輸電線路監測范文

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【關鍵詞】輸電線路；在線；監測

1在線監測技術概述

在線監測始于20世紀90年代初，至今已有接近30年的發展歷史。在線監測技術發展初期，主要以科研院校理論研究工作為主。當時相關技術體系并不成熟，且受限于其他技術如通信、傳感器技術影響等，尚未實現商業化。進入21世紀后，在輸電技術及通信技術等快速發展的背景下，在線監測逐漸成為了輸電線路運行的剛性需求，所衍生的產品也變得愈來愈多，在電力系統當中的應用范圍變得愈來愈廣。但整體系統架構還不夠規范，且缺乏相應的技術標準，信息孤島現象較為普遍，這在一定程度上限制了在線監測技術的作用。近年來，我國大力倡導智能電網建設，逐步完善了輸電線路在線監測技術標準及相關系統架構，使得輸電線路在線監測趨于成熟，為電網安全、穩定運營提供了基礎保障。

2輸電線路在線監測內容分析

輸電線路在線監測內容較多，主要包括以下幾個方面：

2.1圖像監測

圖像監測是輸電線路在線監測的基本手段。通過視頻圖像對輸電線路周圍環境進行全天候監控，能夠隨時了解輸電線路危險點、導線舞動、風偏變化、懸掛異物、塔材等情況。

2.2溫度監測

導線溫度與其載流量密切相關。除此之外，導線溫度與環境溫度、氣候條件、風速等也存在緊密關聯?？陀^上來看導線的最高允許溫度（70℃）是一個理論值，其結果是相對保守的。在實際環境當中，設定值遠高于理論值。換句話說，導線允許流量實際值與規定值之間存在著隱形容量。需要借助測溫系統實現導線溫度監測，從而及時獲得輸電線路潮流變化、線路運行溫度變化情況，以此來分析輸電線路輸送余量，從而為輸電線路動態擴容提供依據。

2.3覆冰監測

受環境影響，輸電線路覆冰因素較多，包括霧凇、濕雪、凍霧覆冰等。影響覆冰的主要因素包括氣溫、濕度、風等。當導線迎風面覆冰達到一定厚度時，受不平衡力影響，導線可能出現反復扭轉。因此，需要通過專門的覆冰監測系統來綜合判斷導線的覆冰情況，以便清楚地掌握覆冰的特征及規律，從而對覆蓋冰進行有效處理。

2.4線路舞動

輸電線路舞動主要是空氣動力不穩定所導致，其主要影響因素包括風的激勵、線路結構以及覆冰等。若導線舞動幅度偏大，擺動頻率較高，可能會造成相間閃絡、金具損壞等，甚至可能導致線路跳閘、導線折斷等事故，對電網正常運行產生嚴重影響。

3輸電線路在線監測系統構成分析

3.1圖像監測子系統

輸電線路視頻圖像監測子系統主要由監控軟件及視頻系統服務器構成。其中監控軟件能夠實現視頻抓拍、定時錄像、云臺控制、參數設定等功能。監控軟件模塊包括了錄像管理、設備管理、用戶管理、系統管理、Web管理等功能性模塊，利用Web服務、數據庫服務、流媒體傳輸服務等來實現監控功能。視頻采集過程中，視頻信號處理以CMAC視頻壓縮算法為主。該算法可對色度壓縮進行特殊處理，在保證高壓縮效率的情況下，能夠獲得較為理想的清晰度及色彩還原質量，占用系統容量較小。利用視頻圖像監測系統，可對輸電線路工作狀態進行全方位監測，利用無線技術便可遠程采集、調控現場視頻圖像等，從而反映出線路的大致運行狀況。

3.2導線溫度監測子系統

導線溫度監測子系統主要是對導線運行溫度進行監測，并能夠以數據列表及組態圖的方式呈現給用戶。溫度監測子系統主要由溫度傳感器、電源模塊及通信模塊構成。除了可利用傳統電源供電外，還可采取太陽能或風能供電的方式來保證相關模塊穩定運行。在此基礎上，以風光互補的方式進行供電設計能夠進一步強化子系統運行的穩定性。溫度傳感器方面則采取互感取能的方式進行電能供給。通信方面，隨著WIFI、4G等技術的不斷成熟，傳統的紅外、RS232等短距離通信方式將逐漸被WIFI、4G等取代。導線溫度監測子系統能夠實時反映導線溫度情況，通過遠程控制，能夠實現線路動態增容。

3.3覆冰在線監測子系統

線路容易覆冰的溫度通常為-8至0℃，并且要求空氣濕度達到90%以上。當環境溫度及濕度條件均具備時，風速也就成為了決定覆冰厚度的最重要參數。覆冰在線監測子系統可對絕緣子串傾斜角、風偏角及拉力進行實時監測，再配合微氣象環境監測裝置來構建相關數學模型，即可實現線路覆冰綜合監測。當出現覆冰異常狀態時，系統會主動反饋預警信息，有利于提前做出針對性預防措施。

3.4線路舞動在線監測子系統

線路舞動在線監測子系統主要監測參數包括舞動半波數、舞動頻率、振幅、風速、風向、氣溫、濕度等。以一檔內多個舞動點的加速度對線路舞動情況進行分析、計算，獲得檔內線路基本信息，同時可根據舞動線路的舞動半波數及導線運行的軌跡相關參數，分析線路是否存在舞動危害，并由預警系統發出報警信息，從而為運行單位輔助決策或決策提供可靠信息依據。

4結語

輸電線路在線監測技術的不斷成熟為輸電線路穩定運行及相關決策工作提供了可靠的信息基礎。未來輸電線路在線監測技術智能化水平還將不斷提升，整體監測質量及效率也會進一步提升，為電網穩定運營提供保障。

參考文獻

[1]邵必飛.輸電線路在線監測技術研究[J].機電信息,2012(09):98-99.

[2]孫鳳杰,趙孟丹,劉威等.架空輸電線路在線監測技術研究[J].南方電網技術,2012(04):17-22.

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【關鍵詞】高壓；輸電線路；在線監測

中圖分類號： TM7 文獻標識碼： A

1. 輸電線路在線監測技術的主要內容

輸電線路在線監測技術隨著傳感器技術以及通信技術的不斷發展已經有了質的飛躍，很多在線監測裝置涌現出來，為電網的安全可靠運行貢獻著力量，對輸電線路在線監測技術進行總結，主要包括以下幾個方面：

1.1 對輸電線路上覆冰的在線監測技術。這一監測系統能夠對導線的覆冰情況進行實時監測，通過相應的后臺診斷，提前預測線路的冰害事故，及時向相關管理人員發出信號。該系統的工作原理可以從兩個方面進行描述：一是對線路拉力進行監測，將拉力傳感器安裝在絕緣子串上，對受力狀態進行測量，并且綜合環境的溫度、濕度等因素，將所有數據送到后方的監控中心計算分析，得出線路的冰情預報；二是對導線的傾斜角和弧垂進行監測，同時結合線路其他參數和具體的氣候條件，計算出導線覆冰后的重量、平均厚度等數據，判定出覆冰的危險等級。

1.2 對輸電線路氣象以及風偏的在線監測技術。該系統能夠為線路的設計和風偏的校驗提供有力的實測依據，設置了相應的預警系統，運行部門可以及時的采取適當的風偏防范措施，尋找到放電的故障點；檢測中心能夠檢測到線路所在地區的氣象條件，有利于風偏計算方法的完善。同時，該系統能夠為設計標準的制定提供技術數據，它是通過在絕緣子串上安裝角度測量系統，并且結合線路的實測數據綜合對風偏狀態做出判斷的。

1.3 對輸電線路塔桿傾斜的監測技術。地面出現裂縫、山體滑坡、地震等災害會引起線路塔桿的傾斜，威脅著輸電路線的安全。桿塔傾斜監測報警裝置的出現很好的實現了對運行塔桿傾斜情況的實時監控，這一裝置已經在很多的輸電線路上投入使用，并且多次起到了缺陷發現和及早預防的作用。在高壓線路的塔頭處有嚴重的無線電干擾，在一些山區中通信信號薄弱，我國正在大力開展高壓塔桿傾斜檢測報警裝置的研究。

1.4 對輸電線路舞動的監測技術。在外力作用下，輸電線路會不可避免的出現舞動現象，一旦舞動程度過大，將會對線路造成損害，導致金具的斷裂和導線落地，金屬部件變形，最終迫使大面積的停電，因此，對舞動在線監測技術進行研究具有重要意義。其監測原理為：依據具體的檔距和線路情況，在相應的位置安裝適量的導線舞動監測儀，對加速信息進行采集，根據相應的公式對線路的基本信息進行計算分析，判斷出線路是否發生了舞動危害，同時，在必要的時候給出報警信息。

1.5 對輸電線路視頻進行監控的技術。為了能夠及時的發現對線路安全運行造成威脅的動作，在一些人口較為密集的居住區和交通繁忙的地帶安裝視頻監視器是有效途徑之一。同時，這一視頻監視器還能實時記錄下線路的覆冰情況。該系統運用了較為先進的數字技術，可以全天候監測輸電線路的運行狀況和其所處環境，但是，該系統目前的數據傳輸量較小、無法做到完全自由的控制，還常常出現裝置失靈的問題。

1.6 對輸電線路絕緣子污穢的監測技術。對于污穢度的在線監測來說，通常采用的方法是停電測量，通過對光能參數的檢測，計算出傳感器表面的鹽分，從而得到絕緣子表面的鹽密度；對于泄漏電流的在線監測來說，由于絕緣子表面的泄漏電流能夠綜合的反映出電壓、污穢以及氣候等因素，可以通過對泄漏電流的測量了解絕緣子污穢程度。泄漏電流是沿面形成，通過引流卡和電力傳感器的實時測量，借助相應的信號處理單元，計算出泄漏電流的統計值，將數據傳到總站，綜合評估和預測絕緣子的積污狀況。

2. 在線監測技術在高壓線路中的應用

2.1 基本要求及使用范圍

將在線監測技術應用于高壓輸電線路上具有十分重要的意義，為了對這一技術進行規范，同時也為高壓線路的在線監測系統的設計提供合理依據，應該對相應的監測裝置提出要求：監測裝置不能對線路的電氣和無線電干擾的基本要求；監測裝置不能對線路的機械性能造成影響，不能給系統的結構帶來隱患；在裝置的安裝上應該考慮到運行人員的作業，遵從簡單、方便和可靠的原則；要保證監測裝置能夠長期穩定的運行于高壓線路上，具有抵抗高壓線路電磁場的能力，能夠應對各種惡劣的天氣；在數據的傳輸方式上要符合相關標準，為數據的統一管理提供方便。在應用范圍上，應該以突出重點和體現差異為原則，在重要的交叉跨越地點、山區中的較長耐張地段、容易出現覆冰現象的區域應該安裝在線監測裝置，并配合使用視頻監控設備；應該在煤礦采動影響區安裝必要的桿塔傾斜監測裝置，對桿塔的傾斜情況進行實時的監控，防止線路事故的發生；在容易引起舞動的區域應該安裝舞動監測裝置，同時注意對相關資料的積累；在污穢嚴重的地區應該安裝絕緣子污穢監測裝置，對線路的污區數據進行累計，建立污穢數據庫，并及時更新，建立專家診斷系統。

2.2 高壓在線監測管理平臺從經濟效益角度出發，為了節約資金，合理利用監測數據，建立在線監測管理平臺，實現數據的集中處理是非常重要的，對這一管理平臺的特點進行總結有：（1）應該具有標準的數據接收方式。我國當下的在線監測產品研發依然處于初級階段，還沒有形成一致的標準，出現了各種數據格式、通信協議以及判斷標準，在市場的自由競爭環境下，很多廠家對技術實行保密管理，這對于數據接收方式的標準化來說是一大障礙。管理平臺系統首要解決的問題就是數據接受的統一；（2）數據應該具有統計的功能。基于在線監測信息的采集查詢，平臺系統能夠統計各類數據，并能對這些數據實現簡單的分析，在統計報表中不僅包含有監測的數據，還包括報警信息的各類報表；（3）對輸電線路的運行狀態進行合理預測。在線監測數據中心可以積累輸電線路的狀態數據，通過相關的專業理論和技術預測導線的疲勞壽命、覆冰生長以及導線的溫度等；（4）對輸電線路的運行狀態進行合理的預警。比較預測結果和運行狀態的預警閥值，通過短信、郵件等預警方式實現在線監測功能，圖1 給出了報警的基本流程圖，它使得運行人員能夠及早的了解到事故，預先做好處理措施。

結語

在線路的運行中，保證高壓工程的可靠性是非常關鍵的，對線路實施在線監控是主要的技術手段。本文針對輸電線路的在線監測技術，對其在高壓輸電線路中的應用進行了研究，首先對輸電線路在線監測技術的主要內容做了總結，重點就在線監測技術在高壓線路中的應用進行了分析。

參考文獻：

[1] 何耀佳，劉毅剛，劉曉東，等.高壓輸變電設備絕緣子等值鹽密的在線監測[J].電力設備，2006，7(12)：22- 25.

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應用模式。通過以上所說的系統進行分析綜合，根據輸電線路遠程監控與故障預警在線監測系統的具體需要，設計出比較完善的輸電線路遠程監控系統的應用模式體系。通過傾斜角度檢驗傳感器，從而獲得輸電線路傾斜角度的詳細數據；遠距離拉力傳感器可以測出采集輸電線路中所承受的拉力詳細數據，振動傳感器可以獲得輸電線路遠程監控的振動數據，微氣象圖遠程監控系統可以獲得所安裝鐵塔時的微氣象圖數據。上述數據都可以通過接入口進行在線監測控制。遠程監控中心管理在接收到軟件傳遞數據后，要按照協議對其進行分析、儲存和播放。其在線監測控制器在遠程監控中起著承上啟下的作用，所以重點講述輸電線路遠程監控的系統操作。

2故障預警在線監測設計

2.1在線監測控制器設計。在線監測控制器是安裝在輸電線路鐵塔上面的，與各種傳感器和通信模式連接方式相同，實現具體數據的采集和上傳。故障預警在線監測控制器采用頂端的主板外掛自制器的形式來達成監測功能。通過白色板塊與頂端主板系統通信，依據通信模式協議來實行對各監測對象的檢驗形式，對云臺頂端等設備機器的操作方式控制以及對所有外部系統設備的輸電線路遠程監控管理控制等。距離和傾角等物理學數據直接由傳感器經過自變通過總線路與頂端主板相連接。傾斜角度檢測則是采用專用的小型芯片自制而成的一體化在線監測控制器來進行檢測的技術。

2.2故障預警在線監測系統。在輸電線路信號塔上安裝遠程監控系統，通過各種傳感器和變換器以及無線網絡的供電，此系統對電量的消耗超大，設計時需要在陰天下進行，這樣系統才能正常的工作，所有模塊都有耗電性能，所以要經過不斷改善減少低消耗且具有穩定性能的設備。

2.3在線監測系統處理器設計。在線監測控制器主處理器設計的主要特點有：存儲量大、散熱系統好、使用年限較長、開關量的輸出性能較好等。在輸電線路上添加在線監測系統處理器，會使遠程監控的效果發揮到最好。

3故障預警在線監測的系統分析

3.1自動和手動采集數據。故障預警在線監測自動定位時其傳輸的數據和氣象信息都調節到信息中心，調度中心的軟件是根據通信系統協議對數據進行解壓、儲存和數據處理。同時支持手動或自動發出信息數據號召命令，在線監測控制系統接到命令后將返回所需信息數據。為調節中心軟件的測試，所提供請求數據拉力及傾斜角度數據、請求輸電線移動數據、請求導線溫差數據等命令性按鈕。

3.2故障預警在線監測存在的現象。通過系統設置拉力距離、傾斜角度、風速、泄漏電流脈總體頻率次數、導線路移動幅度、導線路移動頻率、泄漏電流脈沖、風偏角度、導線路溫差等參數的預警在線監測值，使輸電線路在停電之前能夠及時進行預警措施。當采用數據出現上述溫差參數超長報警時，攝像頭會自動將整體圖像傳輸到系統中心內，并且會自動發出聲音進行提醒報警。管理人員通過此系統能了解到現場各數據參數和整體圖像之后，才能決定是否能采取相應的監測措施，以確保輸電線路的自身安全和電力系統的穩定性。

4總結

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關鍵詞：在線監測；輸電線路；應用

中圖分類號：TM755 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）26-0098-02

輸電線路網絡的覆蓋范圍非常廣，所處地段往往地形復雜，環境惡劣，日常巡線工作面臨著很大的難度，維護檢修的工作量也非常大。從2008年我們國家所出現的歷史罕見的冰雪災害來看，進一步強化輸電網絡的安全平穩運行顯得非常關鍵。為了確保輸電網絡安全穩定運行，有效解決書店線路太長而導致人力資源不足等方面的問題，必須借助現代化先進的輸電線路在線監測技術及其相應的監測設備，盡快建立監控中心，從而轉變輸電線路的“狀態檢修”模式，為更加科學、準確、客觀地收集信息、處理信息以及評價機器設備性能等各個方面提供強有力的技術支撐。

1 我國在線監測技術現狀

2000年中國就已經開始對輸電線路在線監測技術進行研究與開發，特別是在GSM（全球移動通信系統）推廣以后，加快了在線監測技術的發展速度，并且有效解決了遠距離數據傳輸存在的一些問題。例如西安金源電氣有限公司等對在線監測技術尤其是絕緣子泄漏電流方面開展了全面系統的研究工作，而中國電力科學研究院則對雷電定位系統重點進行了研究與開發工作。到2003年我國輸電線路在線監測方面的研究與開發工作進入了一個階段。該技術的前期產品主要存在運作穩定性方面的問題。比如，不能為用戶提供有關生產方面的信息等問題，極大地阻礙了泄漏電流在線監測技術普及與推廣應用。2005年，西安金源電氣等一些公司相繼研究開發了輸電線路覆冰、線路預防偷盜、導線舞動以及測溫等各項線監測技術，并逐步在電力系統得到較好的推廣應用，其效果非常明顯。除此之外，在我國多家企業以及研發機構的積極努力下，充分利用無線傳感器網絡、網絡通訊、電磁兼容、電源以及機械電氣等相關技術，并在此基礎上成功地研究開發了微氣象環境、桿塔振動以及視頻在線監測等先進的技術先進的裝置，建成了相應的監測系統。主要包括氧化鋅避雷器、防盜報警監測、可視監控、驅鳥裝置、導線溫度以及動態增容等在線監測系統，成為我們國家目前比較成熟的在線監測技術，另外，站在我國目前在線監測研究成果角度，在線檢測系統中的雷擊定位以及導線微風振動等逐步得到推廣應用。

2 在線檢測系統的結構組成以及基本工作原理

2.1 線監測系統的結構組成

在線監測系統使用的是一種二級網絡結構，通常由各種線上監測裝置、監測基站以及監測中心等部分構成，線上監測裝置則由導線溫度以及導線覆冰監測儀等組成，氣象環境以及線路監測基站通常在桿塔上進行安裝，監測中心則設置在本部機房。

2.2 在線監測系統的基本工作原理

對大部分的輸電線路中的技術參數進行監測的時候，所監測的技術參數有設備運行以及環境運行參數，具體分為微風振動、舞動、桿塔傾斜、導線弧垂以及視頻等。運用先進的監測技術，充分利用輸電線路的數據信息平臺，對數據信息進行分析與管理，從而完成對有關數據信息的趨勢進行分析、查閱以及信息預警等工作。

3 我國輸電線路在線監測技術的應用

3.1 覆冰在線監測技術的應用

這種技術是針對導線的覆冰狀況實施實時監測，從而保證在天氣狀況比較惡劣的條件下能夠實現對高壓輸電線路和變電站絕緣子等覆冰狀況實施實時在線監測。充分利用科學先進的監測分析方法以及建立數學模型從而分析監測數據信息，將有可能出現冰雪災害的線路提前進行預測，并及時向有關輸電線路維護工作人員進行報警，從而有效預防斷線、倒塔、冰閃以及舞動等各種災害事故造成的傷害。覆冰在線監測技術的基本工作原理是：監測導線傾斜角以及弧垂等有關數據信息，根據線路參數以及輸電線路情況等進行研究分析，然后計算覆冰的重量以及厚度等相關技術參數，從而判定覆冰的危險級別，及時發出準確的除冰信息預警。除此之外，充分結合線路拉力的狀況觀測覆冰的具體情況，將拉力傳感器安裝在絕緣子串上，并對導線在覆冰以后的受力狀況進行實時監測，同時對當地環境的溫、濕度以及風向等數據及時進行采集，將收集到相關數據信息集市匯總并傳遞到監控中心，經過處理與分析，盡快預報輸電線路冰情狀況，從而發出除冰警報。

3.2 桿塔傾斜監測技術的運用

矗立在礦山采空地區上面的輸電線路的桿塔因為受到自身重力、外部自然力等各種干擾因素產生的影響，容易造成巖體錯位、地面裂隙、滑坡等一些地質自然災害，導致礦山采空區的桿塔出現傾斜、甚至導致地基產生變形等，嚴重影響到輸電線路的安全。而利用全球移動通信系統，可以對桿塔傾斜裝置進行實時監測，并及時發出預警信號。在等級為220 kV電壓的輸電線路中，桿塔傾斜監測技術已經獲得了非常廣泛的運用，從而使得桿塔變形以及傾斜等狀況能夠及時被發現，保證輸電線路的安全穩定運行。

3.3 導線微風振動監測技術的運用

導線微風振動往往會造成高壓輸電線路出現疲勞而斷股，盡管其看似對輸電線路不會產生太大的破壞力，然而其破壞往往比較隱蔽，長時間的不斷積累，對高壓輸電線路造成的破壞性會變得更加嚴重。微風監測技術的基本工作原理是導線監測振動儀可以對導線以及線夾觸點以外的適當距離的導線實施監測，特別是其對線夾彎曲的頻率、振動幅度以及輸電線路周邊的風速、風向以及溫度、濕度等各項的氣象參數，根據導線自身的力學特點，對微風振動的具體狀況、疲勞壽命等加以分析、研究以及判斷。導線微風振動監測技術的運用不僅可以預防微風振動造成的危害，還可以為輸電線路的防震設計提供技術依據。

3.4 導線風偏舞動在線監測技術的運用

導線風偏舞動在線監測系統主要包括氣象采集與風偏采集單元、子站以及數據信息處理等系統構成，通常在桿塔之上安裝氣象采集單元以及子站，而在導線上安裝風偏采集單元。通過對氣象風偏角、參數以及傾斜角等有關數據信息進行采集，利用無線網絡傳輸到數據處理系統及時進行處理。運用導線風偏舞動在線監測技術，便于運行部門在特殊狀況下采取相應的措施，此外，也為輸電線路設計過程中綜合考慮設計預防水平、氣候環境條件等提供科學合理的技術依據。

3.5 視頻在線監測技術的運用

視頻在線監測系統一般安裝在人口比較密集區、林區以及那些交通事故發生比較頻繁的地段，實時監測周邊的狀況，及時找出對輸電線路構成威脅的行為，并能夠及時采取糾正預防措施。視頻在線監測技術必須借助視頻壓縮以及數據傳輸等相關技術，從而對輸電線路本體狀況以及周邊環境參數及時進行監測。然而在視頻監測的實踐運行過程中，出現了數據傳輸量比較小、現場視頻難以自行控制、信號不穩定等各種狀況，伴隨CDMA以及3G網絡技術的迅猛發展，充分利用無線傳輸使得輸電線路的遠程實時監控可以實現。

4 在線監測技術應用亟需解決的主要問題

4.1 在線監測技術存在標準化方面的問題

目前我們國家的輸電線路在線監測技術還處于發展的初級階段，該領域的新技術、新方法、新設備不斷涌現，而在線監測裝置的標準化工作卻進步不大。要想對被監測的設備是否需要進行檢修加以準確判斷，還應當結合相應的經驗與數據。除此之外，在線監測與離線試驗是不是等價，必須借助大量的實踐經驗的檢驗。目前輸電線路監測的各個運行部門非常關注一個問題就是關于報警值的問題，報警值必須充分結合實際運行經驗并根據有關的設備實際狀況，并且通過所安裝的監測設備來獲得，同時還應當確定監測數據的波動規律，所以，不同的廠家所生產的相同的輸、變電設備其采用的生產工藝、原材料等并不完全相同，其監測設備的報警值也就無法確定。大量應用在線監測裝置的同時，還應當在掌握有關數據波動規律和實踐運行經驗的基礎上，確定輸、變電設備相對應的報警值范圍。目前在線監測數據與離線試驗存在一定的差異，無法將離線試驗的相應標準有效應用于在線監測數據的對應診斷標準之中去。

4.2 在線監測技術存在穩定性不強的問題

有關調查結果表明，在線監測裝置因為容易受到傳感器、通信以及工作電源以及通信等各種因素的影響，其穩定性還存在一定的不足之處，對于在線監測技術推廣應用產生較大的負面影響。除此之外，還有電路設計、無線通信以及傳感器技術等一些技術性方面的問題也需要盡快得到解決。

5 結 語

總而言之，從目前中國的在線監測技術的研究與開發進程來看，在桿塔傾斜、覆冰、導線微風振動與風偏舞動以及視頻在線監測技術等方面取得了十分重大的突破，并獲得了非常廣泛的應用，然而其標準化以及穩定性等相關問題亟需得到解決。

參考文獻：

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關鍵詞：高壓；輸電線路在線檢測；覆冰；環境影響

中圖分類號：TM755 文獻標識碼：A

1 不同種類的輸電線路在線監測技術

1.1 概述

輸電線路的在線和研究檢測技術在應用時會受到兩個因素的影響，一個是線路上監測裝置的電源，另一個是監測數據的傳輸通信。現代科技技術日益發展，通訊電子技術和傳感技術也是如此。因此，各式各樣的輸電線路在線監測設施被相關的技術人員發明出來。比如，導線擺動監測系統、桿塔傾斜監控系統、導線覆冰等在線監測等監測系統都被研發運用。

1.2 輸電線路的在線監測在覆冰情況下的運用

導線覆冰監測，首先離不開后臺診斷分析，只有在此基礎上才能完成對監測數據的操作，獲取準確的監測數據，將事故消滅在萌芽之中。此外，管理人員還應對監測系統發送來的警報做到及時接收、正確判斷和處理，才可以有效的防止各種線路故障的發生。

輸電線路的在線監測在覆冰情況下的運作原理如下。（1）根據監測線路張力反應。由于絕緣子上裝有傳感器，因此可以有效的實現對覆冰后的各種各樣狀況進行監測。此外，還可以實現各種參數的采集。然后將這些收集到的信息及時的傳送到后方監控中心。后方的監控中心對這些數據進行處理，比如：計算和理論修正。在此之后冰情預報信息，發出除冰警報。（2）覆冰狀況可以通過監測導線的傾斜角和弧度得到準確的反應。

覆冰技術的參數包含覆冰的平均厚度以及覆冰的重量等信息，參數的獲得需要一系列程序。首先，應用導線傾斜角度和弧垂對信息進行收集。然后，進行對比和分析，對象是氣象環境參數、線路參數和輸電線路狀況方程。最后，經過分析和比較后，計算參數。通過這些參數可以對進輸電線路覆冰的危險進行分析，判斷出危險的等級。這樣，就可以發出除冰信息了。上面提到的第—個原理應用了絕緣子上有傳感器這一點，因此將應力傳感器經過實驗和安全性論證做為前提條件。另—個原理是：只要線路的參數保持穩定，那么線路運行的安全性也基本上不會出現什么變動。上面介紹了兩類解除高壓輸電線路覆冰的方案，盡管不能得出檔內各段導線的覆冰形態的結論，但是可以肯定的是導線覆冰的張力大小決定了高壓輸電線路的覆冰厚度。

1.3 輸電線路導線風偏在線監測的應用

導線風偏（舞動）是威脅架空輸電線路安全穩定運行的重要因素之一，常常造成線路跳閘、導線電弧燒傷、斷股、斷線等嚴重后果。由于近些年來我國輸電線路發生的導線風偏、舞動、弧垂閃絡跳閘事故較多，導致了線路跳閘停運，給電網的安全穩定運行造成了較大的危害，并且風偏的發生常伴有大風和雷雨現象，給故障的判斷及查找帶來一定的困難。要想實施科學合理的預防風偏的方案，就必須依靠氣象采集單元、風偏采集單元，把采集的氣象參數、風偏角、傾斜角，通過無線網絡方式向風偏監測系統發送，系統完成對監測數據的轉換和處理，發出導線風偏預警信息，便于運行部門在緊急狀況下制定應對措施。也可以對輸電線路桿塔上最大的瞬時風險采精確的記錄。同時，風偏監測系統記錄導線運動的軌跡以及風壓不均等狀況，為輸電線路運行提供歷史監測數據資料，對后期的線路設計時考慮氣候條件、設定預防水平提供可靠依據。

1.4 輸電線路桿塔傾斜監測系統

煤礦采空區上面的覆巖會出現一些意外的狀況，這和自然力、重力以及其它因素有著密不可分的關系。這些意外的狀況會引發許多問題，比如：巖面的裂縫、滑坡以及地面的塌陷等各式各樣的地質災害。這些地質災害會引起桿塔基礎變形以及采空區桿塔傾斜，嚴重時造成倒桿斷線，危及輸電線路安全運行。

正在運用的桿塔頃斜度監測系統，可以在全球移動通信信號覆蓋的范圍監控桿塔傾斜度，實現越限報警。通過對桿塔傾斜，基礎移位和塔材變形等情況的發現，可以及時的選擇應對措施，從而讓電網的安全運行得到進一步的保障。

電網的正常運行還會受到許多因素的干擾，比如：鐵塔荷載大，偏遠山區通信網絡的信號不強，一些外界的因素會干擾特高壓結路中塔頭無線電。針對這種情況，可以研制和開發特高壓GSM桿塔傾斜監測報警裝置系統。此裝置系統可以對高壓線路的運行狀況進行監控。

1.5 輸電線路導線舞動監測

導線舞動損害線路會造成塔材和螺絲變形或折斷，甚至金屬斷裂和導線落地，造成大面積的停電或電網重大事故。因此，有必要進行導線舞動在線監測技術的進一步研究，通過觀測和記錄導線舞動狀況，就可以順利的實現易舞線路和易舞分布圖的繪制，易舞線路和易舞分布圖的繪制是進行線路防舞設計的重要依據。對檔距和線路的情況進行分析，在一檔導線中裝配導線擺動監測儀。同時收集3個方向的加速信息，根據監測點加速度信息的計算分析和線路參數情況，可以獲取舞動半波數和計算導線運行軌跡的相關參數。從得到的信息分析，對可能會發生的舞動危害進行預測，在此基礎上可以完成發出報警信息，及時調整系統運行方式，減少甚至避免電網事故的發生。

2 在線監測技術在特高壓線路中的使用

2.1 基本的要求

特高壓線路安全運行的意義是建立在在線監測技術在特高壓線路中的可行性基礎上的。特高壓線路在線監測系統和在線監測技術的實現有以下5個要求：（1）1000kV特高壓必須安裝在特高壓在線監測系統中，但是有一個前提，即不要干擾電氣性能的可靠性。在此情況下，電氣性能的可靠性才能得到有效的保證。同時，1000kV特高壓交流線路的電暈要求才能得到滿足。（2）保證線路機械性能可靠。特高壓在線監測系統中的設備一定要保證其一切正常，防止其對線路造成威脅，帶來危險。（3）由于線路運行人員要進行高空作業，因此在特高壓在線監測系統下進行設備安裝一定要簡單、方便和可靠。（4）特高壓線路壓迫在穩定的狀態下運行，這樣才能抵御特高壓線路電磁場。同時，當出現惡劣天氣狀況時就可以不用連接外部電源進行各種維修。（5）對在線監測數據實行統一的，需要注意的是數據傳輸方式和存儲方式必須符合規范和標準。

2.2 應用的范圍

如果想實現特高壓線路中應用在線監測技術的正常運作，就需要依靠穩定、安全的線路。同時，秉持突出重點和體現差距的原則，對數據進行積累。在這個原則的指導下，6個在線監測系統的應用范圍需要注意：（1）重要交叉跨越上需要安裝覆冰在線監測系統，這些系統同時需要和輸電線路視頻監控裝置相互配合，只有這樣才能發揮作用。（2）微氣象區和微地形區需要配備導線風偏和氣象設備，同時需要對風偏數據進行監測和記錄。在此基礎上，根據這些數據對氣象條件、運行、設計等進行全面的分析和研究。這樣就能增強高壓輸電線路對強風的抵抗能力。（3）煤礦采動的影響區內需要配備桿塔傾斜監測裝置，及時對桿塔傾斜的情況進行監測。通過這些措施可以對線路事故進行監測以及預防。（4）將微風振動監測系統安裝在大跨越線路上。（5）舞動易發的區域需要安裝舞動監測裝置，這樣就可以實現對導線舞動的曲線以及波數等進行監控和分析的目的。（6）一些重要跨越、大跨截止線路和特備偏遠的區域需要安裝監測裝置。這樣特殊地段的監控就可以實現。

3 電力電纜運行監測技術

3.1 分布式光纖測溫技術

分布式光纖測溫技術的工作原理是：光在光纖中輸送時，在每一點上激光都會與光纖分子相互作用，進而后向散射就會發生。后向散射既Rayleigh散射，又有Raman散射。分布式光纖測溫系統的構成主要有：1臺主處理機，1臺當地控制電腦，1臺遠端用戶控制電腦，1條或幾條傳感光纖。分布式光纖測溫被廣泛的使用在電力電纜全線中，可以實現全天候的實時測量。它能合理、合理調節電纜的載流量，有效的防止電纜及隧道發生火災的發生。

3.2 局部放電量的測量

電場強度有時會超過絕緣介質的耐電強度，該點的局部就會被擊穿，因此放電現象就會產生，這時就需要進行局部放電量的測量，這樣就能及時的發現電纜和附件中的缺點。局部放電量的測量局部放電量測量的接線原理及等價回路見下圖2。

3.3 紅外熱成像技術監測熱故障

根據輻射理論，只要物體的溫度高于絕對零度，無論什么時候，什么地點都會向外輻射紅外線，發射輻射能量。這些紅外線用人眼是看不見的。同樣，當帶電電纜線路出現了熱故障，就會形成熱場，并且向外輻射能量。運用紅外成像儀的光掃描系統，熱場可以被形象的反映在熒光屏上。從熱像圖中可以分析出熱場中的最高溫度點，這個最高溫度點即熱故障點。盡管電纜線路熱故障有很多種，但是可以被分為兩類，一類是接觸熱故障，另一類是絕緣材料固有缺陷以及變質老化。

結語

用狀態監測和運行監測可以及時了解和發現輸電線路的運行狀態，及時發現運行故障，這樣就能將安全隱患消滅在萌芽之中，合理地使用設備，保證電力系統安全運行。

篇6

關鍵詞：狀態監測；運行監測；輸電線路；檢測

中圖分類號：TM721 文獻標識碼：A

隨著輸電線路建設規模的不斷擴大，建設位置也越來越復雜，相對的環境也比較惡劣，開展監測工作存在著一定的難度，并且日常的維護工作量也比較大。為了更好的加強輸電線路運行的安全、穩定，一定要對輸電線路展開相應的檢測工作，這樣才可以有效提高輸電線路供電的可靠性與安全性。本文主要對狀態監測與運行監測進行相應的分析。

一、監測裝置

現階段具備的狀態監測裝置與運行監測裝置盡管可以確保正常的運行，但是相應裝置的監測技術標準、電源供應方式、軟件平臺等方面均沒有達到完全的一致，再加上室外裝置電源方面的問題，對檢測裝置的運行情況都有著一定的影響。本文主要對監測裝置的現狀進行分析，其一，監測裝置的終端一般均安置在野外，相應的工作環境比較差，并且大多數都是依靠蓄電池供電，在工作的時候經常以太陽能電池板作為輔助充電，因而在工作過程中普遍存在著電量不足的情況。通常情況下，對于輸電線路狀態運行監測裝置的要求都比較高，一定要具備防水、防凍、防老化以及散熱等特點，但是現有的裝置基本上都無法保持長時間的連續運行。其二，大多數的監測裝置都是自行研發的，在軟件方面還存在著互不兼容的情況，并且相關數據也無法實現調用與共享，也就無法達到集成與統一的程度。除此之外，在加裝裝置終端經常需要設置一些設備代碼，相應的運行維護單位也就無法對其展開相應的操作，進而很難實現對數據信息的動態管理。其三，在監測裝置的日常工作中，一般都不具備相應的常態機制，進而在一定程度上而言，也就無法實現“運行、使用、維護”的一體化管理，無法有效發揮監測裝置的作用。其四，在監測裝置工作的過程中，部分模塊是需要互聯網予以支持的，這樣才可以實現數據的有效傳輸，在系統內網與互聯網之間缺乏相應的信息平臺，如果服務器數據受到破壞，那么整個監測平臺將會處在癱瘓狀態。其五，監測數據一般都是使用無線網絡展開傳遞的，這樣持續的發送與接收信息，使得運行費用不斷增加，并且對設備的使用年限也有著一定的影響。

二、監測技術

（一）覆冰在線監測技術

覆冰在線監測就是對導線覆冰情況展開的一種實時監測，同時可以保證在天氣環境惡劣的情況下，也能夠對輸電線路絕緣子的覆冰情況進行監測。在此監測系統中，主要就是利用數學模型與監測分析方法對監測數據展開相應的分析，進而預測可能發生冰雪災害的線路，及時向輸電線路的工作人員提出警告信息。通過覆冰監測技術的應用可以有效避免發生斷線、倒塔等災害事故。覆冰監測技術的原理如下：其一，監測導線傾斜角與弧垂等方面的參數，之后根據輸電線路狀態方程以及線路參數等方面展開相應的分析，計算覆冰厚度、重量以及覆冰之后載重等方面的技術參數，然后判定覆冰的危險等級，做出除冰信息預警。其二，通過分析線路拉力的情況，觀測覆冰的實際情況。在絕緣子串上安裝相應的拉力傳感器，同時對導線在覆冰之后的受力情況進行實時監測，除此之外，還要加強對當地環境的溫度、濕度等方面進行采集，之后整理這些采集到的信息，將其匯總到監控中心，通過相應的分析與修正，對輸電線路的覆冰情況進行預報，做出除冰預警。

（二）導線微風振動監測技術

導線微風振動非常容易致使輸電線路疲勞進而出現斷股的情況，從表面來看，微風振動對輸電線路的危害比較低，但是這種危害屬于隱蔽性的，在經過長時間的積累之后，往往會給輸電線路造成非常嚴重的后果。微風監測系統的運行原理就是導線監測振動儀可以對導線以及線夾觸點以外一定距離的導線展開監測工作，特別是對線夾彎曲頻率與振幅、環境濕度與溫度以及風向等相關氣象參數，根據導線自身的力學特性，判斷輸電線路導線微風振動的水平預計疲勞壽命。導線微風振動監測技術不僅可以降低微風振動的危害，還可以為輸電線路的防震設計提供參考依據。

（三）視頻在線監測技術

視頻在線監測主要就是將相關設備安裝在林區、交通事故區以及人口聚居區等區域，進而對周邊環境展開相應的監測，及時發現可能對輸電線路狀態運行產生影響的因素，并且對其進行適當的改正。在輸電線路狀態運行監測中，視頻監測主要就是利用視頻壓縮技術以及數據傳輸技術等，對輸電線路的運行狀態進行實時監測。但是，從目前視頻監測技術的情況而言，普遍存在著傳輸數據量小、無法實時控制現場視頻、信號微弱等問題，然而隨著CDMA網絡、3G網絡等相關網絡飛速發展的形勢下，采取無線傳輸的方式可以更好的達到輸電線路的遠程監控。

（四）桿塔傾斜監測技術

在部分區域設置桿塔的時候，經常會因為重力、自然力等因素的影響，產生巖體錯位、滑坡以及裂縫等地質災害，導致桿塔傾斜，甚至出現地基變形的問題，進而影響了輸電線路運行的穩定性與安全性。在應用GSM系統的基礎上，可以對桿塔傾斜展開實時監測，當其傾斜嚴重的時候，一定要發出相應的預警。目前，在220kV輸電線路中，桿塔傾斜監測技術得到了充分的利用，并且取得了一定的成效，在保證輸電線路正常運行方面提供了可靠的依據。

三、加強監測工作的對策

（一）實時監測集成化

在對輸電線路進行狀態監測與運行監測的時候，一定要加強對復合絕緣子運行監測、覆冰舞動監測、微風振動監測、弧垂監測等相關系統的集成統一，將輸電線路的運行狀態當成是監測對象，將實時數據當成是監測先導，之后分析并且判斷可能會對輸電線路狀態運行產生的因素。除此之外，一定要充分利用監測技術，對線路運行的情況展開實時監測，獲取相關的信息，進而對狀態進行評估，分析輸電線路中存在的危險點，因此，在很大程度上提高了輸電線路運行的穩定性與安全性。

（二）健全告警功能

在輸電線路狀態運行監測過程中，一定要根據異常數據的類別與性質設置相應的告警信息，之后系統可以根據不同級別，完成告警操作，其主要可以分為：警報音、語音呼叫等形式，利用監測平臺實現服務器與內部局域網的互通，進而防止出現重要告警信息被延誤處理的現象，同時還可以加強對值班人員的績效考核。

（三）實現一體化的系統架構

根據國網、網省、地市這三個層次開展監測部署工作，通過獲取的輸電線路狀態信息，在地市監測系統中完成對輸電線路運行狀態以及環境的集中監控，之后將獲取的相關數據利用系統內部網絡傳遞到網省級別的監測系統中，發揮災害預警、統計分析等作用，進而為規劃的制定、設計、運行等方面提供技術支持；然后網省利用一體化平臺將獲取的相關數據傳遞到國網監測系統中，發揮相關作用，確保輸電線路運行的安全性、穩定性與可靠性。

（四）實現信息互遞的安全化

在電力系統中，對于監控系統安全的要求要比信息管理系統以及辦公自動化系統高很多，各電力監控系統一定要具有非常高的可靠性，不可以與安全等級比較低的系統進行直接連接。在狀態監測系統與運行監測系統中，一定要部署相應的安全接入網關。加強對自身終端安全防護問題的規范，同時對移動CDMA、GPRS、3G傳輸數據安全性的相關問題進行解決；處理好接入對象訪問權限以及身份認證的相關問題，進而對接入對象展開統一監控與審核，這樣不僅可以確保監測數據的生成、儲存、傳遞以及使用全過程的安全性，還可以確保系統運行與操作的可靠性，實現系統運行的穩定性、安全性以及數據傳輸的安全性。除此之外，開展必要的設備冗雜以及數據備份對策，進而保證在系統出現問題的時候，可以快速恢復正常。信息交換的示意圖見圖1。

結語

隨著輸電線路檢測工作的逐步展開，對狀態監測與運行監測的重視程度也在不斷提高，并且在確保輸電線路安全、穩定、可靠運行方面發揮著至關重要的作用。在開展相關監測工作的時候，一定要加強對相關監測裝置的分析，深入了解其使用操作過程，進而正確運用相關裝置，充分發揮其應有的作用，并且對相關監測技術也要進行一定的分析，了解技術應用的特點與作用，進而在輸電線路檢測中予以充分利用，這樣才可以有效提高輸電線路運行的穩定性與安全性，為電網運行的可靠性提供堅實的基礎。

參考文獻

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[2]邵天曉.110-500kV架空送電線路設計技術規程（第二版）[M].北京：中國電力出版社，2003.

篇7

【關鍵詞】輸電線路；在線監測；硬件；軟件；設計

1.綜述

近年來，隨著我國工農業生產的發展和人們生活水平的提高，作為先行的電力工業取得了迅猛的發展，系統裝機容量和輸電線路電壓等級都在不斷提高。隨著電力系統裝機容量的提升、運行電壓等級的提高、電網覆蓋范圍的擴大，一方面提高了運行的可靠性和經濟性，但是另一方面使得系統運行故障所波及的范圍和對工、農業生產和人們生活造成的影響也越來越大。

中國高壓輸電線路分布范圍廣、線路長，尤其是“西電東送”工程，不但地形地貌復雜，而且部分地區氣候條件比較惡劣。傳統的輸電線路檢查主要靠運行人員周期性巡視，極易在下一個巡視未到之前由于缺乏監測發生線路事故。應用在線監測技術對線路狀態進行實時監控，可以及早發現事故隱患并及時予以排除，使線路始終保持良好的狀態運行，提高電力系統自動化程度，減少各種事故的發生，提高國民經濟效益。

2.主要內容和方法

2.1在線監測的主要內容

2.1.1絕緣子污穢在線監測：（1）泄漏電流的在線監測。絕緣子表面泄漏電流是電壓、氣候、污穢三要素的綜合反映，因此可將絕緣子表面泄漏電流作為監測絕緣子污穢程度的特征量；（2）污穢度在線監測。絕緣子表面的污穢度反映了輸電線路的基本絕緣狀況，目前世界上一般采用停電的方式測量絕緣子表面污穢度，包括等值鹽密和灰密。

2.1.2輸電線路覆冰在線監測：輸電線路覆冰在線監測系統實時監測導線覆冰情況，依托后臺診斷分析系統對監測數據進行分析，實現對線路冰害事故的提前預測，并及時發送報警信息，減少線路冰閃、舞動、斷線、倒塔等事故的發生。

2.1.3雷電在線監測：（1）雷電定位系統。雷電探測定位的原理是對雷電發生時伴有的電磁輻射信號等雷電波信息特征量進行測定，再通過算法分析來得到雷電發生的時間、地點、雷電流幅值、極性與回擊次數等相關雷電信息，呈現出雷電活動的實時動態圖；（2）雷電流在線測量。雷電流在線測量可測量雷電流大小、波形參數，有利于判斷雷擊方式，可積累雷電基礎參數，有助于分析雷擊輸電線路的影響因素，對在各種典型地區有針對性地采取合理有效的防雷措施具有重要作用。

2.1.4輸電線路環境監測：輸電線路環境監測是通過建立專門的環境監測站跟蹤監測輸電線路所處地區氣象要素的變化，助于決策部門及時了解氣候狀況的變化，為及時采取防災減災措施，保障輸電線路的運行安全提供科學依據。

2.1.5輸電線路桿塔傾斜監測：采空區地面裂縫、巖體錯位、崩塌、滑坡、地面塌陷等地質災害，導致桿塔傾斜、地基變形的情況發生，嚴重威脅輸電線路的安全運行。

2.1.6輸電線路導線微風振動的監測：微風振動是造成高壓架空輸電線路疲勞斷股的主要原因。微風振動對架空線路造成的破壞是長期積累性的，具有較強的隱蔽性，因此對其進行測量既能為防振設計提供科學的依據，又能為消除微風振動產生的隱患。

2.1.7輸電線路導線舞動監測：導線舞動會嚴重損害線路，開展導線舞動在線監測技術的研究，加強對導線舞動的觀測和記錄工作，繪制出易舞線路和易舞區分布圖，對指導線路防舞設計具有重要意義。

2.1.8輸電線路視頻監控：在人口密集區、林區、開發區、交通繁忙區安裝線路視頻監視裝置，實時監視、記錄環境情況，及時發現危及線路安全運行的行為，同時可觀察和記錄線路覆冰、覆雪等過程。

2.2輸電線路在線監測的主要方法：（1）紅外和紫外檢測。紅外和紫外檢測以接收被測物體所輻射的電磁波為手段，具有遠距離、不接觸、不解體、安全可靠、準確高效的特點，適合帶電檢測；（2）超聲波檢測。超聲波檢測檢測的原理是接收放電時發出的超聲，再根據其信號強弱判斷放電的位置和強度。超聲波測法可用來檢測復合絕緣子芯棒裂紋，具有操作簡單、全可靠、抗干擾能力強等優點；（3）電場法檢測。電場法通過測量絕緣子的電場分布來檢測零值絕緣子或復合絕緣子的內絕緣缺陷，根據相應位置電場畸變判斷故障點。

3.輸電線路在線監測系統硬件設計

3.1系統硬件總體結構設計。輸電線路運行狀態綜合在線監測系統是為了適應現代電力系統由計劃檢修向狀態檢修的轉變而設計的，主要包括安裝于輸電線路高壓桿塔的絕緣子污穢泄漏電流監測子系統、輸電線路微氣象區氣象信息監測子系統、危險點圖像監測子系統及安裝于供電局的后臺專家分析系統組成。系統結構如圖1所示。

3.2數據采集的設計。本文設計系統的數據采集包括泄漏電流和分布電壓采集，圖像采集，報警信號采集和環境變量采集模塊。

3.3數據監測系統的設計與實現

（1）污穢泄漏電流監測子系統。絕緣子污穢泄漏電流監測子系統由絕緣子泄漏電流卡環、高頻率高線性度泄漏電流傳感器、信號預處理單元、數據采集器、各種保護單元、環境溫濕度及專家分析系統組成。

（2）微氣象區氣象信息監測子系統。氣象信息監測子系統通過在線監測輸電線路環境溫度、濕度、風速、風向、雨量、大氣壓力等參數，將這些參數采集后，進行壓縮處理，通過GSM/GPRS/CDMA等通訊方式將數據傳往監測中心，供分析系統進行線路污情的綜合分析，同時所有數據通過各種報表、統計圖、曲線等方式顯示給用戶。當出現異常情況時，采用聲、光報警，同時將報警信息以短信方式發往有關人員的手機上。

（3）危險點視頻圖像信息監測子系統。通過監測分析導線的重力變化和震動頻率變化判斷出當前覆冰量的大小和導線舞動的幅度實發送到監測中心，專家分析系統綜合各種參數，得出覆冰程度及發展趨勢，并及時進行預警和報警以指導檢修和防治。

3.4系統硬件電路的設計。數據監測分機硬件電路由數據檢測模塊、泄漏電流傳感器、溫濕度傳感器、數據通訊模塊、電源變換及管理模塊等組成。

3.5傳感器調理電路設計。泄漏電流信號調理電路的作用是將外部微弱的泄漏電流信號進行一定變換，得到處理器的模/數轉換模塊能夠進行正常處理的電壓信號。設計泄漏電流信號調理電路時要求所設計的電路功耗低、性能穩定、抗干擾性能好。

3.6系統電源的設計。為了保證數據監測分機系統能長年24小時不間斷地采集絕緣子的狀態信息及環境參數，必須選擇高效可靠的供電電源。利用太陽能為監測分機供電，采用硅能電池作為儲能部件，在光照充足時太陽能電池板既為硅能電池充電，同時通過高效率的DC—DC變換器，將硅能電池的12V電壓轉換為3.3V工作電壓；在光照不足或無陽光時，由硅能電池提供工作電壓。

3.7無線數據通訊。由于輸電線路桿塔分布廣，系統將分機監測的數據用有線組網傳輸顯然是不現實的。利用GSM網絡，數據信息可以安全到達網絡覆蓋的任何地點，不受通訊距離限制，可靠性高。

4.基于B/S模式的監測系統軟件設計

4.1B/S模式的體系結構?；贐/S模式應用系統將Web與數據庫相結合，形成的基于數據庫的Web計算模式，并將該模型應用到Internet/Intranet中，最終形成了三層客戶機/服務器應用結構。三層結構將應用系統的三個功能層面進行了明確的分割，使其在邏輯上各自獨立。

4.2軟件系統的開發流程。輸電線路在線監測系統的系統化分析與開發主要分為五大階段：（1）系統分析；（2）系統基本結構設計；（3）組件設計；（4）建構應用程序；（5）系統整合與測試。

4.3軟件系統功能模塊設計。數據監測分機的軟件部分主要完成如下功能：泄漏電流電氣特征量及環境溫濕度的實時檢測和存儲、系統主機各種控制命令的接收與處理及歷史數據的定期發送及分機狀態自動檢測等。根據分機的功能，系統包括了以下程序模塊：主程序控制模塊；各通道泄漏電流采集及各種電氣特征量的提取模塊；與系統主機的數據通信模塊；環境溫度和濕度測量模塊；時鐘管理模塊；采集數據信息管理模塊；串行調試口處理模塊、分機工作狀態檢測處理模塊等八部分組成。

4.4監測系統軟件程序開發。系統主機監測分析軟件基于Windows2000 Server平臺，采用Visual C++面向對象語言編制而成，數據庫采用大型數據庫軟件SQL Server數據庫。主要功能為：系統配置與參數設置；數據查詢；事件記錄；自動巡測；人工點測；數據分析；顯示實時、歷史及故障波形；顯示事件列表，提供各種查詢報告手段；人工或自動打印各種報表及波形；無線數據通訊；專家診斷；WEB信息共享。

4.5系統的抗干擾措施。系統的抗干擾措施主要從以下幾個方面考慮：電路設計、軟件設計、線路板設計、屏蔽結構、信號線/電源線濾波、電路的接地方式設計等。機箱采用鐵板，可以屏蔽高頻干擾；機箱內部的電路板有銅殼屏蔽，可以屏蔽低頻干擾，采用銅殼加鋁殼雙層屏蔽的方式，可以同時屏蔽高頻和低頻干擾。信號線采用屏蔽線，并將屏蔽層兩端接地，與機殼可靠連接，這些做法可以有效地將干擾屏蔽在設備外邊。

5.結束語

輸電線路運行狀態在線監測系統包括多個狀態量的監測，不是多種單一功能的簡單拼湊，而是為了進一步完善監測手段，提高分析方法的多狀態量在線監測的有機組合。隨著信息技術的發展和對高壓電網傳輸質量要求的不斷提高，輸電線路監測的重要性將更加突出，輸電線路自動監測系統也會更快、更好的發展。

參考文獻

[1]黃新波，張國威.輸電線路在線監測技術現狀分析[J].廣東電力，2009，1（22）：13-20

[2]孫才新.輸變電設備狀態在線監測與診斷技術現狀和前景[J].中國電力，2005，38（2）：1-7

篇8

關鍵詞：看門狗電路；斷電復位；輸電線路；行波監測

中圖分類號：TM73文獻標識碼：A文章編號：1009-0118（2013）01-0262-01

由于輸電線路行波監測裝置工作在高電位環境下，存在設備失控、程序“走飛”、各功能模塊“死機”的情況。對此，需要在輸電線路行波監測裝置電路設計時放置一片看門狗（Watchdog）電路，使CPU程序在死機時，發出復位信號將系統芯片復位，強制系統重新運行，避免CPU死機造成設備長期癱瘓。

一、基本原理

本文提出了一種高可靠性的硬件斷電復位看門狗技術來避免CPU死機造成設備長期癱瘓的問題，簡單地說就是在CPU出現死鎖的現象時通過斷電、延時、再重新上電的方式來解決該問題，實際應用電路如圖1所示：

本電路應用原理如下：

CPU主程序的循環中適時地通過控制看門狗引腳（WatchDog）輸出周期小于1.6秒的脈沖以使IMP706計數器清零，從而保證Q1始終不導通，而Q2則導通，以便為CPU提供電源VCC。當CPU死機或死鎖時，CPU的看門狗引腳不再輸出脈沖來清零IMP706的計數器，此時IMP706的RESET將輸出200ms寬度的高電平，此時Q1導通，則Q2截止，停止為CPU提供電源VCC。200ms后，IMP706的RESET恢復低電平，從而讓Q1不導通，Q2導通，重新為CPU供電。系統則實現了死機—斷電—延時—重新上電的高可靠復位方式，從而解決了CPU死鎖的問題。

除此之外，手動復位端接CPU控制角RST_CON，IMP706的7腳接CPU的/RESET管腳，通過程序控制給RST_CON脈沖信號驅動Q3，當RST_CON為高電平時，使Q3導通，則導致IM706復位，當RST_CON為低電平時，D1處于截止狀態，則Q3也不導通，此時IMP706處于正常運行狀態。因此，可以通過CPU本身對RST_CON管腳的脈沖控制來使IM706的復位管腳輸出復位信號，RESET為高電平使CPU本身完成設備復位。

下面分別講述驅動電路、看門狗芯片、電源控制電路本應用電路中的詳細設計思路：

（一）CPU看門狗控制電路

如圖1中第①部分所示，CPU看門狗控制電路由正向導通二極管、分流電阻、限流電阻和起開關作用的三極管組成。CPU的IO管腳連接正向導通二極管，當CPU的IO管腳為高電平時二極管導通，IO管腳為低電平時二極管截止，使后級電路處于關斷狀態；二極管的負向端和分流電阻及限流電阻分別相連接，分流電阻使經過二極管的電流一部分通過分流電阻流向地，使流過限流電阻的電流減小；限流電阻的另一端連接起開關作用的三極管，通過限流電阻使流向三極管的電流減??；三極管的基極為高電平時導通，低電平時截止；當三極管導通時，其集電極由高電平變為與發射極相同的低電平，當三極管截止時，其集電極為高電平，發射極為低電平。通過此電路CPU可以控制看門狗主控芯片使其復位。

（二）看門狗主控電路

如圖1中第②部分所示，看門狗主控電路由按鍵開關、隔直電容、濾波電容、供電電源和主控芯片組成。按鍵開關的一端接地，另一端分別與主控芯片的MR管腳和隔直電容連接，當按鍵開關按下后MR管腳變為低電平，則主控芯片的RESET管腳輸出一定時長的高電平，當按鍵開關處于懸空狀態時，MR管腳為高電平，主控芯片的RESET管腳輸出為低電平。隔直電容一端接按鍵開關另一端連接主控芯片的PFI管腳和地，防止MR管腳與地連接，同時使PFI管腳處于無效狀態。濾波電容一端接主控芯片的電源管腳VCC，另一端接地，起對VCC的濾波作用。供電電源與主控芯片的電源管腳VCC連接，對芯片供電。主控芯片的MR管腳與WDO管腳直接相連，以實現手動復位及CPU控制復位。

（三）CPU電源控制電路

如圖1中第③部分所示，CPU電源控制電路由上拉電阻、起開關作用的三級管、限流電阻、退耦電容、濾波電容、電壓輸出以及供電電源組成。上拉電阻的一端與供電電源相連，另一端分別與三極管的基極、集電極相連接，使兩者的電平上拉為高電平。三級管的集電極與供電電源相連接，發射極與電壓輸出端相連，當三極管截止時，三級管的基極為高電平，則三級管導通，其發射極輸出為集電極電壓，則電壓輸出與供電電源相同。限流電阻的一端與起開關作用的三級管相連，起到降壓和限流的作用，用以保護三極管；三級管的基極與限流電阻的相連，集電極分別與上拉電阻的一端和三極管的基極相連，當三級管的基極為高電平時則導通，此時集電極被發射極下拉至地端，此時三極管的基極為低電平，三極管截止；當三級管的基極為低電平時，三極管關斷，三極管的基極為高電平，三極管導通，電壓輸出為供電電源電壓。

二、總結

本文深入介紹了一種利用硬件斷電復位的看門狗電路的原理，通過斷電、延時、再重新上電思路，實現了“死鎖”CPU的復位，實際運行數據表明，該項技術能夠有效解決CPU死機或死鎖時復位不成功的問題。

參考文獻：

[1]仇國慶，楊志龍，唐賢倫，楊莉.看門狗電路的設計與應用[J].自動化儀器與儀表，2006，（04）.

篇9

關鍵詞：雷擊故障 電池監測系統 檢測準確度 自學習

中圖分類號：TM855 TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0102-02

隨著電力系統的不斷發展，供電可靠性和安全性的要求也越來越高，運行經驗表明，輸電線路的故障80%是由于雷擊引起，因此，加強雷擊的監測和防護就成為電力工作的重點。雷擊監測系統就是一種可以較為準確的對雷擊進行定位和識別的監測裝置，為保證雷擊監測數據的準確性，需要提高雷擊監測裝置工作的可靠性，故而需要提高監測終端備用電池的供電可靠性，從而避免由于監測裝置工作電壓不穩定而導致的數據丟失現象的發生。為此，監測終端的備用電池的實時監測具有很大的研究價值。

1 基本原理

電池最大可用電量可以通過電池監測裝置內部數據處理單元“自學習”過程計算得到，具體可通過以下方式實現該功能。

電池電量監測單元內部結構如圖1所示。

其中，RBI：備用寄存器信號輸入。VCC：電源輸入。VSS：地。HDQ：單線HDQ 串行接口。BAT：電池電壓檢測信號輸入。SRN：電池充電、放電電流檢測輸入（負）。SRP：電池充電、放電電流檢測輸入（正）。GPIO：通用輸入/ 輸出。

電池電量監測單元可以對由單個鋰離子電池等構成的電源系統進行高精度的監測和報警。其通過檢測串聯在電池負極的小阻值電阻RS上的壓降，判斷當前電池為充放狀態還是放電狀態。通過內部“自學習”過程實現檢測電池電量，電量的自動測量通過進行計算。電池每經過一次完整的充放電過程，就會進入一輪新的“自學習”，經過本次“自學習”可以更新電池從滿到空的總電量，并寫入LMD寄存器當中。通過檢測NAC寄存器中當前可用電量的數值來計算出電池可用電量相對狀態并寫入LMD寄存器當中。通過檢測NAC寄存器中當前可用電量的數值來計算出電池可用電量相對狀態并寫入寄存器RSOC，即

電池電量監測單元通過一個5kbits/s的雙向串行接口HDQ總線與數據處理單元進行數據傳輸如圖2所示。

其中，HDQ為一個漏極開路輸出引腳，使用時需在HDQ上外接一只上拉電阻R。

雙向串行接口HDQ總線與數據處理單元進行數據傳輸主要采用異步傳輸方式，每8位一組，低位在前高位在后，由下降沿觸發。通過設置不同的低電平保持時間，來分別區分“0”和“1”，如圖3所示。

電池充電單元通過BAT引腳與雷擊故障監測終端電源備用電池連接相連接如圖2所示，當電池電量監測單元監測得到電池進入低壓工作狀態時，即驅動電池充電單元工作給電池供電。此時電池電量監測單元開始計算電池相關信息并存入內部寄存器如圖4所示。

由于電池最終可用電量，電壓，溫度等基本信息并不只是受單一因素影響，所以電池電量監測單元必須綜合所有主要影響因素進行分析計算才能得出最終電池正確信息，其內部工作流程如圖5所示。

電池標稱可用電量（NAC）=電池充電電流-電池放電電流-溫度補償。最新測得電池放電量（LMD）=電池放電電流+溫度補償-電池充電電流。上述計算由電池電量監測單元內部“自學習”過程自動完成，不需要進一步計算，非常方便。

2 實測案例

某地區雷擊故障監測裝置長時間工作，電池老化程度不一，可以等效成工作電量不同，造成相同信號不同雷擊故障監測裝置監測結果存在差異，給數據分析造成隱性不準確因素，所以可以安裝雷擊故障監測終端電源備用電池的監測系統，以便合理分析不同終端監測得到的數據。

如圖6，7兩組電池測試結果顯示，LMD明顯不一，電池放電持續時間以及電池掉電速率也存在很大差異，因此可以判斷圖6測試組電池較圖7測試組電池老化程度更加嚴重，應當及時更換電池。圖8顯示電池監測系統準確捕捉電池低壓工作狀態同時進行充電工作。

實測結果表明，引用本監測原理的系統將對監測終端電池電壓、電池溫度、電池可用電量等全面信息進行監測，為排除因電池因素造成的終端損壞或者數據丟失發揮巨大的作用。

3 結語

通過實測監測終端的備用電池的電量狀態，結果表明本文所述方法能很清晰的記錄備用電池的充放電的電量波形，從而避免了因電池因素造成的終端損壞或者數據丟失，為雷擊故障監測終端正常使用，雷擊故障監測數據準確可靠提供保障。具有全面監測電池當前工作信息，準確反映電池工作狀態；自動識別電池低壓狀態并進行充電，不需要對戶外雷擊故障監測終端定期更換備用電池；動態設置不同生理電信號；實現雷擊故障監測終端電源備用電池監測的自動化、智能化和信息化的優點。

參考文獻

[1] 王欣欣.BES Ⅲ超導磁體電源的控制和監測[J].核電子學與探測技術，2006（2）.

[2] 吳承琴.TS-03C全固態PDM發射機電源監控原理及故障剖析[J].東南傳播，2012（5）.

[3] 許世博.基于嵌入式系統的鐵路智能電源監測系統[D].北京交通大學，2007.

篇10

關鍵詞：PON技術； 物聯網； 模糊層次法； 智能電網； 輸電線路狀態監測

0 引 言

2009年，國家電網公司提出了“堅強智能電網”的概念。堅強智能電網是以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強網架為基礎，以通信信息平臺為支撐，具有信息化、自動化、互動化特征，包含電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環節，覆蓋所有電壓等級，實現“電力流、信息流、業務流”高度一體化融合的現代電網。其中輸電環節在電網建設中顯得尤為重要。保證輸電線路的正常、穩定的工作是電網正常運行的必要條件。傳統的線路檢修方式主要是事后檢修、定期檢修，這種方式早已不能滿足智能電網建設的需求，迫切地需要一套系統：能夠實時地了解線路狀況，并能做出正確的處理，即輸電線路在線監測系統。該系統涉及到的主要有三個部分，即：前端的信息采集；監測信息的傳輸；信息的處理及故障診斷。提取線路中重要的特征向量，通過通信網絡層傳輸至控制臺，控制中心通過智能模型判斷出線路的當前狀態，輸出對應的處理方式，再傳達到相關部門實施[1]。

1 關鍵技術簡介

1.1 物聯網技術

物聯網的定義是通過射頻識別（RFID）、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把所有物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。作為新一代信息通信技術，物聯網技術的發展引起了廣泛關注，物聯網及其產業發展已被納入國家戰略，國家科技部、工業與信息化部等部委先后在多項國家重大科技專項中設立課題支持物聯網技術研究及產業化[2]。

1.2 PON技術

PON（Passive Optical Network，無源光纖網絡）是指光配線網中不含有任何電子器件及電子電源，ODN全部由光分路器（Splitter）等無源器件組成。目前PON技術的主流是EPON和GPON技術。EPON組網的優勢體現在以下幾方面：

（1） 傳輸頻帶寬，通信容量大，多業務接入能力強。

（2） 組網靈活，拓撲結構可支持樹型、星型、總線型、冗余型、混合型等網絡拓撲結構，非常適合配電網的樹形或總線型網絡結構。

（3） 光分支器為無源器件，設備的使用壽命長，維護簡單，網絡中的任何1臺ONU故障都不會影響其他設備的正常工作。

（4） 安裝方便。OLT一般為機架型，可以上機架安裝；ONU可以設計成工業級模塊，便于安裝到室外的設備箱里。

（5） OLT和ONU提供以太網接入交換功能，并且可以支持SNMP協議進行網絡管理。

（6） 傳輸過程損耗小，無需中繼設備，傳輸距離遠，最大可達20 km左右。

（7） 安全性強，不易被竊聽和干擾，適合變電站或配電變壓器附近電磁環境復雜的場合。

1.3 模糊診斷專家系統

在輸電線路系統診斷中存在許多邊界不分明的事情，不能再用經典集合論中的二值邏輯關系來描述，必須用模糊集合論中的“隸屬度”來描述。根據征兆對故障的肯定和否定程度，可以建立模糊篩選矩陣，建立故障診斷的數學模型；利用模糊篩選矩陣可以反映故障存在的充分條件，可以考慮不同征兆之間的相互影響，能夠對故障隸屬度進行精確計算。但涉及的故障和征兆數目太多時，就可能難以分辨征兆之間的相互作用，且模糊篩選矩陣一般是根據機組故障的典型情況建立的，一旦確定后不能根據故障的具體情況靈活地進行調整。由于故障和征兆表現的多樣性，必須根據機組的不同狀態和故障可能表現的形式對模糊篩選矩陣進行修正。

2 研究現狀

輸電線路在線監測技術是指直接安裝在線路設備上可實時記錄表征設備運行狀態特征量的測量系統及技術，是實現狀態監測、狀態檢修的重要手段，狀態檢修的實現與否很大程度取決于在線監測技術的成功與否。國外較早開展了輸電線路在線監測技術的研究，并將自己國家成熟或試運行的各類在線監測設備推向中國市場，而國內有能力從事這項技術研發的高等院校及科研院所由于缺乏市場能力和足夠的資金，無法將研制的成果批量產業化，導致我國目前成為全球輸電線路在線監測與診斷系統需求最大的市場[3]。最近幾年，隨著高新技術企業的發展，國內出現了一些專業的在線監測技術生產廠家，他們在積極學習國外先進技術的同時，立足我國電力國情，開發了一系列輸電線路在線監測技術，有效提高了現有輸電線路的運行安全水平[4]。

3 本系統的構成及應用

結合物聯網技術的輸電線路狀態監測的系統如圖1所示。在輸電電路部分，包括桿塔及輸電線上裝備智能傳感器，這些智能傳感器分別采集線路上的設備信息及周圍環境的微氣象信息，這些信息包括：線路覆冰、絕緣子污穢、線路舞動、溫度、濕度等信息，并將這些信息通過短距離無線通信的方式（ZigBee/WIFI等）匯聚到狀態監測，然后通過光纖將信息匯聚到變電站中的OLT，然后通過電力專用網絡傳遞給遠端控制中心，通過專家診斷系統，對線路的當前狀態做出正確的判斷，并將結果輸出到相應部門，以便及時應對，避免事故的發生[5]。

3.1 感知層

采用無線傳感器網絡技術，無線傳感器網絡通常由大量具有感知、計算及無線通信能力的微小節點組成，其目的是監視環境而非通信。傳感器節點部署在要監視的區域中，采集指定的環境參數，并將數據發送到匯聚節點供分析。無線傳感器網絡的優勢：通過在物理環境中部署大量廉價的智能傳感器節點，可以獲得長時間、近距離、高分辨率的環境數據，這是傳統監視設備無法得到的；傳感器節點的計算和存儲能力允許節點執行數據過濾、數據壓縮等操作，也可以執行一些應用特定的處理任務；節點之間的通信能力允許節點之間協同完成更復雜的任務，如目標跟蹤；通過任務的重新分配可以改變傳感器網絡的用途。

無線傳感器網絡要解決的問題：網絡的自組織、自配置（節點定位、時間同步、自動校準、拓撲控制等）；通信協議（MAC、路由協議）；分布式數據管理（數據采集、存儲、查詢、獲取等）；各種應用特定的數據融合處理；節省能耗應貫穿到所有的設計中。設計系統時主要考慮如下問題：干擾、供電、傳輸距離等問題[6]。

系統中將無線智能傳感器布置于輸電線路和桿塔上，用于檢測線路和周圍的環境，并將采集到的信息匯總到狀態監測裝置。傳感器裝置和狀態監測裝置間通過ZigBee協議進行通信[7]，如圖2所示。