輸電線路狀態(tài)監(jiān)測_圖文

1、輸電線路狀態(tài)監(jiān)測1. 背景和意義由于我們國家地域經(jīng)濟發(fā)展不平衡，能源消耗重點區(qū)域往往遠離能源產(chǎn)地，這就決定了我們國家 在很長的時間內(nèi)都需要遠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 是國家安全的一個重要組成部分。隨著科技水平的不斷發(fā)展，特別是數(shù)字電子、計算機、通信等技術廣泛應用到電力行業(yè)，我們已 經(jīng)有能力對輸電線路進行全方位的監(jiān)測和評估。國家此時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。為了響應國家建立堅強的智能電網(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)是完全按照國家有關建設智能電網(wǎng)的規(guī)范而開發(fā)的，開發(fā)過程參考

2、了大量的國標和行業(yè)標準， 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)測系統(tǒng)實現(xiàn)了對高壓輸電線路實時監(jiān)測，系統(tǒng)中的監(jiān)測監(jiān)控裝置對輸 電線路周邊狀況及環(huán)境參數(shù)進行全天候監(jiān)測，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)測數(shù)據(jù)的“可視化”、“數(shù)字化”是本系統(tǒng)最大的亮點。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、導線傾

3、角、導線弧垂、 導線負荷、導線溫度等狀態(tài)；同時，系統(tǒng)還會采集大量圖片信息，真實反應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，能準確的實現(xiàn)雙電源線路的故障定位，確定故障點的供電方 向。與EMS 系統(tǒng)類似，SC ADA 系統(tǒng)也是 系統(tǒng)的基礎，通過數(shù)字化和可視化的方法，把實 際的輸電網(wǎng)絡真實地反映到計算機系統(tǒng)中。由輸電線路狀態(tài)的 SCADA 系統(tǒng)和建立在此數(shù)據(jù)平臺基礎上的各個高級應用模塊構成輸電線路狀 態(tài)監(jiān)測集控平臺，對相應的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)、故障信息結合歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，可實現(xiàn)氣 象在線監(jiān)測、圖像監(jiān)控、絕緣子污穢在線監(jiān)測、絕緣子串風偏在線監(jiān)測、桿塔傾斜在線監(jiān)測、導

4、線弧垂 在線監(jiān)測、導線負荷溫升在線監(jiān)測、覆冰在線監(jiān)測、線路故障在線監(jiān)測等多種可擴展的應用系統(tǒng)。針對各個應用系統(tǒng)，開發(fā)了大量的高級應用程序（P AS ），實現(xiàn)了更多有價值的應用。這些應用包括： 故障診斷通過對狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析，參考設備特征參數(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，及時發(fā)出預警，避免故障的發(fā)生 輔助決策對輸電線路狀態(tài)進行預測和趨勢分析，分析結果將為運行調度單位提供決策的信息支持 狀態(tài)檢修根據(jù)綜合的線路運行過程中的狀態(tài)信息，并按照設備狀態(tài)檢修導則，實現(xiàn)輸電線路狀態(tài)檢修 風險評估根據(jù)輸電通道周邊環(huán)境

5、信息，以及運行狀態(tài)信息，評價輸電線路未來的運行風險本系統(tǒng)的投入使用，將實現(xiàn)對輸電線路的運行狀態(tài)和環(huán)境進行集中、全面、實時的監(jiān)測，對事故隱 患提出預警，為生產(chǎn)管理提供決策信息支持，為調度提供輔助決策信息。這套系統(tǒng)的應用必將為用戶帶 來巨大的社會價值和經(jīng)濟價值。3. 系統(tǒng)結構輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主要由系統(tǒng)主站和各種監(jiān)測裝置組成。系統(tǒng)主站（MS ，M aster Station ）是整個輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)控和管理中心，實現(xiàn)所有監(jiān)測 信息的匯集、處理、分析、顯示、控制等功能。遠端監(jiān)測裝置（RTU ，Romote Terminal Unit）是用于超高壓線路的各種遠方監(jiān)測、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)組成結構輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)組成結構如圖1所示。 3.2. 主站網(wǎng)絡拓撲結構 3.3. 系統(tǒng)軟件結構圖 3 系統(tǒng)軟件結構圖3.4. 在線監(jiān)測系統(tǒng)列表 3.5. 遠端監(jiān)測裝置產(chǎn)品列表4. 系統(tǒng)功能4.1. 絕緣子污穢在線監(jiān)測【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, 嚴重影響供電系統(tǒng)的可靠性。在電力系統(tǒng)故障統(tǒng)計中，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普遍難題。同時由于污閃和 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、時間長、勞動強度大，而且有的故障 點難以定位，極有可能成為以后發(fā)生線路事故的嚴重隱患?！竟δ芎妥饔谩?通過實時測量絕緣子的泄漏電流、脈沖電流、脈沖頻次，統(tǒng)計其單位時間內(nèi)放電脈沖 數(shù)據(jù)，分析雷擊閃絡故障和工頻閃絡故障，并可綜合溫濕度等氣象參數(shù)，利用專家分析系統(tǒng)，對絕緣子 表面污穢（灰密、鹽密）進行定量分析得出當前絕緣子表面的污穢程度，并提供準確的預警信息，讓絕 緣子表面污穢清洗工作更加準確有效?！镜湫徒缑妗?.2. 絕緣子串風偏在線監(jiān)測【背景和意義】 當風力作用于導

8、線上，垂直于線路方向的分量將使導線產(chǎn)生橫線路的搖擺偏移，搖擺 幅度取決于風速、絕緣子、導線自重等因素，搖擺到一定角度后，導線與塔身的距離減少，小于正常運 行時的空氣間隙，在工頻電壓下空氣隙擊穿放電，其中最易發(fā)生導線、引流線在強風作用下對塔身風偏 放電，導致輸電線路失地故障。【功能和作用】 通過絕緣子串風偏監(jiān)測終端實時測量絕緣子串的風偏角（懸垂角角度），系統(tǒng)應用軟 件可根據(jù)絕緣子串的風偏角和桿塔基礎數(shù)據(jù)計算出和桿塔之間的空氣間隙，并當風偏角較大或者安全間 隙接近或者小于門限時，實現(xiàn)預警和報警，可有效的防止風偏閃絡故障的發(fā)生。【典型界面】4.3. 輸電線路桿塔傾斜在線監(jiān)測【背景和意義】 我國地理分

9、布廣泛，地質條件復雜多樣，當輸電線路經(jīng)過煤炭開采區(qū)、軟土質地區(qū)、 山坡地、河床地帶等特殊地帶時，在自然環(huán)境和外界條件的作用下，桿塔基礎時常會發(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，影響線路正常運行?！竟δ芎妥饔谩?通過安裝在桿塔上的傾斜監(jiān)測裝置對桿塔的傾斜角度進行實時監(jiān)測，及時向系統(tǒng)主站 上報角度數(shù)據(jù)，系統(tǒng)應用軟件根據(jù)桿塔基本數(shù)據(jù)進行計算，能發(fā)現(xiàn)桿塔傾斜微小變化，實現(xiàn)預警和報警， 幫助運行部門及早發(fā)現(xiàn)隱患，及時排除故障，從而提高輸電線路運行的可靠性。【典型界面】 4.4. 輸電線路氣象在線

10、監(jiān)測【背景和意義】 我國地域廣大，電力線路和設備具有危險點分散性大、距離長、難以監(jiān)控維護等特點， 而由氣象臺提供的對某個地區(qū)的定時定點監(jiān)測記錄并不能完全準確地反映特點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，給自然災害預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、大風等災害時候發(fā)生，而且越來越頻繁。輸電線路易 受覆冰、舞動影響，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)濟損失?！竟δ芎妥饔谩?主要針對輸電線路走廊的微氣象環(huán)境數(shù)據(jù)進行全天候實時監(jiān)測，獲取當?shù)貧庀髮崟r和 歷史數(shù)據(jù)，如環(huán)境溫度、濕度、風速、風向、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)，又可為災害預測、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】 隨著電力建設的迅速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，在復雜地形條件下建設的電網(wǎng)越來 越多?，F(xiàn)有輸電線路的運行安全和線路的使用壽命，已被廣大電力工作者所關注。迅速增長的輸電線路 給線路運行人員帶來越來越多的巡視維護工作，對交叉跨越、人員活動密集地等線路危險點的觀察又是 必不可少的，因此急需采用新的技術手段來輔助線路運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)使輸電線路運行于可視監(jiān)控之中。該系統(tǒng)利用先進的數(shù)字 視頻壓縮技術、低功耗技術

12、、GPRS/CDMA 無線通訊技術、太陽能應用技術，將現(xiàn)場圖像信息傳輸?shù)奖O(jiān) 控中心的服務器上，線路管理人員可以通過主站服務器或遠程進行登錄，查看線路的監(jiān)控圖像，從而實 現(xiàn)對輸電線路全天候監(jiān)測。線路管理人員通過圖像監(jiān)控系統(tǒng)，可及時了解現(xiàn)場信息，將事故消滅在萌發(fā) 狀態(tài)，有效地減少由于導線覆冰、洪水沖刷、不良地質、火災、導線舞動、導線應力變化、通道樹木長 高、線路大跨越、導線懸掛異物、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，特別適用于維護人員不易到達的區(qū)域?！镜湫徒缑妗?.6. 輸電線路負荷/溫升在線監(jiān)測【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，為維持線路對地安全距離而 得出的。實際上在絕大多數(shù)氣象條件下，提高線路最大輸送容量，并不會造成導線溫度超標?；趯Ь€ 輸送容量受制于導線允許溫度的原理, 可通過在線監(jiān)測架空輸電線路導線溫度，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。【功能和作用】 通過安裝在架空輸電導線上的負荷/溫升監(jiān)測終端實時監(jiān)測導線溫度和負荷變化情況， 系統(tǒng)應用軟件對溫度和負荷數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并可結合氣象信息建立負荷預警機制，幫助運行部門實 現(xiàn)動態(tài)控制線路負荷，從而達到線路增容目的?！镜湫徒缑妗?.7. 輸電線路故障在線監(jiān)測【背景和意義】 輸電線路作為電網(wǎng)的至關重要的環(huán)節(jié)，一旦發(fā)生故

14、障會嚴重影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行， 甚至導致大范圍停電事故。輸電線路距離遠、走廊地形復雜，故障查找困難，并且由于輸電線路常用雙 電源供電，故障點供電方向的判斷也比較困難，因此實現(xiàn)對輸電線路故障點的自動定位和供電方向判定 具有非常重要的意義?！竟δ芎妥饔谩?能快速準確的在線檢測接地故障、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)生時的供電方向，同時故障信息可以通過短信方式發(fā)送傳輸?shù)焦╇娋?生產(chǎn)管理部門負責人、線路維護負責人和線路專工的手機上，從而引導工作人員迅速準確的判斷故障點 的供電方向，迅速找到故障點，為提高工作效率、減輕工作人員勞動強度，提供了一種強有力的手

15、段， 能有效提高輸電線路故障檢測的自動化和現(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)計功能，為線路安全性能分析和設備檢修提供科學有效的依據(jù)，保障了電力的輸送的安全性。【典型界面】4.8. 輸電線路導線覆冰在線監(jiān)測【背景和意義】 嚴重覆冰會引起輸變電設備電氣性能和機械性能下降，嚴重覆冰引起過載荷、不均勻 覆冰或不同期脫冰引起張力差，絕緣子串覆冰閃絡及覆冰導線舞動是造成覆冰事故的主要原因。采用輸 電線路導線覆冰在線監(jiān)測，為電力行業(yè)由計劃檢修過渡到狀態(tài)檢修提供科學依據(jù)，確保電力系統(tǒng)安全經(jīng) 濟運行?！竟δ芎妥饔谩?通過相應的氣象傳感器采集微氣象數(shù)據(jù)（溫度、濕度、風速、風向、氣壓等），通過 導線狀態(tài)集成監(jiān)測終端采集導線傾角數(shù)據(jù)，并可通過遠端攝像機采集線路和桿塔的現(xiàn)場圖像信息，系統(tǒng) 應用軟件通過覆冰數(shù)據(jù)模型進行計算，定性分析覆冰狀況，推算覆冰厚度和發(fā)展趨勢，輔助觀測覆冰 情況，并提供導線覆冰情況的預警和報警?！镜湫徒缑妗?.9. 輸電線路導線弧垂在線監(jiān)測 【背景和意義】 線路運行負荷、導線溫度和周圍環(huán)境的氣候變化都會造成線路弧垂的變化，弧垂過大 不但會造成