輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)_圖文

1、輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)1. 背景和意義由于我們國(guó)家地域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，能源消耗重點(diǎn)區(qū)域往往遠(yuǎn)離能源產(chǎn)地，這就決定了我們國(guó)家 在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)都需要遠(yuǎn)距離大容量的輸送電能。超高壓輸電網(wǎng)是電能輸送的載體，輸電線路的安全性 是國(guó)家安全的一個(gè)重要組成部分。隨著科技水平的不斷發(fā)展，特別是數(shù)字電子、計(jì)算機(jī)、通信等技術(shù)廣泛應(yīng)用到電力行業(yè)，我們已 經(jīng)有能力對(duì)輸電線路進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。國(guó)家此時(shí)提出建立智能的輸電線路狀態(tài)監(jiān)控中心系統(tǒng)， 提高輸電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性，恰逢其時(shí)。為了響應(yīng)國(guó)家建立堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)的要求，我公司開發(fā)了 型輸電線路狀態(tài)監(jiān)控中心系統(tǒng)。本系統(tǒng)是完全按照國(guó)家有關(guān)建設(shè)智能電網(wǎng)的規(guī)范而開發(fā)的，開發(fā)過程參考

2、了大量的國(guó)標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 是輸電線路狀態(tài)監(jiān)控的完整的解決方案。2. 系統(tǒng)概述輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)高壓輸電線路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)監(jiān)控裝置對(duì)輸 電線路周邊狀況及環(huán)境參數(shù)進(jìn)行全天候監(jiān)測(cè)，獲得數(shù)據(jù)通過GPR S/CDMA/SMS/INTERNET 傳輸數(shù)據(jù)到 系統(tǒng)主站，使輸電線路運(yùn)行于可視可控之中，有效減少由于各種因素引起電力事故。數(shù)據(jù)采集終端的“集成化”和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的“可視化”、“數(shù)字化”是本系統(tǒng)最大的亮點(diǎn)。本系統(tǒng)首 先將建立起輸電線路狀態(tài)的 SCADA 系統(tǒng)，采集輸電線路運(yùn)行過程中的各種“數(shù)字化”的狀態(tài)參數(shù)，包 括絕緣子泄漏電流、脈沖電流、脈沖頻次、絕緣子串傾角、桿塔傾斜、微氣象、導(dǎo)線傾

3、角、導(dǎo)線弧垂、 導(dǎo)線負(fù)荷、導(dǎo)線溫度等狀態(tài)；同時(shí)，系統(tǒng)還會(huì)采集大量圖片信息，真實(shí)反應(yīng)輸電線路及桿塔的周圍環(huán)境； 此外，系統(tǒng)還支持輸電線路故障在線監(jiān)測(cè)，能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)雙電源線路的故障定位，確定故障點(diǎn)的供電方 向。與EMS 系統(tǒng)類似，SC ADA 系統(tǒng)也是 系統(tǒng)的基礎(chǔ)，通過數(shù)字化和可視化的方法，把實(shí) 際的輸電網(wǎng)絡(luò)真實(shí)地反映到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。由輸電線路狀態(tài)的 SCADA 系統(tǒng)和建立在此數(shù)據(jù)平臺(tái)基礎(chǔ)上的各個(gè)高級(jí)應(yīng)用模塊構(gòu)成輸電線路狀 態(tài)監(jiān)測(cè)集控平臺(tái)，對(duì)相應(yīng)的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)、故障信息結(jié)合歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可實(shí)現(xiàn)氣 象在線監(jiān)測(cè)、圖像監(jiān)控、絕緣子污穢在線監(jiān)測(cè)、絕緣子串風(fēng)偏在線監(jiān)測(cè)、桿塔傾斜在線監(jiān)測(cè)、導(dǎo)

4、線弧垂 在線監(jiān)測(cè)、導(dǎo)線負(fù)荷溫升在線監(jiān)測(cè)、覆冰在線監(jiān)測(cè)、線路故障在線監(jiān)測(cè)等多種可擴(kuò)展的應(yīng)用系統(tǒng)。針對(duì)各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，開發(fā)了大量的高級(jí)應(yīng)用程序（P AS ），實(shí)現(xiàn)了更多有價(jià)值的應(yīng)用。這些應(yīng)用包括： 故障診斷通過對(duì)狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析，參考設(shè)備特征參數(shù)和損失模式，查找故障和事故的原因，提出建議，避免今后發(fā)生類似故障 在線預(yù)警根據(jù)狀態(tài)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)線路存在的隱患，包括外力侵襲破壞等，及時(shí)發(fā)出預(yù)警，避免故障的發(fā)生 輔助決策對(duì)輸電線路狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)和趨勢(shì)分析，分析結(jié)果將為運(yùn)行調(diào)度單位提供決策的信息支持 狀態(tài)檢修根據(jù)綜合的線路運(yùn)行過程中的狀態(tài)信息，并按照設(shè)備狀態(tài)檢修導(dǎo)則，實(shí)現(xiàn)輸電線路狀態(tài)檢修 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估根據(jù)輸電通道周邊環(huán)境

5、信息，以及運(yùn)行狀態(tài)信息，評(píng)價(jià)輸電線路未來的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)本系統(tǒng)的投入使用，將實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境進(jìn)行集中、全面、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，對(duì)事故隱 患提出預(yù)警，為生產(chǎn)管理提供決策信息支持，為調(diào)度提供輔助決策信息。這套系統(tǒng)的應(yīng)用必將為用戶帶 來巨大的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。3. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由系統(tǒng)主站和各種監(jiān)測(cè)裝置組成。系統(tǒng)主站（MS ，M aster Station ）是整個(gè)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)控和管理中心，實(shí)現(xiàn)所有監(jiān)測(cè) 信息的匯集、處理、分析、顯示、控制等功能。遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)裝置（RTU ，Romote Terminal Unit）是用于超高壓線路的各種遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)、控制裝置的總稱。 包括數(shù)

6、據(jù)終端單元（DT U ，Data Terminal Unit ）、數(shù)據(jù)采集單元和各類傳感器等。其中數(shù)據(jù)采集單元具 有高度集成性，可采集、處理和傳輸多種數(shù)據(jù)。3.1. 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。 3.2. 主站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 3.3. 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖 3 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖3.4. 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)列表 3.5. 遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)裝置產(chǎn)品列表4. 系統(tǒng)功能4.1. 絕緣子污穢在線監(jiān)測(cè)【背景和意義】 隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的日益發(fā)展, 供電系統(tǒng)中的絕緣子污染日益嚴(yán)重, 絕緣子上沉積的污 穢物在濕度較大的天氣中很容易發(fā)生污閃, 嚴(yán)重影響供電系統(tǒng)的可靠性。在電力系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)中，架空 送電線路雷擊故障所

7、占比例也同樣一直居高不下，成為困擾安全供電的一個(gè)普遍難題。同時(shí)由于污閃和 雷擊故障的破壞性和隱蔽性，使用傳統(tǒng)的查找方法，不僅效率低、時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且有的故障 點(diǎn)難以定位，極有可能成為以后發(fā)生線路事故的嚴(yán)重隱患?！竟δ芎妥饔谩?通過實(shí)時(shí)測(cè)量絕緣子的泄漏電流、脈沖電流、脈沖頻次，統(tǒng)計(jì)其單位時(shí)間內(nèi)放電脈沖 數(shù)據(jù)，分析雷擊閃絡(luò)故障和工頻閃絡(luò)故障，并可綜合溫濕度等氣象參數(shù)，利用專家分析系統(tǒng)，對(duì)絕緣子 表面污穢（灰密、鹽密）進(jìn)行定量分析得出當(dāng)前絕緣子表面的污穢程度，并提供準(zhǔn)確的預(yù)警信息，讓絕 緣子表面污穢清洗工作更加準(zhǔn)確有效?！镜湫徒缑妗?.2. 絕緣子串風(fēng)偏在線監(jiān)測(cè)【背景和意義】 當(dāng)風(fēng)力作用于導(dǎo)

8、線上，垂直于線路方向的分量將使導(dǎo)線產(chǎn)生橫線路的搖擺偏移，搖擺 幅度取決于風(fēng)速、絕緣子、導(dǎo)線自重等因素，搖擺到一定角度后，導(dǎo)線與塔身的距離減少，小于正常運(yùn) 行時(shí)的空氣間隙，在工頻電壓下空氣隙擊穿放電，其中最易發(fā)生導(dǎo)線、引流線在強(qiáng)風(fēng)作用下對(duì)塔身風(fēng)偏 放電，導(dǎo)致輸電線路失地故障?！竟δ芎妥饔谩?通過絕緣子串風(fēng)偏監(jiān)測(cè)終端實(shí)時(shí)測(cè)量絕緣子串的風(fēng)偏角（懸垂角角度），系統(tǒng)應(yīng)用軟 件可根據(jù)絕緣子串的風(fēng)偏角和桿塔基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算出和桿塔之間的空氣間隙，并當(dāng)風(fēng)偏角較大或者安全間 隙接近或者小于門限時(shí)，實(shí)現(xiàn)預(yù)警和報(bào)警，可有效的防止風(fēng)偏閃絡(luò)故障的發(fā)生。【典型界面】4.3. 輸電線路桿塔傾斜在線監(jiān)測(cè)【背景和意義】 我國(guó)地理分

9、布廣泛，地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，當(dāng)輸電線路經(jīng)過煤炭開采區(qū)、軟土質(zhì)地區(qū)、 山坡地、河床地帶等特殊地帶時(shí)，在自然環(huán)境和外界條件的作用下，桿塔基礎(chǔ)時(shí)常會(huì)發(fā)生滑移、傾斜、 沉降、開裂等現(xiàn)象，從而引起桿塔的變形或傾斜。桿塔傾斜將造成桿塔導(dǎo)地線的不平衡受力，引起桿塔 受力發(fā)生變化，造成電氣安全距離不夠，影響線路正常運(yùn)行?！竟δ芎妥饔谩?通過安裝在桿塔上的傾斜監(jiān)測(cè)裝置對(duì)桿塔的傾斜角度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)向系統(tǒng)主站 上報(bào)角度數(shù)據(jù)，系統(tǒng)應(yīng)用軟件根據(jù)桿塔基本數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，能發(fā)現(xiàn)桿塔傾斜微小變化，實(shí)現(xiàn)預(yù)警和報(bào)警， 幫助運(yùn)行部門及早發(fā)現(xiàn)隱患，及時(shí)排除故障，從而提高輸電線路運(yùn)行的可靠性?！镜湫徒缑妗?4.4. 輸電線路氣象在線

10、監(jiān)測(cè)【背景和意義】 我國(guó)地域廣大，電力線路和設(shè)備具有危險(xiǎn)點(diǎn)分散性大、距離長(zhǎng)、難以監(jiān)控維護(hù)等特點(diǎn)， 而由氣象臺(tái)提供的對(duì)某個(gè)地區(qū)的定時(shí)定點(diǎn)監(jiān)測(cè)記錄并不能完全準(zhǔn)確地反映特點(diǎn)電力線路走廊和變電站 等重要區(qū)域的氣象條件，其歷史氣象數(shù)據(jù)完全一片空白，給自然災(zāi)害預(yù)防及研究帶來了一定的困難。隨 著全球氣候環(huán)境惡化的加劇，冰雪、洪澇、凍雨、大風(fēng)等災(zāi)害時(shí)候發(fā)生，而且越來越頻繁。輸電線路易 受覆冰、舞動(dòng)影響，而出現(xiàn)大面積事故停電，給電力系統(tǒng)及人民生活造成極大的直接與間接經(jīng)濟(jì)損失?！竟δ芎妥饔谩?主要針對(duì)輸電線路走廊的微氣象環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)，獲取當(dāng)?shù)貧庀髮?shí)時(shí)和 歷史數(shù)據(jù)，如環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量

11、等，既可用于輸電線路覆冰狀態(tài)的分析和判決的依 據(jù)，又可為災(zāi)害預(yù)測(cè)、狀態(tài)檢修等提供全面的信息?！镜湫徒缑妗?4.5. 輸電線路圖象監(jiān)控【背景和意義】 隨著電力建設(shè)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在復(fù)雜地形條件下建設(shè)的電網(wǎng)越來 越多?，F(xiàn)有輸電線路的運(yùn)行安全和線路的使用壽命，已被廣大電力工作者所關(guān)注。迅速增長(zhǎng)的輸電線路 給線路運(yùn)行人員帶來越來越多的巡視維護(hù)工作，對(duì)交叉跨越、人員活動(dòng)密集地等線路危險(xiǎn)點(diǎn)的觀察又是 必不可少的，因此急需采用新的技術(shù)手段來輔助線路運(yùn)行人員提高工作效率?！竟δ芎妥饔谩?SHTA-2007 圖像監(jiān)控系統(tǒng)使輸電線路運(yùn)行于可視監(jiān)控之中。該系統(tǒng)利用先進(jìn)的數(shù)字 視頻壓縮技術(shù)、低功耗技術(shù)

12、、GPRS/CDMA 無線通訊技術(shù)、太陽能應(yīng)用技術(shù)，將現(xiàn)場(chǎng)圖像信息傳輸?shù)奖O(jiān) 控中心的服務(wù)器上，線路管理人員可以通過主站服務(wù)器或遠(yuǎn)程進(jìn)行登錄，查看線路的監(jiān)控圖像，從而實(shí) 現(xiàn)對(duì)輸電線路全天候監(jiān)測(cè)。線路管理人員通過圖像監(jiān)控系統(tǒng)，可及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)信息，將事故消滅在萌發(fā) 狀態(tài)，有效地減少由于導(dǎo)線覆冰、洪水沖刷、不良地質(zhì)、火災(zāi)、導(dǎo)線舞動(dòng)、導(dǎo)線應(yīng)力變化、通道樹木長(zhǎng) 高、線路大跨越、導(dǎo)線懸掛異物、線路周圍建筑施工、塔材被盜等因素引起的電力事故，大大減少巡視 人員的巡線工作量，特別適用于維護(hù)人員不易到達(dá)的區(qū)域?！镜湫徒缑妗?.6. 輸電線路負(fù)荷/溫升在線監(jiān)測(cè)【背景和意義】 前架空輸電線路的熱容量極限值是基于惡劣的

13、氣象條件，為維持線路對(duì)地安全距離而 得出的。實(shí)際上在絕大多數(shù)氣象條件下，提高線路最大輸送容量，并不會(huì)造成導(dǎo)線溫度超標(biāo)?；趯?dǎo)線 輸送容量受制于導(dǎo)線允許溫度的原理, 可通過在線監(jiān)測(cè)架空輸電線路導(dǎo)線溫度，為用戶提供重要依據(jù)， 在確保安全的前提下，充分利用輸電線路的潛在容量?！竟δ芎妥饔谩?通過安裝在架空輸電導(dǎo)線上的負(fù)荷/溫升監(jiān)測(cè)終端實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)導(dǎo)線溫度和負(fù)荷變化情況， 系統(tǒng)應(yīng)用軟件對(duì)溫度和負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并可結(jié)合氣象信息建立負(fù)荷預(yù)警機(jī)制，幫助運(yùn)行部門實(shí) 現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制線路負(fù)荷，從而達(dá)到線路增容目的?！镜湫徒缑妗?.7. 輸電線路故障在線監(jiān)測(cè)【背景和意義】 輸電線路作為電網(wǎng)的至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，一旦發(fā)生故

14、障會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行， 甚至導(dǎo)致大范圍停電事故。輸電線路距離遠(yuǎn)、走廊地形復(fù)雜，故障查找困難，并且由于輸電線路常用雙 電源供電，故障點(diǎn)供電方向的判斷也比較困難，因此實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路故障點(diǎn)的自動(dòng)定位和供電方向判定 具有非常重要的意義?！竟δ芎妥饔谩?能快速準(zhǔn)確的在線檢測(cè)接地故障、短路故障、斷線、停送電和供電方向等情況，系統(tǒng) 軟件根據(jù)終端的位置序列和故障發(fā)生時(shí)的供電方向，同時(shí)故障信息可以通過短信方式發(fā)送傳輸?shù)焦╇娋?生產(chǎn)管理部門負(fù)責(zé)人、線路維護(hù)負(fù)責(zé)人和線路專工的手機(jī)上，從而引導(dǎo)工作人員迅速準(zhǔn)確的判斷故障點(diǎn) 的供電方向，迅速找到故障點(diǎn)，為提高工作效率、減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提供了一種強(qiáng)有力的手

15、段， 能有效提高輸電線路故障檢測(cè)的自動(dòng)化和現(xiàn)代化水平。系統(tǒng)軟件還提供數(shù)據(jù)分析、告警顯示、故障查詢 和統(tǒng)計(jì)功能，為線路安全性能分析和設(shè)備檢修提供科學(xué)有效的依據(jù)，保障了電力的輸送的安全性?！镜湫徒缑妗?.8. 輸電線路導(dǎo)線覆冰在線監(jiān)測(cè)【背景和意義】 嚴(yán)重覆冰會(huì)引起輸變電設(shè)備電氣性能和機(jī)械性能下降，嚴(yán)重覆冰引起過載荷、不均勻 覆冰或不同期脫冰引起張力差，絕緣子串覆冰閃絡(luò)及覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)是造成覆冰事故的主要原因。采用輸 電線路導(dǎo)線覆冰在線監(jiān)測(cè)，為電力行業(yè)由計(jì)劃?rùn)z修過渡到狀態(tài)檢修提供科學(xué)依據(jù)，確保電力系統(tǒng)安全經(jīng) 濟(jì)運(yùn)行?！竟δ芎妥饔谩?通過相應(yīng)的氣象傳感器采集微氣象數(shù)據(jù)（溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓等），通過 導(dǎo)線狀態(tài)集成監(jiān)測(cè)終端采集導(dǎo)線傾角數(shù)據(jù)，并可通過遠(yuǎn)端攝像機(jī)采集線路和桿塔的現(xiàn)場(chǎng)圖像信息，系統(tǒng) 應(yīng)用軟件通過覆冰數(shù)據(jù)模型進(jìn)行計(jì)算，定性分析覆冰狀況，推算覆冰厚度和發(fā)展趨勢(shì)，輔助觀測(cè)覆冰 情況，并提供導(dǎo)線覆冰情況的預(yù)警和報(bào)警?！镜湫徒缑妗?.9. 輸電線路導(dǎo)線弧垂在線監(jiān)測(cè) 【背景和意義】 線路運(yùn)行負(fù)荷、導(dǎo)線溫度和周圍環(huán)境的氣候變化都會(huì)造成線路弧垂的變化，弧垂過大 不但會(huì)造成