前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇输电线路监测范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
中图分类号:TM76 文献标识码:A
1 不同种类的输电线路在线监测技术
1.1 概述
输电线路的在线和研究检测技术在应用时会受到两个因素的影响,一个是线路上监测装置的电源,另一个是监测数据的传输通信。现代科技技术日益发展,通讯电子技术和传感技术也是如此。因此,各式各样的输电线路在线监测设施被相关的技术人员发明出来。比如,导线摆监测系统、杆塔倾斜监控系统、覆冰下输电线路的在线监测等监测系统都被研发出来。
1.2 输电线路的在线监测在覆冰情况下的运作
覆冰监测导线在对输电线路进行在线监测时,首先离不开后台诊断分析。只有在此基础上才能完成对监测数据的操作。这样事故才能被及时的发现,将事故消灭在萌芽之中。此外,通过管理人员对发送来的警报做到及时的接受可以有效的防止各种线路故障的发生。
输电线路的在线监测在覆冰情况下的运作原理如下。(1)根据监测线路拉力反应。由于绝缘子上装有传感器,因此可以有效的实现对覆冰后的各种各样状况进行监测。此外,还可以实现各种参数的采集。然后将这些收集到的信息及时的传送到后方监控中心。后方的监控中心对这些数据进行处理,比如:计算和理论修正。在此之后冰隋预报信息,发除冰警报。(2)覆冰状况可以通过监测导线的倾斜角和弧度得到准确的反应。
覆冰技术的参数包含覆冰的平均厚度以及覆冰的重量等信息,参数的获得需要一系列程序。首先,应用导线倾斜角度和弧垂对信息进行收集。然后,进行对比和分析,对象是气象环境参数、线路参数和输电线路状况方程。最后,经过分析和比较后,计算参数。通过这些参数可以对进输电线路覆冰的危险进行分析,判断出危险的等级。这样,就可以发出除冰信息了。上面提到的第—个原理应用了绝缘子上有传感器这一点,因此将应力传感器经过实验和安全性论证做为前提条件。另—个原理是:只要线路的参数保持,那么线路运行的安全性也基本上不会出现什么变动。上面介绍了两类解除高压输电线路覆冰的方案,尽管不能得出档内各段导线的覆冰形态的结论,但是可以肯定的是导线覆冰的厚度决定了高压输电线路的覆冰厚度。
1.3 在线监测会受到输电线路气象以及导线风偏的干扰
要想实施科学合理的采取预防风偏的方案,就必须依靠输电线路气易用以及导线风偏。这二者的得出也离不开风偏校验以及线路规划。同时,放点故障可以被协助运行部门发现。检测中心的送电线路所的日常工作包括区域内气象资料的采集以及气象资料的记录及监测,通过这些资料可以改良计算风偏的方法。同时,也可以对输电线路杆塔上最大的瞬时风险采精确的记录。导线运动的轨迹以及风压不均等状况也会被记录在内。上述工作可以说是科学设计标准制定的关键依据。
1.4 输电线路杆塔倾斜监测系统
煤矿采空区上面的覆岩石会出现一些以外的状况,这和自然力、重力以及其它因素有着密不可分的关系。这些意外的状况会引发许多问题,比如:面的裂缝、滑坡以及地面的塌陷等各式各样的地质灾害。这些地质灾害会引起地基变形以及采空区杆塔倾斜,严重时还会严重干扰输电线路安全。
正在运作的杆塔f顷斜度可以在全球移动通信的杆塔倾斜监测报警系统下得到有效的监控,该监测系统还可以应用到不低于220kV电压等级输电系统中。通过对杆塔倾斜,基础移位和塔材变形等情况的发现,可以及时的选择应对措施,从而让电网的安全运行得到一定的保障。
电网的正常运行还会受到许多因素的干扰,比如:铁塔荷载大,偏远山区通信网络的信号不强,一些外界的因素会干扰特高压结路中塔头无线电。针对这种情况,可以研制和开发特高压GSM杆塔倾斜监测报警装置系统。此装置系统可以对高压线路的运行状况进行监控。
1.5 输电线路导线舞动监测
大面积的停电现象会经常出现,这和导线舞动损害线路有着很大的关系。导线舞动损害线路会造成塔材和螺丝变形或折断,甚至金属断裂和导线落地。因此,有必要进行导线舞动在线监测技术的进一步研究,通过观测和记录导线舞动状况,就可以顺利的实现易舞线路和易舞分布图的绘制,易舞线路和易舞分布图的绘制是进行线路防舞设计的重要依据。对档距和线路的情况进行分析,在一档导线中装配导线摆监测仪。同时收集3个方向的加速信息,根据监测点加速度信息的计算分析和线路信息,这样就可以获取舞动半波数和计算导线运行轨迹的相关参数。从得到的信息分析,对可能会发生的舞动危害进行预测,在此基础上可以完成发出警报的工作。通过以上的工作,可以减少甚至避免各种事故的发生。
2 在线监测技术在特高压线路中的使用
2.1 基本的要求
特高压线路安全运行的意义是建立在在线监测技术在特高压线路中的可行性基础上的。特高压线路在线监测系统和在线监测技术的实现有以下5个要求:(1)1000kV特高压必须安装在特高压在线监测系统中,但是有一个前提,即不要干扰电气性能的可靠性。在此情况下,电气性能的可靠性才能得到有效的保证。同时,1000kV特高压交流线路的电晕要求才能得到满足。(2)保证线路机械性能可靠。特高压在线监测系统中的设备一定要保证其一切正常,防止其对线路造成威胁,带来危险。(3)由于线路运行人员要进行高空作业,因此在特高压在线监测系统下进行设备安装一定要简单、方便和可靠。(4)特高压线路压迫在稳定的状态下运行,这样才能抵御特高压线路电磁场。同时,当出现恶劣天气状况时就可以不用连接外部电源进行各种维修。(5)对在线监测数据实行统一的,需要注意的是数据传输方式和存储方式必须符合规范和标准。
2.2 应用的范围
如果想实现特高压线路中应用在线监测技术的正常运作,就需要依靠稳定、安全的线路。同时,秉持突出重点和体现差距的原则,对数据进行积累。在这个原则的指导下,6个在线监测系统的应用范围需要注意:(1)重要交叉跨越上需要安装覆冰在线监测系统,这些系统同时需要和输电线路视频监控装置相互配合,只有这样才能发挥作用。(2)微气象区和微地形区需要配备导线风偏和气象设备,同时需要对风偏数据进行监测和记录。在此基础上,根据这些数据对气象条件、运行、设计等进行全面的分析和研究。这样就能增强高压输电线路对强风的抵抗能力。(3)煤矿采动的影响区内需要配备杆塔倾斜监测装置,及时对杆塔倾斜的情况进行监测。通过这些措施可以对线路事故进行监测以及预防。(4)将微风振动监测系统安装在大跨越线路上。(4)舞动易发的区域需要安装舞动监测装置,这样就可以实现对导线舞动的曲线以及波数等进行监控和分析的目的。(6)一些重要跨越、大跨截止线路和特备偏远的区域需要安装监测装置。这样特殊地段的监控就可以实现。
3 电力电缆运行监测技术
3.1 分布式光纤测温技术
分布式光纤测温技术的工作原理是:光在光纤中输送时,在每一点上激光都会与光纤分子相互作用,进而后向散射就会发生。后向散射既Rayleigh散射,又有Raman散射。分布式光纤测温系统的构成主要有:1台主处理机,1台当地控制电脑,1台远端用户控制电脑,1条或几条传感光纤。分布式光纤测温被广泛的使用在电力电缆全线中,可以实现全天候的实时测量。它能合理、合理调节电缆的载流量,有效的防止电缆及隧道发生火灾的发生。
3.2 局部放电量的测量
电场强度有时会超过绝缘介质的耐电强度,该点的局部就会被击穿,因此放电现象就会产生,这时就需要进行局部放电量的测量,这样就能及时的发现电缆和附件中的缺点。局部放电量的测量局部放电量测量的接线原理及等价回路见图1。
3.3 红外热成像技术监测热故障
根据辐射理论,只要物体的温度高于绝对零度,无论什么时候,什么地点都会向外辐射红外线,发射辐射能量。这些红外线用人眼是看不见的。同样,当带电电缆线路出现了热故障,就会形成热场,并且向外辐射能量。运用红外成像仪的光扫描系统,热场可以被形象的反映在荧光屏上。从热像图中可以分析出热场中的最高温度点,这个最高温度点即热故障点。尽管电缆线路热故障有很多种,但是可以被分为两类,一类是接触热故障,另一类是绝缘材料固有缺陷以及变质老化。
结语
用状态监测和运行监测可以及时了解和发现输电线路的运行状态,及时发现运行故障,这样就能将安全隐患消灭在萌芽之中,合理地使用设备,保证电力系统安全运行。
参考文献
[1]陈维荣,宋永华,李逸,孙锦鑫.电力系统设备状态监测的概念及现状田[J].电网技术,2000(24).
关键词:输电线路;在线检测技术;在线检测系统
Brief Analysis and Diagnosis on the Online Detections of the Transmission Lines
Zheng Shuguang, Liu Guanqi
(North China Electric Power University, Baoding 071003, Hebei, China)
ABSTRACT: This article describes the importance of on-line monitoring of transmission lines, a brief introduction and online monitoring of transmission lines, described the transmission lines and brief analysis of on-line monitoring techniques, and concludes with a discussion of the concept of online detection system of transmission lines, if applied in engineering practice also requires constant improvement and perfection.
KEYWORDS: the transmission lines, on-line monitoring techniques, online detection systems of transmission lines
0 引言
输电线路作为电网中的重要组成部分,它的正常工作与否直接影响着电网的安全稳定运行。我国当前对高压输电线路运行状态的检测大多采用依靠传统的人工巡视的计划式定期检修体制,这种体制存在着严重的缺陷。
输电线路运行状态的在线实时监测和管理,可使监控中心运行人员及时掌握相关信息,可为开展状态检修提供重要的数据依据,并对预防和减少事故发生,提高输电系统的安全性、可靠性、稳定性可起到十分重要的作用,还具有显著的社会效益和经济效益。因此,对输电线路的在线检测的研究意义重大。
1. 输电线路在线检测简介
1.1输电线路在线检测概念
输电线路分布地方直接受到风、雨、雪、雾、冰、雷等自然环境的影响。输电线路状态参数,主要有实时数据、离线检测数据和试验数据三种,具体为以下几类[3]:
1)电线类:包括导线、地线、OPGW (Optical power Grounded Waveguide的英文缩写,即架空地线复合光缆),主要的状态量有导线温度、张力、微风振动、舞动、覆冰、弧垂、风偏等。
2)金具类:包括连接金具、接续金具、防护金具,主要的状态量有金具温度、微风振动等。
3)绝缘子串类:主要的状态量有盐密、灰密、泄漏电流、风偏角等。
4)杆塔类:包括钢管塔、组合角钢塔,主要的状态量有杆塔倾斜、杆塔应力、杆塔振动等。
5)基础类:主要的状态量有基础滑移、不均匀沉降、接地电阻及接地网腐蚀等。
2 输电线路在线检测技术
2.1 输电线路导线温度在线监测技术
导线运行时的温度除了与其载流量有关外,与气象条件、环境温度、日照、风速等紧密相关。现行技术规程规定的导线额定载流量是设定在很差的气象条件下、很高的环境温度、很强的日照、较低的风速等同时出现的条件下,根据导线最大的允许温度(如70℃)计算出的一个理论值,其结果是非常保守的,实际的气象条件大多要好于上述的设定,同时出现这种恶劣气象条件的时机概率则更少。
2.2 绝缘子污秽在线监测技术
目前针对绝缘子在线监测方法主要分为两类,1)非电量测量法:文献[21]提出了一中超声波监测方法,其原理为当绝缘子存在裂隙,超声波进入或穿过绝缘子时,会在裂隙处发生反、折射和模式变换。通过对接收到的超声波进行处理可检测出劣质绝缘子对未开裂的劣值绝缘子检测无效。而且存在着祸合和衰减及超声波换能器的性能问题,并且不能运用于在线监测中。
2)电量检测法,通过无线传输与有线传输相结合,将数据传输到数据总站,运用专家知识和自学习算法对各种统计值进行综合分析,对绝缘子的积污状况作出评估和预测。
系统采用低功耗设计,可以在阴雨天气下连续工作30天;在数据采集模块,采用先进的集流环从绝缘子串的最后一片绝缘子上采集电流,使用模拟滤波和数字滤波后分两路分别采集泄漏电流和脉冲频次,采样速率可达100kHz,分辨率达到10pA;在中央处理模块,使用了TI公司的高速DSP-TMS32OF2812作为系统的CPU,选用了SM的Flash-AT45DB081B来存储系统参数和数据,可以保证在通讯中断时,保存30天的数据不丢失。在监控中心,接收数据后,通过友好的人机界面展示数据,在数据库中保存数据,通过专家分析系统作出历史数据曲线用以分析绝缘子状态,同时还设定了为筹备浙江省以及全国绝缘子在线污秽监测信息中心预留接口。
2.3输电线路电晕损耗在线检测技术
对线路电晕损耗的测量方法,有高压电桥法、低功率因数表法、首段电阻法和耦合天线法等,但都比较不方便或者误差比较大或实用性不太强。该方法既适用于空载和有载输电线路,又实用于交流和直流输电线路;对于测量电晕损耗有一定的可行性和实用性;但是方法比较复杂,且检测误差还需要不断完善与改进。
2.4输电线路带电检测技术
输电线路带电检测技术包括:紫外检测技术、红外检测技术、超生波检测技术和电场法等技术。
3 输电线路在线检测系统
输电线路在线检测系统可由输电线路绝缘子污秽在线监测系统、输电线路氧化锌避雷器在线监测系统、输电线路覆冰预警检测系统、输电线路等子系统组成,然后经数据采集系统、后台监控系统、诊断分析和系统预测以及控制中心处理系统等操作实现对输电线路状态参数的实时检测。
覆盖冰雪在线监测的技术主要有两个:一是根据线路导线覆冰后的重量变化以及绝缘子的倾斜、风偏角进行覆冰荷载(覆冰厚度、杆塔受力、导线应力等)计算,直接与线路设计参数比较给出报警信息;二是采用现场图像对线路覆冰雪进行定性观测和分析。建议可将覆冰荷载计算和图像结合起来,这样可提高覆冰雪的监测精度。
4 总结
架空输电线路发展迅速,使用设备的数量也急剧增加,造成巡视、检修工作量增加,而现有的运行维护策略已经不能满足这一需求,因此对其实施科学的运行维护策略一在线监测势在必行。
参考文献
[1] 关根志,贺景亮. 电气设备的绝缘在线监测与状态维护[D]. 湖北:武汉水利电力大学,2002.
[2] 王昌长,李福祺,高胜友. 电气设备的在线检测与故障诊断[M]. 北京清华大学出版社. 2006.
[3] 于钦刚. 数字化线路研究与应用仁[Z]. 院士论坛中国电力发展和技术创新,2008.
[4] 刘畅. 输电线路在线检测技术研究[D]. 保定:华北电力大学,2010.
[5] 杨勐i. 高压输电线路在线监测系统的设计与研究[D]. 北京:北京交通大学,2011.
关键词:输电线路拉线;防盗;监测
中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2013)06-0088-01
近年来随着电力设施的不断升级,也面临着电力设施被盗和破坏的严重问题,其中盗窃电力设施逐年增加,占了很大的比重。相关部门针对这一现象做出了不完全统计,我国每年都会有大量的高压电力设施被盗,造成大量资金流失,同时也使得电网安全运行面临更大的风险。
杆塔中的输电线拉线起到十分重要的作用,它是保持杆塔稳定的重要部件。拉线棒、UT线夹被窃取的重要原因是它由铸铁做成,极易被锯断,然而拉线棒一旦被盗必将导致倒杆断线事故,给输电线路带来危害性不言而喻。因此,研制出能够反馈给工作人员的拉线防盗窃监测系统,对保障电力系统安全和减少国家财产损失有着极其重大的意义。
1 输电线路拉线防盗监测系统原理
根据输电线路拉线被盗的实际情况,结合本人多年运维输电线路的经验,构想可以在输电线杆塔上设计一套针对输电线路防盗实施监测系统,使系统监测的拉线防盗具有及时性与准确性,一旦发现拉干线出现异常信息可将信息反馈给线路运维部门,运维部门能够及时的发现并且制止,防止出现倒杆断线事故。其中监测系统应该具有一定的识别功能,原因在于监测系统放置在自然环境下,多多少少会被自然或人无意识行为所影响,因此,这也就要求监测系统的识别能力要强,准确的将真实盗劫产生的物理特征记录下来。
根据对真正的盗窃输电线路拉线过程的分析,可以采用一下的两种原理。
1.1 拉线振动的原理
当盗贼进行盗窃时,他可能采取的措施为锯断的方式来行窃。
在盗窃的过程中,由于锯的摩擦,拉线会产生一定的振幅,我们可以计算出钢丝在摩擦时振动的程度。
假设L(m)为钢丝的总长度,单位质量为M(kg/m),钢丝所受到的拉力为F(N),那么其振动频率就为根号下T比4L2M。
再设钢丝中部被窃时,钢丝中部振幅达到K=0.1 m。这时,钢丝中部的平均加速度a为1/2at2=K,t为0.25,那么a为3.2,也就是约为0.3 g。
通过以上的演算,我们可以发现如果振动传感器灵敏度的系数显示为0.3 g时,那么就能够实现监测功能。如果在试验中选择的振动传感器的灵敏度为0.1 g时,电压会在0.5~1 s时进行波动。
1.2 拉线角度的原理
有的时候方法一并不是万能的,时常还会出现以下状况,盗贼不选择锯断拉线的方式,而是选择剪断拉线或者将UT线夹螺栓拆卸下来,这样的方式可以使拉线震动很轻微,振动原理监测可能不会有效果,无法达到报警的目的。对于这一现象,可以换用为测量拉线倾斜角度的原理进行报警。
拉线在不被破坏时与地面成角是固定的,当拉线一被剪断或者拉线与线夹固定的螺栓被拆卸时,拉线由于力的作用会自动下垂,此时拉线与对地面的夹角就发生改变。所以,可以通过测量角度的变化来监测是否被盗。
最好选择稳定性好,线性优质的传感器来监测,可以将电力设施更好的保护起来。
1.3 小结
以上介绍的两种防盗监测都有一定的优缺点,因此在实际的应用时也要酌情考虑。
振动原理监测可能会被盗贼破坏而失去监测功能,无法达到监测目的,因此,抗干扰设计要做的复杂。振动检测还要排除一系列的自然恶劣现象如风吹雨打,还要排除动物的撞击引发的振动等,以防误报警。因此,在选用硬件和研究软件时采取一些抗干扰措施,能够更准确的达到监测目的。这种监测的好处在于能够及时发现偷盗过程,能够在时间上占有优势。
角度原理监测拉线状态应用的比较广泛,但它也有不足的地方,那就是当拉线被锯断或被切断,或者螺栓被拆卸掉时,拉线对地的角度会发生巨大变化,这一变化可以满足系统,可是角度原理监测及时性差,只用当被剪断但是巨大变化时才能监测到,不过,从心理学角度分析,盗贼一般都会盗窃两根拉线,在盗窃第二根时会被现场抓获。
因此,应该两种监测方法相结合,取长补短,这样才能更好地达到监测防盗。
2 监测系统的设计
分布式体系结构设计检测系统,由现场终端和管理系统组成。将现场监测终端安装于杆塔上,实现防盗监测以及报警信息传递;报警信息的诊断与管理则由管理系统实现;现场终端与管理系统之间通过GSM/GPRS数据通信传递。
2.1 监测终端设计
监测终端可有传感器模块、微处理器模块、时钟、无线通信模块、电源模块、RTC组成。其装置大概为传感器单元与电池单元组合,传递到低功耗微处理器电源,再到时钟RTC与无线通信单元,其中后两者相互传达。
2.2 无线通信模块设计
有些杆塔远离市区,而且现场检测装置要安装在杆塔上,若要建立自己专属的网络,费用是巨大的。根据这一问题,我们可以应用移动的GSM/GPRS/CDMA公共网远程对数据进行传输,而且他的好处在于覆盖面积广泛,信号强度高。对于还没有覆盖移动网的地区,可以先采取无线数据传播模块传播到有信号的地方再进行二次传输,从而实现监测。
当杆塔拉线被盗时要保证现场监测装置能及时的通知远方的监控系统,使得监控系统能够接受到必要的参数信息并加以分析,同时也要接受到监控系统的命令,参数设置。这样才能保证现场监测装置与远方的监控系统应用软件之间的数据传输。
2.3 系统电源设计
我们应该需要不间断的长期供电源来保证长期在户外工作的系统,同时为实时监测铁杆拉地线状态,采用无线的GSM模块报警系统能够正常的运行。由于系统是低功耗的,完全可以采用太阳能电池组对锂离子电池充电的方式来提供长期电源。这样的好处在于锂离子电池容量大而且体积小,寿命很长,再配上适当的充电控制器可以保证电池的良好状态。
2.4 管理系统
管理系统由通信模块、智能诊断模块、查询统计模块、系统维护等模块构成。通信模块负责与现场监测终端、用户信息,其内容为报警信息的接受,传递各种参数信息,以及输电线路拉线状态和系统运行的状态。而智能诊断模块主要负责对上报信息的核实。查询统计模块则负责生成地图的作用。系统维护模块则是数据存档功能。
3 结 语
根据以上、拉线振动、角度原理监测的拉线防盗在线系统,优点在于成本低,运行可靠,不会因为户外的恶劣环境影响,低耗工作,系统安全,准确及时。并且采用太阳能系统,节约能源,更环保。只有当盗窃发生时才会产生报警费用,平时无需支出,同时还能检测输电线拉路的异常信息。此装置保证了电力设施安全的同时还能有效的保护国家财产的不会白白的流失。
参考文献
[1] 曾昭贵.输配电路运行和检修[M].北京:中国电力出版社,2000.
关键词:输电线路;在线监测;系统设计
Abstract: with the power network capacity expansion, the operation of the monitoring for transmission lines is also more and more difficult, transmission lines running state and the hidden trouble of the fault and the safe and stable operation of the grid of contradictions gradually revealed. According to the author's work experience of hv transmission line video monitoring system for the following a few aspects of the analysis.
Keywords: transmission lines; Online monitoring; System design
中图分类号: TM726 文献标识码:A文章编号:
1输电线路运行监测方法的发展状况
人工巡视是使用最久的输电线路巡视方法,随着输电线路规模的不断扩大,这种传统的巡线模式已经远远跟不上输电线路安全生产的需要。部分地区采用直升机进行空中巡视,但其成本较高,且对局部特殊地形很难达到需要的巡视精度。
随着网络技术的发展,对输电线路运行维护的研究越来越多地采用智能化技术。通过先进的无线通信传输技术,结合前端采集单元实时监控电力输电线路与杆塔运行状态,并进行综合分析和预警。
2本文研究的主要内容
为提高输电可靠性和自动化水平,研究开发了高压架空输电线路视频在线监测系统。绝缘子泄漏电流、雷击故障定位和安防红外探头信号形成自组网络并整合统一成网际协议信号,为后续项目实施扩容作准备。
3架空线路视频在线监测系统的设计
3.1系统设计
高压架空输电线路视频在线监测系统由多个装设在输电线路杆塔上的线路终端设备和1个线路监控主站构成。LTU 与线路监控主站之间通过无线路由器接入供电局现有光纤通信网络的综合数据网,实现数据传输。高压架空输电线路视频在线监测系统的结构如图1所示。
应用软件遵循规范化、模块化的原则,按照数据服务层、数据业务处理层和人机界面层3层次软件模型进行设计。系统应用平台提供面向专业的数据采集和处理、图形和报表的输出、Web服务、监视、报警、查询、维护等自动化系统基本应用软件服务。系统软件平台运用专家模型进行分析和风险评估,子系统对气象、覆冰、线温、雷电、污闪和工况等数据自动进行分析和预报,满足行业规范和应用要求。设计时充分考虑系统的扩充性和兼容性,将长期规划与现实需求统一考虑,在实用的前提下力求先进,并便于扩充和升级。
3.2系统主要功能
高压架空输电线路视频在线监测系统具有如下功能:杆塔防盗;杆塔和线路通道危险点实时视频监控;红外热像探测;绝缘子污秽(泄漏电流)监测;闪络定位监测;微气候和风偏监测;输电线路舞动和覆冰监视;有良好的开放性,根据用户实际需要配置监测功能;以组态方式灵活配置监控画面、系统参数和运行参数,方便维护、使用和升级;采用图形、表格和曲线等形式显示输电线路实时运行状态和历史趋势;在专家知识库的支持下,自动对各类数据进行综合分析,给出输电线路相关状态评价结果,实现故障报警;通过 Web和手机实现信息。
3.3系统主要组成模块
3.3.1LTU
LTU可实现数据自动采样、处理、保存和传送,其基本配置有摄像机(红外网络高速球)、绝缘子表面泄漏电流传感器(典型配置3个,最多支持同时配置6个)、绝缘子分布电压传感器(典型配置3个,最多支持同时配置6个)、杆塔接地线电流传感器(1个)、温度和湿度传感器(1套)、风力传感器(1套)、声音振动传感器(1套)、耐压保护及隔离单元、数据采集及高速信号处理单元、数据存储单元、主控单元核心控制器、无线路由器、太阳能电池及电源管理单元。
3.3.2线路监控主站
线路监控主站主要由通信服务系统、数据库、监控管理系统、专家系统、画面编辑系统和 Web服务器组成,通过通信服务系统采集、积累历史数据,利用专家系统分析数据及其变化趋势,评价绝缘子和线路运行状态,必要时通过监控管理系统发出报警信号。
3.3.3传输通道
由于输电线路一般建在荒山野外,如果通过公网(如中国移动通信网、中国联合网络通信网)传输信号,则信号非常弱或者根本没有。另外,对于有信号覆盖的地域,租用公网信道费用较高,信息安全得不到保障,而且需要与运营商协调通信维护问题,一般难以找到好的信道。
目前,电网光纤通信网发展迅速,江苏电网已建设光缆线路约2500km,并覆盖各级网络和地区,新建光缆以24芯、36芯为主,光通信设备的传输容量达到2.5GB,各变电站已接入企业综合数据网。遍布于电网的光纤通信网络是本文的基础光纤网络,监控点的监测信息接入输电线路铁塔和变电站的无线路由器上,然后利用现有的光纤通信网络传输至线路监控主站,实现监控现场的高清实时图像显示。
4架空输电线路视频在线监测系统的开发
4.1通信规约
输电线路在线监测终端与主站系统通信的一般约定、数据帧格式、控制字定义及格式、数据结构和传输规则,适用于高压架空输电线路在线预警系统。
4.2硬件
4.2.1无线路由器
采用Azalea公司的 MRS2000型无线网状网路由器(内嵌无线局域网鉴别和保密基础结构安全协议),其具备独特的双载频设计,适用于网络边缘节点和对单节点无线容量要求不高的广覆盖部署中。分别采用2.4Gbps和5.8Gbps速率进行了半年多的传输试验,距离分别为9.2km 和28km,
试验结果表明该设备采用5.8Gbps速率时干扰较小,图像传输质量较好。
4.2.2红外网络高速球
为配合无线路由器,摄像机选用远红外高速球与视频服务器合于一体的网络高速球,输出为IP网络数字视频高清图像信号。
4.3数据库
采用标准化的数据库,实现对监测终端采集数据和测点配置信息等数据的统一存储,其中线路-杆塔模型与地理信息系统共用,终端及其传感器的信息与前置系统共用。考虑系统持续建设后可能出现数据采集点多、间隔时间短从而导致大量数据频繁更新的情况,以及客户端查询数量多的压力,采用实时数据库与历史数据库相结合的存储方式。
4.4接口
根据有关规约和规范,实现了高压架空输电线路视频在线监测系统与覆冰计算分析软
件、输电线路 GIS、生产管理系统、雷电定位系统、调度自动化系统等的联接。主要通过数据库直接共享、数据库间接共享可扩展置标语言数据文件格式、本地交换数据文件、Web服务交换数据文件、文件传送协议服务交换数据文件等多种基本接口方案实现数据的交换。
5总结与展望
推广高压架空输电线路视频在线监测系统的使用,可实时监测线路运行情况,及时发现和处理线路异常情况,有效地解决预防外力破坏、防盗报警、防污闪报警和故障跳闸定位报警等问题,实现智能化、三维视频化的运行维护监控与监测,提高巡视维护质量,实用性高,在输电线路运行维护方面具有广泛的应用前景。
【关键词】特高压 输电线路 在线监测技术
自二十世纪七十年代开始,特高压输电技术已经进入了研究阶段,四十多年时间内,美、日、俄、中等国家先后研究、建立了特高压输电线路。目前,我国晋东南―南阳―荆门特高压输电线路已经成功投入运营。特高压输电工程中,输电线路有着非同寻常的重要性,输电线路对于特高压输电系统的稳定与安全有着直接的影响,因此,需要引起格外的关注。特高压输电线路不少处于恶劣的地质条件以及恶劣的运行环境下。所以,对输电线路的状态采用先进的监测技术进行监测有着重要的意义。通过监测确保事故隐患能够第一时间发现并即刻清楚,保障特高压输电线路处于良好的运用状态。
1 输电线路在线监测技术
1.1 输电线路覆冰在线监测
不少区域,气温较低、气候条件复杂,需要输电线路覆冰在线监测系统实时监测输电线路导线覆冰情况,对监测数据通过后台诊断分析系统进行分析,提前预测可能发生的线路病害事故,并将报警信息及时发送到相关的运行管理人员,以便能够最大程度降低、减少倒塔、断线以及线路冰山事故的发生,保障特高压输电线路的安全运行。
目前,输电线路覆冰在线监测的工作原理主要有两种:
(1)通过对线路拉力的监测,来判断输电线路的覆冰情况。将拉力传感器安装到绝缘子串上,拉力传感器不但能够对输电导线覆冰后的受力状态进行实时监测,而且对于周边的风向、风速、湿度、温度等参数也能进行时刻采集。采集后的参数由传感器传输到后方的监控中心,而后经过监控中心对各种参数的计算、处理,最终给出改区域输电线路冰情情况,并作出相应的除冰预报。
(2)通过对输电导线的弧垂、倾斜角参数的监测来实现输电线路覆冰情况的反应。通过对输电导线弧垂、倾斜角参数的采集,并结合气象环境参数、线路参数以及输电线路状态方程进行综合分析计算,得出监测区域导线覆冰重量、厚度等情况,而后判定覆冰的危险等级,并及时发出除冰警告。原理1在绝缘子上串联应力传感器,应力传感器是其应用的基本前提,而且在全球范围内,经过了安全性试验论证。理论2线路参数不改变,线路的运行安全不受影响。以上两种覆冰在线监测理论,对于档内各段导线的覆冰形态无法有效给出,而且计算出的导线覆冰厚度是档内覆冰厚度均值。
1.2 输电线路导线微风振动监测
特高压输电架空线路电线疲劳断裂的主要原因在于微风震动,而且微风震动对架空线路的破坏有着持续性的特点,因此,输电线路导线微风振动监测不但能够为防震动设计提供相应的科学依据,而却还有利于减少微风震动对特高压输电架空线路电线的破坏。
微风振动监测系统的主要工作原理是将导线与线夹接触点的曲振幅、频率和线路周围的风速、风向、气温、湿度等气象环境参数通过导线振动监测仪记录下来,在分析判断导线疲劳寿命以及微风振动水平时,根据监测记录并结合导线力学特性进行。
1.3 输电线路气象和导线风偏在线监测
科学、合理的风偏校验以及线路设需要输电线路气象和导线风偏在线监测系统提供相应的实测依据,相关部门可以根据相应的实测数据及时采取相应的风偏防范处理多少,而且还能够为放电故障点的寻找提供相应的资料,对于输电线路所在的区域的气候情况,监测中心通过观测、收集、记录的方式完善风偏计算方法,此外,输电线路杆塔上的瞬时最大风速、强风下的导线运动轨迹以及风压不均匀系数,监测中心均可以准确的记录下来,这些技术数据可以作为合理设计标准提供相应的参考。
1.4 输电线路杆塔倾斜监测
不少特高压输电线路经过煤矿采空区,在自然干扰力、重力以及应力的作用下,煤矿采空区极易出现地面塌陷、滑坡以及崩塌等情况,这极易造成输电线路杆塔出现倾斜、地基发生变形,给特高压输电线路的安全运行造成严重影响。
为实现输电线路杆塔倾斜监测和预警,采取全球移动通信系统(GSM)杆塔倾斜监测报警系统装置,目前,该系统装置已经广泛应用到220kV电压等级输电线路中,并发挥了良好的效果。基于特高压线路存在着基础与铁塔荷载大、山区通信网络信号薄弱以及塔头无线电干扰严重的特点,目前,国家电网已经研制成功特高压 GSM 杆塔倾斜监测报警装置,并且在试用中取得了良好的效果,这对于特高压输电线路运行杆塔倾斜监测提供有力的保障。
1.5 输电线路导线舞动监测
输电线路导线舞动不但会造成塔材、螺丝的变形、折断,而且还会损坏线路,严重中导致金具断裂,导致大面积停电,给居民生产、生活带来严重影响。因此,对导线舞动加强观测与记录,制作输电线路导线的易舞区域,对于监测输电线路的舞动情况有着重要的意义。
输电线路导线舞动监测的主要工作原理是:在安装导线舞动监测仪之前,应根据导线线路以及档距的具体情况,决定安装数量。导线舞动监测仪要对三个方向的加速度信息进行采集。根据导线线路的基本信息以及分析计算监测点加速度情况确定导线运行轨迹以及舞蹈线路的舞动半波数,进而确定导线线路是否出现舞蹈危害,一旦达到相应的阈值,则即刻发出警报信息。
1.6 输电线路绝缘子污秽监测
1.6.1 污秽度在线监测
在输电线路绝缘子表面污秽度的测量时主要采取停电测量的方式进行,测量的重点包括灰密以及等值盐密。主要原理是通过光场分布以及光纤传感器光能损耗和盐分含量的对应关系,结合监测光能参数,最终得出传感器表面盐份,进而算出绝缘子表面的盐密值。
1.6.2 泄漏电流在线监测
气候情况、污秽度以及输电线路的电压情况均能够反映绝缘子表面泄漏电流情况,所以,通过监测绝缘子表面泄漏电流可以直接反应出绝缘子污秽程度。在监测过程中依据泄漏电流沿面形成的原理,在线实时监测泄露电流,通过信号处理单元对泄漏电流的各种数值进行计算、统计,将计算统计的各种数据通过无线传输至数据总站,而后进行综合分析,最后根据分析结果对绝缘子的积污状况做出相应的评估和预测。总体来说,泄露电流的大小受多种因素的影响,污秽成分、绝缘子类型、灰密、盐密以及气象等多种条件均会对其造成影响,此外,在泄漏电流在线监测过程中,应注重积累足够多的运行数据,以确保监测的准确性。
2 在线监测技术在特高压线路中的应用
2.1 基本要求
在线监测技术对于维护特高压线路的顺利运营有着重要的作用,因此,必须要保障在线监测技术应用过程中有着较强的可行性以及必要性。在线监测在安置时要达到以下要求:
(1)在线监测设备在安装过程中要符合1000KV特高压交流线路中对于无线电干扰以及电晕的相关要求。
(2)在线监测设备的安装时,不但不能对特高压输电线路的可靠性与机械性造成不良的影响,而且在结构上也不能增加隐患。
(3)在安装时,要方便未来线路运行人员安全、方面、简单的操作。
(4)在线监测设备不但能够适应恶劣的气候环境,而且还要具备一定的抵抗特高压线路电磁场能力。
2.2 应用范围
在线监测技术应用主要是保障特高压线路的安全运行,所以,在应用中应本着突出重点、体现差异化为原则,明确各种在线监测技术的应用范围:
(1)在跨越主干告诉公路、主干铁路等重要交叉、覆冰较重地区以及山区较长地区应装置覆冰在线监测系统,在使用过程中注重结合输电线路视频监控装置,以便能够最大程度发挥其作用。
(2)微风振动监测装置尽量安置在大跨越线路上,以便能够实现特高压输电线路检查微风振动的效率。
(3)杆塔倾斜监测装置应安装在煤矿采动影响区域,最大程度减少因为采空区塌陷造成的安全事故。
(4)微风振动监测装置尽量安置在大跨越线路上。
(5)对保障特殊地段的特高压输电线路的安全、可靠、平稳、运行,应加强对特殊地段线路的监控力度,将视频监测装置安装在重要跨越地区、特别偏僻的地区以及大跨越线路地区。
3 结语
在线监控技术实现了特高压输电线路的实时监控,并且通过在线监控管理平台能够对整个特高压输电线路的线路、设备运行情况以及运行人员的操作情况,不但有利于管理者正确的决策指令,而且能够及时发现清除特高压输电线路运行中存在的事故隐患,提高特高压输电线路抵御事故、防范事故的能力,进而保障特高压输电线路安全、有效的运行。
参考文献
[1]陈海波,王成,李俊峰,王常飞,徐国庆.特高压输电线路在线监测技术的应用[J].电网技术,2009(05):121-122.
[2]王晓希.特高压输电线路状态监测技术的应用[J].电网技术,2007(11):214-215.
[3]何耀佳,刘毅刚,刘晓东等.高压输变电设备绝缘子等值盐密的在线监测[J].电力设备,2006,7(12):22-25.
[4]邹建明.在线监测技术在电网中的应用[J].高电压技术,2007,33(8):203-206.