的工控机。

4)通过防火墙,查询雷电信息数据库,获取雷电信息。

5)PMS服务器、数据库以及GIS应用服务器、GIS数据库服务器、PI数据库通过网络连接。

4 多种接入图像视频的应用

4.1 基于GPRS图像接入

在使用前,应通过数据维护平台对无线图像采集的监测点进行配置。配置通过信息平台地理图上,选取安装无线图像采集装置的杆塔,新增、修改、删除监测点。配置后,所有无线图像监测点作为一个图层,可以在地理图上显示并操作。配置信息主要为监测点名称,该名称也用于和图像采集服务器进行对应。需要和图像监测系统中的监测点名称一致。

无线图像采集系统位于外网。位于公网的图像采集服务器接受图像监控终端定时上送的图像数据,并保存在其数据库中。图像采集服务器提供Web Service访问接口。图像采集模块定时通过该Web Service接口获取更新的图像数据,保存在外网数据库中,由外网信息平台从数据库中获取后进行分析和展现。

与无线图像采集系统的主要分界点是Web Service访问接口。图像采集模块为图像采集服务器提供输入参数,图像采集服务器返回该时间标记之后采集的图像。对于访问Web Service接口获取失败的,图像采集模块记录日志,并告警提示管理员采取措施。

4.2 基于IP有线视频系统接入

在使用前,应通过数据维护平台对有线视频采集的监测点进行配置。配置通过信息平台地理图上选取的安装有线视频采集装置的杆塔,新增、修改、删除监测点。配置后,所有有线视频监测点作为一个图层,可以在地理图上显示并操作。

配置信息主要为监测点名称和NVR编号(如果有多个NVR),该名称也用于和NVR进行对应,需要和NVR中的监测点名称一致。

有线视频采集系统提供专用的视频监控系统NVR提供视频访问、报警输出的服务,NVR提供SDK给信息平台进行访问。

4.3 基于无线MESH视频接入

目前已安装在各电压等级线路的图像和视频监控装置共134套,其中有122套图像监控装置,6套光纤通信和有线低压供电视频装置,6套无线Mesh中继通信和太阳能供电视频(其中1套为风光互补供电红外夜视视频),3套3G视频装置,使工区所管辖线路的所有重大危险点均受控。首次采用OPGW开接与无线MESH结合通信方式,风光互补供电方式,红外夜视监控。

通过图像识别、视频识别等技术辨别线路保护区内是否有大型施工机械施工以及防盗监控范围内是否可疑人物侵入,并进行自动预警,从而准确、及时、高效地掌握线路危险点情况,并降低值班人员浏览图像视频监控的工作量。

4.4 主要图像视频接入方式比较

目前嘉兴输电线路状态监测中心图像视频监测装置主要有4类:低压有源光纤专网方式的有线视频监测装置、低压有源基于3G网络的无线视频监测装置、基于无线Mesh的太阳能视频监测装置、基于GPRS的太阳能无线图像监测装置。表1对其优缺点进行了比较。

5 状态监测系统集成展现

监测中心大屏幕2×6=12台的46寸LCD液晶显示单元拼接方式来实现其显示功能。通过状态监测系统集成的PMS、GIS、PI实时数据、雷电定位、移动巡检、图像视频等信息集中在大屏幕系统进行多模式切换展现。

6 结语

输电线路状态监测系统集成了多种图像视频的应用,在监控后台集中展示和分析,如:高电压杆塔安装视频设备,实现了多视角,多方位、全面而客观的展现了更加真实的电网运行状态。建成了以电子指挥沙盘手段的输电线路综合管理,基于电网一体化图形展现,实时获取电网相关的基础数据、运行数据、环境数据,提供电网现实环境下的仿真,形成了电网生产调度指挥“电子沙盘”的雏形,利用空间分析手段结合生产业务逻辑规则,为电网生产调度指挥提供更加科学的辅助决策。

系统在嘉兴电力局上线以来,总体运行情况良好,通过输电线路状态监测系统的使用,使现场作业管理上了新的台阶,将3G等现代信息技术手段运用于状态监测工作,改变了过去传统的人工方式,大大提高了工作效率和可靠性,避免了许多人为因素造成的无法实时监测的情况。建设输电线路监控中心,对线路状态实时监控以及运行检修作业智能调度,为线路状态检修提供依据以及实时监控线路保护区外力破坏情况,采取相关措施预控线路运行突发事件的发生,提高了输电线路运行管理水平,有效保障了线路长期的安全运行,大大减少了人力、物力、财力的消耗,经济效益明显。

参考文献

输电线路视频在线监测系统设计 篇7

关键词：输电线路,视频,在线监测

引言

“视频在线监测系统”是基于GPRS/CDMA 1X/3G无线网络、internet互联网技术的即时、交互式高清晰图片、现场视频图像采集通信系统,适用于远程现场图像抓拍及图像即时传输和终端现场情况的视频录像采集等监控领域。

“视频在线监测系统”以高灵敏度的红外报警启动即时拍摄监控现场视频录像以及启动即时抓拍检测现场图片等为主要手段,也可以辅以现场环境其它数据信息的采集,将远程无人值守或观测人员无发到达的现场情况的高清晰图文信息数据以及其它现场辅助信息数据即时传送至监控中心并呈现给监测人员,从而实现了现场即时图片信息数据的采集、通信、分析、处理和应用的一体化,为系统监控人员实时观测、分析及处理现场状况提供了快速的、便捷的、高效率的、全新的解决方案。

“视频在线监测系统”可应用于各种不同需求的场合。可以通过固定终端按照设置的工作方式自动拍摄、发送现场视频或者图片;还可以远程操控固定终端摄像或拍照,实时获取前方视频影像或高清晰图片。使用户在监控中心就可以获取远方施工、事故及设备运行等现场的实时视频图像,实现远方监控功能。

1 系统工作原理

1.1 工作组成

系统由三部分组成,分别是远程图像采集监控终端(下位机),图像监控服务器和图像监控客户端。

远程图像采集监控终端是一台高性能的嵌入式智能设备,它部署在图像监控的现场,将实时采集到的现场视频、图片等数据进行压缩编码,利用GPRS/CDMA1X/3G)无线传输模块将图片、数据以IP包的方式发送到监控服务器。

图像数据监控服务器和图像数据监控客户端分别是装有远程图像数据监控服务端软件和客户端软件的PC机,它们都连接在因特网上,由于远程数据图像采集器没有固定的IP地址,所以客户端主动去浏览监控图像和设置监控参数都是通过服务器来中转的。

视频服务器采用高性能多媒体处理器Hi3512设计开发,采用嵌入式Linux操作系统,支持H.264 Main Profile视频编码协议,支持双码流,支持G.726/G.711音频编码协议,支持SD卡存储图像抓拍,支持标准RTSP协议,是一款集高清视频采集、压缩、传输、存储、管理功能于一体的高性能视频服务器,主要针对各种监控市场,包括:家庭,办公场所,商场,小区,楼宇,高速公路,银行,教育,医疗,机场,海关等领域。

1.2 系统工作过程

远程图像采集监控终端有两种工作模式,一种是自动工作模式,它根据预先设定工作模式在有报警情况时进行现场图像拍摄,然后自动将拍摄的图片上传到图像监控服务器上,客户端可以连接上服务器下载监控图片;另一种工作模式是被动工作模式,这种工作模式下,远程图像采集监控终端一直等待客户端发送拍摄图片的命令或者其它控制命令,只有接收到控制命令,它才会进行相应的动作,这种模式可用于客户即时获取现场图像和实时设置工作状态。图1为系统监控客户端软件界面,通过此画面可以实时监控线路的状况。

2 系统功能特点

(1)高清晰数字图片即时获取

在无线、低速(窄带)传输网络的条件下,能即时获取远端现场高清晰数字图片。

(2)实时图片、数据信息综合管理

功能完善的监控服务器管理软件,为大容量的实时图文信息、现场数据的综合管理提供基础的应用平台。

(3)监控容量大

系统可支持的远程图像采集监控终端装机容量可以无限量扩充。一个客户端可同时监控多台远程图像采集监控终端,但任一时刻一台远程图像采集监控终端只能被一个客户端访问。

(4)用户的权限管理

图像监控客户端对远程数据图像采集器进行访问需要进行用户身份的验证,系统定义了两种用户身份:管理员用户和普通用户。管理员用户可以设置修改监控的配置参数,普通用户只能进行图像的浏览。

(5)远程遥控拍摄

当图像监控终端将控制权交给监控中心时,可通过监控服务器的中转实时向远程图像采集终端发送摄像头拍照、云台角度转向等指令,对摄像机进行控制。

(6)完善的图片管理、检索功能

图像数据监控客户端可实现对历史图像数据的存取、检索、图像数字处理、对比分析及异常情况预警。

(7)终端设备工作状态监测、预警功能

图像监控客户端可以实现对远端设备工作状态的监测、异常情况预警等功能。被监视的参数有:蓄电池电压(或供电电源电压)、太阳能电池板电压、云台偏转方向等。

(8)系统结构灵活,支持Web应用

数据图像监控服务器可运行基于网络的web发布程序,方便位于不同地点的监视人员查询相关实时图像数据和历史图像数据。

(9)红外夜视功能

远程数据图像采集器通过红外夜视装置可实现夜间图像拍摄。

(10)便捷的供电方式

远程数据图像采集终端采用12V蓄电池供电,一次充电可连续工作30天以上,再配以使用太阳能充电系统,可以长期在野外使用。

远程数据图像采集终端也可以使用外部电源(12V)供电并配备12V蓄电池使用。

(11)系统网络适用性强

系统传输网络支持G P R S/C D M A1X/3G无线接入方式。

(12)高稳定性

远程图像采集监控终端在硬件上采用低功耗、高稳定性的工业级处理器设计;客户端软件运行于WINDOWS操作系统平台上,使得系统具备性能稳定、安全可靠的高效特性,满足长时间、不间断工作及免维护的需求。

3 结语

高压输电线路安装了视频在线监控系统后,可以大大降低线路巡检工人的劳动强度,提高巡检的效率和频率,为电力安全生产保驾护航。

参考文献

[1]黄新波,陈荣贵,等.输电线路在线检测与故障诊断[M].北京:中国电力出版社,2008.

[2]邹建明.在线监测技术在电网中的应用[J].高电压技术,2007(8).

输电线路在线监测设计方案探讨 篇8

随着我国经济发展, 电力调度呈现西电东送的特点, 长距离输电线路途经的地形、地质和气象环境复杂, 具有地域分布广泛、运行条件复杂、易受自然环境影响和外力破坏、巡检维护工作量大等特点, 部分区段运行条件差, 对重点区域进行状态监测很有必要。在工程设计和建设初期, 就应该以智能电网线路环节发展目标为指导, 利用先进的通信、信息和控制等技术, 实现线路安全化的要求, 通过安装状态监测及智能巡检系统、使用先进智能监测设备、汇集状态信息进行输电线路设备运行状态评估, 发现输电网运行隐患并借助巡检系统及时进行信息交互、故障处理是提高输电网安全稳定运行水平的迫切和切实需要, 也是发展智能电网的需要[1]。

2 在线监测系统的设计

2.1 设计方案

本设计方案核心部件CMA为线路提供就地智能化支撑, 利用现有的输电线路OPGW光纤资源, 结合无线通信技术, 建立电力系统专用通信网络, 将网络延伸至线路现场, 不仅对线路巡检、运行检修等提供移动作业支持, 还可对状态监测提供可靠的网络通信, 是输电线路智能化的基础, 该系统主要包括状态监测代理 (CMA) 、状态监测装置 (CMD) 、主站系统、移动作业终端和通讯系统[2]。

1) 状态监测代理 (CMA) 能在一个局部范围内管理和协同各类输电线路状态监测装置, 汇集各类状态监测装置的数据, 并替代各类状态监测装置与主站系统进行安全的双向数据通信的一种状态监测代理装置。

2) 状态监测装置或传感器 (CMD) , 指安装在输变电设备不同部位, 进行状态数据测量的最末端传感器类及视频监控设备, 此类设备可通过有线或无线信道将测量到的数据传送到系统的上一级。

3) 主站系统, 是部署在网省公司侧的系统组成部分, 包括线路CAG、集中数据库、数据服务、数据加工及网省侧PMS中的状态监测功能模块[3]。

4) 移动作业终端 (PAD) , 是供巡检运维人员使用的手持智能设备, 可作为操作终端, 在线路走廊在重要巡检运维区通过无线接入电力信息网, 在线获取资料或与主站人员视频语音交互, 为现场巡检维护人员的开展运维工作的重要便捷工具。

5) 通信系统, 包括无线专用网系统、GPRS/CDMA/3G分组无线技术和光通信, 通过该系统将监测及分析的数据传至移动作业终端。

2.2 监测类型

1) 图像监控系统。可监控变电站周围环境及线路设施安全;监测本线路重要交叉跨越或跨江和湖泊大档距;监测本线路导线跨越林区树木生长情况和山火情况, 可预防因树木生长过快对线路产生影响, 也可形成线路沿线的火灾预警系统;监测采石场, 人口稠密区等地区, 可有效防止大型机械作业或人为因素对线路安全运行构成的威胁。

2) 微气象监测装置。及时掌握现场微气象区参数, 可为线路安全运行维护提供精确的数据指导, 也可为线路设计积累数据参数。

3) 导线风偏监测装置。可及时监测现场导线风偏、绝缘子风偏、跳线风偏的情况, 便于运维人员对风偏的判断和防范提供依据[4]。

4) 导线温度监测装置。可及时监测导线温度, 为研究环境气象条件对导线载流量的影响提供了第一手的数据资料, 为实时提高输送容量提供定量的参考依据。

5) 导线微风振动监测装置。用于判断线路微风振动的水平和导线的疲劳寿命, 为状态监测系统提供基础信息。

6) 杆塔倾斜监测装置。可及时监测杆塔不均匀下沉、倾斜情况, 提前进行预警, 对线路安全运行有效的降低了威胁。

7) 污秽情况在线监测装置。监测线路绝缘子盐密、灰密情况, 积累沿线污秽变化资料, 提高线路运行安全。

8) 舞动在线监测装置。实时监测导线舞动情况, 包括测量导线摆幅等第一手资料, 为运行人员提供第一手数据。

9) 覆冰在线监测装置。主要安装在易产生重冰的区域内, 测量因覆冰引起的导线张力变化情况, 为运行人员提供实时可靠资料。

2.3 通信设计方案的选择

1) 通信方案比较。通信方案包括无线专用网系统 (5.8G无线专网) 、GPRS/CDMA/3G分组无线技术和光通信, 表1为三种通信方式比较。

2不同监测类型的通信方式

通过上一节对通信方式的比较, 各种方式各有优劣, 视频传输由于容量较大的特点, 使用5.8G无线专网直接传输到附近变电站, 其他监测设备信息采用WIFI无线保真或GPRS方式传输至变电站。具体监测类型的通信方式见表2。

2.4 基于5.8GHz无线专网的通信方式介绍

基于5.8GHz无线专网的通信方式主要包括点对点、点对多点无线专网结合OPGW电力专网的通信方式、大吞吐率点对多点和点对点无线专网设备建立的电力专用无线网络和全无线网络的无线宽带系统三种, 其结构见图1-图3所示。

无线专网系统由点对点设备和点对多点设备组成。其中点对多点由局端、终端设备组成。一个基本的点对点接入服务链路由主控制器和从服务器组成[5]。

一个基本的点对多点无线覆盖由一个局端和若干个终端组成, 通过局端/终端设备可以提供无线网络服务。同样我们可以通过多个局端组合成一个局端集群, 提供一个全向覆盖的无线接入网络。集群管理器是无线专网系统运行的关键。在每一个局端集群站点或整个系统, 集群管理器为每一个接入点提供GPS定时脉冲, 这样他们的发射周期就可以达到同步。点对点和点对多点设备不仅可以各自使用, 我们还可以在网络中组合使用, 这样通过点对点和点对多点的双重工作方式完成一个复杂全无线网络的无线宽带系统[6]。

3优势分析

3.1 技术优势

1) 光交换机光纤传输的优点有低成本, 高传输带宽, 高可靠性, 施工简单, 工程量小。

2) 无线专网覆盖优势有以下几点:

a) 采用5.8 G无线设备为杆塔上所有传感器提供灵活接入。

b) 采用5.8G无线技术为视频监控数据提供接入[7]。

c) 低成本, 产品成熟度高, 维护、安装简单, 大大减少OPGW的破口施工。

d) 组网灵活, 可为在线监测装置提供便利的接入通道。

e) 传输时延低, 一般为ms级延时, 比GPRS/3G时延小3个数量级。

f) 高传输带宽, 每个杆塔节点带宽可达5 M-10 M或者以上。

g) 专网定制技术, 网络安全性高。

3.2 效益优势

安装在线监测系统的输电线路巡检方式可由传统的定期检修转变为状态检修, 优化检修周期, 提高检修效率, 并有效降低运行成本, 部署基于移动作业终端的智能巡检系统, 可使现场与主站无论是从信息交互的角度、还是人与人沟通的角度, 更加准确, 及时, 便捷, 极大的提高了运维效率, 从而有效降低运维成本。

在线监测装置的优势主要体现在经济、社会和工作三个方面。从经济方面可以减少重建投资、减少事故损失、避免重复投资、减少人力成本;从社会方面可以减少人力成本、减少停电次数、节约能源、保护环境、推动新技术行业的进步;从工作方便可以改进工作模式、有效整合资源、积累历史数据以便更好地服务后续工程。

4 总结与展望

输电线路在线监测装置是智能电网中不可或缺的一部分, 本论文阐述了在线监测装置的设计方案和监测类型, 通过比较选择了不同监测类型的通信方式, 介绍了基于5.8 GHz无线专网的通信方式, 并分析了在线监测装置技术及效益优势[8]。

该在线监测装置设计方案将应用于特高压输电线路中。在以后电网建设及改造中, 在线监测装置将会得到广泛的应用, 为建设安全、可靠、高效的智能电网奠定了良好的基础。

摘要：文章介绍了在线监测装置的设计方案, 可以对沿线复杂地形、地质和气象环境等重点区域及线路本身状态进行监测, 以先进的通信、信息和控制等技术, 发现运行隐患, 并及时进行信息交互、故障处理, 提高线路稳定运行水平, 实现电网安全化的要求。

关键词：设计方案,在线监测,输电线路

参考文献

[1]李鹏, 张书琦, 周军.1 000 k V级交流输电设备运行检修技求的研究——线路在线监测技术的研究[R]北京:中国电力科学研究院, 2007.

[2]黄新波, 孙钦东, 王小敬, 等.输电线路危险点远程图像监控系统.高电压技术, 2007, 33 (8) :7-9.

[3]孟毅, 陈继东, 胡丹晖.架空输电线路覆冰在线监测系统的运行[J].中国电力, 2011, (5) :33-35.

[4]黄华勇, 陈正宇, 熊兰.输电线路导线舞动远程监测系统.重庆电力高等专科学校学报.2008, 13 (2) :20—23.

[5]邹建明.在线监测技术在电网中的应用.高电压技术, 2007, 33 (8) :203—206.

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浅谈输电线路的监测及检修 篇9

电力系统由发电、输电、变电、配电和用电等几部分组成, 以完成电能生产和消费的过程。电力系统把自然界的一次能源通过电力装置转化成电能, 然后再再经过输电、配电、变电等程序供应给用户, 电能的供应实现了人们对能源的高效、无污染的使用, 推动了各行各业的快速进步及社会的快速发展, 使人类进入了电力的新时代, 电能已成为衡量一个国家经济发展水平高低的标准之一。

随着人们对电能的需求量的不断上升, 电网进入了高速建设时期, 从而带动了电力行业的快速发展进程。输电线路是电网的重要组成部分, 完成电网运行过程中的输送电任务, 因此, 输电线路的正常运行是至关重要的, 所以在输电线路正常运行过程中实现时时的监测和检修工作是必不可少的, 这也是电网实现科技化、智能化的基础。科技的快速发展, 各种新技术、新产品开始在电力行业中得到广泛的应用, 不仅有效的推动了电力行业的发展进程, 同时也对电力行业的技术人员提出了更高的需求。对于新技术、新产品的使用, 必须有专业的技术人员, 经过严格的上岗培训才能进行操作, 现代化的技术和设备的应用, 有效的提高的工作效益, 节约了企业的运行成本, 对供电的安全性有了可靠的保证, 有利的带动了电力企业的经济效益和社会效益的实现。

2 输电线路的监测

2.1 输电线路动态增容的监测

我国大部分地区的电网都进行了改建、扩建工程, 但在经济发达地区, 因用电量的增加, 使输电线路在用电高峰期处于超负荷的状态, 如果长期处于超负荷状态, 则极易导致线路故障的发生, 这些地区普高在高峰期实行限电政策, 这给人们的生产和生活带来了许多的不便, 也在一定程度上使电力企业的经济利益受到了损失。面对这一问题, 要想得到彻底解决, 就必须要建立动态增容检测系统, 根据数学中的建模计算出导线的最大电容量, 对输电线路的温度, 张力以及环境温度、湿度、气压、风速等进行严密的监测, 必须建立一套完整的输电线路动态增容监测系统。输电线路动态增容监测包括气象监测、导线温度监测和导线拉力监测等。

2.2 输电线路的施工弧垂观测

弧垂是指输电线路悬挂曲线内的任意一点到两个支撑悬挂物间的距离, 架空的输电线路架设是利用杆塔等支撑物将导线悬挂在支撑物之间, 时间长了悬挂点间就容易松弛, 出线弧垂现象。

输电线路弧垂的监测方法主要有两种:等长法和角度法。等长法主要是把弧垂板绑定在观测档的第2基杆上, 绑定顺序是先绑比较高的杆塔, 后绑低处的, 观测原理是三点一线原理。观察者站立的位置应该在弧垂板与观察杆塔在同一个面上。这样做既能避免虚光现象, 又能增加观测准确度。角度法是指确定好观测杆塔后, 查出观测点杆塔行将要观测的挂线横担高度定义为h1, 测量仪测得得天顶角90°时, 测量仪器高度定义为h2, 横担至滑轮槽高度定义为h3, 根据公式a=h1-h2-h3, 计算出仪器到滑轮槽的高度a, 来提高监测的准确性。

3 输电线路的检修

3.1 输电线路的检修模式

科学的输电线路检修模式是变线为点, 输电线路的检修要求检修人员熟练掌握电力知识, 懂得在线和离线检修方式。输电线路检修原则为首先要选择好交通方便便于维修的线路, 选择质量优异, 售后保障好的检测设备;其次, 要考虑一旦整个电力系统跳闸后对系统运行安全影响相对较小的输电线路;再次, 要选择绝缘端子老化率小于3‰, 且绝缘爬距满足国家电力行业标准的线路。

(1) 绝缘子检测有在线、离线检测, 具体分为分布电压和零值电阻检测; (2) 雷电监测:认真分析雷电系统显示的基础数据, 如雷密度、雷电日、时间、电流强度等; (3) 导地线和金具监测:采用, 红外线监测导地线、连接金具的温度值; (4) 杆塔监测:监测内容包括杆塔倾斜度、挠曲度、砼杆裂纹、铁件腐蚀、杆塔和拉盘基础位移值、基础冲刷情况等。

3.2 架空输电线路的检修

线路检修完全按照国家和地方的相关规范来执行, 定期检查、维护。绝缘检修主要是缘子瓷质端子的清洁, 据国家相关监测污染区域的划分标准, Ⅱ级以上污区设备可以免除清扫, 环境清洁度达标, 减少了绝缘端子检修的工作量。0-I级污区35 k V设备检修要配合2.4cm/k V, Ⅲ级的66 k V设备配合2.1cm/k V;Ⅲ级以上的污区:110k V~220k V绝缘检修配备为1.78cm/k V。此外的电气连接检修一般是通过红外监测技术辅助, 金属检测一般还是通过专业的人工定期巡视、排查来完成的。

3.3 输电线路的防雷监测

对输电线路的防雷监测一直是电力企业在防雷工作中的重要一部分, 目前我国在输电线路的防雷监测技术上已经达到了世界先进的水平, 不仅更换了电路中的零值瓷瓶, 还在一定距离的杆塔上增添了绝缘子, 从而有效的改善了输电线路中的接地水平, 通过对外电源的改善及避雷装置的选择, 使我国的输电线路防雷水平有了很大程度上的提高。

输电线路施工一般有如下几个步骤: (1) 施工方案、计划的确定、审批; (2) 施工技术资料的编制、交底; (3) 挂绝缘端子; (4) 放导引绳; (5) 放线; (6) 紧线; (7) 附件安装。每个步骤都要经过质检员的严密检查合格后方可进行施工的下一个步骤。质检部门要建立质量检查报告、质量周报、月报及月质量趋势图, 及时记录监测和检查中发现的问题, 并汇报项目管理者, 然后由管理者尽快指派人员修复问题。施工人员一定要有专业的电工证才能上岗, 上岗后要经过严格的实践培训, 才能让其进行动手操作, 检修过程中要强调电力安全意识和自我保护意识, 防止意外发生。

4 结语

随着科学技术的快速发展, 人们对电能的需求达到了一个较高的水平, 极大的带动了电力产业的进步, 在这种情况下, 电力企业就更应保证供电的质量, 对输电线路实现严密的监测及检修, 并规范其操作行为, 从而提高电力企业的安全运行, 及产业的健康有序发展。

参考文献

[1]雷睿, 电力建设施工单位工程竣工技术文件, 中国电力出版社, 2008[1]雷睿, 电力建设施工单位工程竣工技术文件, 中国电力出版社, 2008

[2]卓乐友, 电力工程电气设计200例, 中国电力出版社, 2004[2]卓乐友, 电力工程电气设计200例, 中国电力出版社, 2004