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輸電線路在線監測范文1
中圖分類號：TM726文獻標識碼： A 文章編號：
1組成及工作原理
輸電線路在線監測系統采用的是二級網絡結構，主要由線上監測裝置、線路監測基站以及監測中心組成，線上監測裝置包含導線溫度監測儀、導線覆冰監測儀等，氣象環境監測站以及線路監測基站一般安在桿塔上，監測中心在本部機房。
1.2工作原理
輸電線路中的多參數在進行監測時，在硬件接入方法上研究和實現的，監測的參數主要包括設備運行參數與環境運行參數，包括微風振動、導線弧垂、桿塔傾斜、視頻、舞動。使用相關監測技術，通過輸電線路綜合數據平臺，對數據展開分析和管理，能夠進一步實現對相關數據的趨勢分析、調閱以及信息預警等。
2我國目前的輸電線路監測技術
2.1覆冰在線監測技術
覆冰在線監測是對導線的覆冰情況進行實時監測，并且能夠確保在惡劣的天氣環境下對高壓輸電線路以及變電站絕緣子覆冰情況展開在線監測。這一系統運用精確的監測分析方法與數學模型來對監測數據進行分析，提前對將要發生冰雪災害的線路進行預測，并向相關的輸電線路維護人員發出報警信息。覆冰監測技術的運用，能夠有效防止出現斷線、冰閃、倒塔、舞動等災害事故的發生。
覆冰在線監測系統的工作原理是:一方面，對導線傾斜角以及弧垂等相關參數的監測，然后再結合線路參數、輸電線路狀態方程等進行分析，對覆冰之后載重、覆冰的厚度以及重量等基本技術參數進行計算，接著對覆冰的危險等級進行判定，進而給出除冰信息預警。另一方面，通過對線路拉力的實際情況，來對覆冰的實際狀況進行觀測。絕緣子串安裝拉力傳感器，并且實時監測導線在覆冰之后受力的狀態，與此同時，還應該及時采集當地環境的濕度、溫度與風向等基本參數，將己經采集到的相關信息進行及時收集，然后再匯總到監控中心，經過對數據的分析以及修正，發出輸電線路冰情情況預報，進而給出除冰警報川。
2.2桿塔傾斜監測技術
在煤礦采空地區上面矗立的桿塔由于受到自然力、重力等相關因素的干擾，容易出現巖體錯位、地面出現裂縫、滑坡等地質方面的災害，出現煤礦采空區的桿塔傾斜、甚至地基出現變形等情況，這對輸電線路的安全性產生了嚴重的威脅。基于GSM系統，能夠對桿塔傾斜裝置實現監測，對桿塔的實際傾斜情況展開監測，并發出預警。桿塔傾斜監測已經在220 kV電壓等級的輸電線路中進行了充分的運用，能保證及時發現桿塔變形以及傾斜等方面的情況，確保輸電線路的正常運轉。
2.3導線微風振動監測技術
導線微風振動容易導致高壓輸電線路疲勞斷股，微風振動從表面看對輸電線路的破壞力低，但是這種破壞的隱蔽性強，并且經過長期累積之后，對高壓輸電線路的破壞性往往更為嚴重。輸電線路微風監測系統的原理是輸電線路導線監測振動儀能夠很好的對導線和線夾觸點之外的一定距離的導線進行監測，尤其是其對線夾彎曲頻率、振幅以及輸電線路周圍的風向、風俗以及濕度、氣溫等相關的氣象環境參數，充分結合導線本身力學性資料，對輸電線路的微風振動的實際水平、輸電導線的疲勞壽命等進行分析判斷。導線微風振動監測在消除微風振動所帶來的危害的同時，還能為輸電線路的防震設計提供相關參考。
2.4導線風偏舞動在線監測技術
輸電線路的導線風偏舞動在線監測主要由氣象采集單元、子站、風偏采集單元以及數據處理系統等組成，氣象采集單元與子站一般是安裝在相關的桿塔之上，風偏采集單元主要是安裝在導線上。氣象采集單元與風偏采集單元將采集的氣象風偏角、氣象參數、氣象傾斜角等相關數據，然后再通過無線網絡的方式向數據處理系統來進行發送，然后經過數據處理系統來完成對監測數據的處理。導線風偏舞動在線監測系統的使用，能夠方便運行部門在特殊情況下制定相關的應對措施，與此同時，也為輸電線路設計中充分考慮設定預防水平、氣候條件等提供相關的依據。
2.5視頻在線監測技術
輸電線路的視頻在線監測，主要是安裝在林區、人口聚居區、交通事故區等地方，對周圍的情況進行實時在線監測，及時發現對輸電線路產生危害的行為，并對該行為及時進行糾正。輸電線路視頻在線監測主要是充分利用視頻壓縮技術、數據傳輸技術等，能夠實時實現對輸電線路本體情況及相關環境參數的監測。但是，從當前視頻監測的實際運轉情況來看，其仍舊存在著數據傳輸量小、現場視頻無法實現自由控制、信號有時出現微弱等方面的問題，但在3G網絡、CDMA網絡等快速發展的情況下，采用無線傳輸能夠更好的實現輸電線路的遠程時時監控。
3輸電線路在線監測技術存在的問題
3.1在線監測技術標準化問題
從當前輸電線路發展的實際情況來看，在線監測技術還處在初級階段，新技術、新方法也在不斷的發展之中，在線監測裝置的標準化方面進展緩慢。輸電線路在線監測實現監測設備的常態化，然而要判斷被監測的設備的檢修情況，還需要相關的經驗與數據，與此同時，在離線試驗和在線監測是否等價，也還需要經過相關大量經驗來進行檢驗。
針對輸電線路監測的運轉部門當前最關心的是報警值方面的問題，報警值是需要根據當前的運轉經驗并積極參考相關的設備來安裝監測設備，在安裝完畢之后，還需要對監測數據的變化規律來進行確定，因此同一種的輸電、變電設備由于不同廠家所采用的生產工藝、生產材料等存在一定的差別，很難確定輸電線路監測設備的報警值。輸電線路在線監測裝置的大量使用，在掌握相關的數據變化規律以及實踐經驗之后，還應該制定不同輸電、變電設備的報警值范圍。從當前的情況來看，輸電線路的監測數據和離線試驗之間存在差別，還不能將離線試驗的具體標準運用到在線監測數據診斷標準中。
3.2翰電線路在線監測技術穩定性方面的問題
通過大量的實際調查研究發現，輸電線路在線監測裝置由于傳感器、工作電源以及通信等多個方面的原因，其輸電線路的穩定性方面還存在問題。輸電線路在線監測裝置穩定性成為其是否能推廣的關鍵，另外，還涉及到電路設計、傳感器技術、無線通信等多個方面的技術性問題。
4結語
總之，從當前我國輸電線路在線監測技術的研究情況來看，已經在覆冰在線監測技術、桿塔傾斜監測技術、導線微風振動監測技術、導線風偏舞動在線監測技術、視頻在線監測技術等取得了很大的成績，但是還存在在線監測技術標準化以及輸電線路在線監測技術穩定性等方面的問題，仍然需要加以解決。
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輸電線路在線監測范文2
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
輸電線路在線監測范文3
【關鍵詞】輸電線路;桿塔;傾斜在線監測
1.概述
電網安全運行是社會正常運轉的重要保障，一旦出現電網事故，將對工農業生產、居民生活造成極大的影響。在各類電網安全事故中，多數都和輸電線路的倒塔、斷線等有關。輸電桿塔傾斜的成因很多，除了大風、洪水、地質災害外，還和施工質量不過關、地基不均勻沉降、甚至是意外沖撞等，都可能導致桿塔的傾斜。由于輸電網絡覆蓋范圍極廣，而且數量眾多的輸電線路桿塔位于城市周邊周邊、山地、河流等自然環境更為復雜的區域，靠人力來完成對數量龐大的輸電線路桿塔、線路的巡檢工作效率低下，因此有必要建立起成套輸電設備的在線監測，重點針對輸電線路桿塔的工況進行監測，對桿塔正常工作關系密切的傾斜、震動、覆冰等工況進行在線監測，為輸電線路的安全運行提供幫助。本文將針對輸電桿塔運行工況中的傾斜在線監測為對象來展開研究。
2.輸電線路桿塔監測概況
輸電線路桿塔監測，從原理上是通過在輸電桿塔以及其他附屬電力設備上安裝傳感器來獲取桿塔運行工況狀態，通過對這些監測量的整合分析，來對輸電桿塔的運行工況、潛在故障、安全等級等進行評估。
發達國家對輸電設備工況的在線監測開展得比較早，建成的監測系統也較為完善。國內在這方面的工作一般都是在事故發生后才進行檢修，定期檢修和在線狀態監測還處于探索階段。尤其是針對輸電線路桿塔的狀態在線監測，是在2008年南方冰凍災害后才引起了足夠的重視，并通過國內一些電力研究機構努力，已經取得了初步成果，在部分電網建立了泄露電流監測系統、輸電容量監測系統、視頻遠程監控系統等在線監測系統。
3.輸電桿塔狀態監測系統組成
從監測數據的完整性角度看，對輸電桿塔的狀態監測需要對桿塔受迫振動、傾斜狀況、桿塔周圍氣象數據、電纜溫度、塔基應力應變等數據進行全方位的監測。而這些監測數據的獲取，都需要在桿塔或其附屬設備上加裝傳感器，并在輸電桿塔監測區域安裝現場中心基站，各類監測數據通過通信模塊將數據匯總并傳輸至電網監控中心，通過在各類專業分析軟件來評估監測數據，尋找可能存在的安全隱患，并進行預警，從而保障電力系統的安全運行。
從系統組成的角度看，監測系統由如下部分幾個層次構成：
①傳感器層含塔身傾斜傳感器、塔基電阻應變片、塔身震動傳感器、塔身氣象傳感器等;
②數據采集層數據采集卡板;
③無線傳輸層;
④現場區域中心基站;
⑤電網監控中心客戶端。
鑒于本文的研究對象為輸電桿塔的傾斜監測，因此這里只對桿塔傾斜傳感器的安裝布置參數做必要說明：傳感器型號為高精度雙軸傾角傳感器SCA100T，將傾斜傳感器安裝在桿塔頂部，當塔身發生傾斜時將導致傳感器輸出信號的改變，從而獲取桿塔的傾斜角度，測量參數范圍為：-30度～+30度，分辨率0.002度，單極5伏供電，功耗約為6毫安。其他關于傾斜監測的系統設計下文將予以詳述。
4.桿塔傾斜監測系統硬件總體構架
這里所述的硬件是指前端數據采集部分、前端數據處理部分和數據傳輸部分。由于桿塔傾斜傳感器的安裝位置都是位于桿塔頂部，因此需要使用無線通信手段，選用GSM通信方式，減少空間距離帶來的干擾。但由于輸電線路上的桿塔數量龐大，為每個桿塔都配置相應的GSM模塊將極大的增加成本。為降低成本但又不影響實際功能的前提下，采用Zigbee短距離無線數據傳輸技術。Zigbee是基于IEEE802.15.4無線標準研制開發的有關組網、安全和應用軟件方面的通信技術，具有模塊功耗低、簡單易用、成本低、通信可靠穩定等特點，可滿足桿塔間的通信需要。桿塔之間采用Zigbee通信，而桿塔和控制室之間采用GSM通信，以達到降低成本的目的。系統硬件總體構架如圖1所示：
圖1 硬件系統總體構架示意圖
5.前端數據處理部分硬件系統設計
前端數據處理部分是通過對集到得數據通過模擬電路進行處理，這里需要分為主站和從站兩類。主站的硬件組成分為采集部分、轉接部分、數據處理和傳輸部分。其中采集部分包含：溫度傳感器、傾角傳感器、拉力傳感器和風速傳感器，轉接部分包括傳感器轉換和數據轉換兩類，數據處理包括RTC、看門狗、模擬基準等，傳輸部分則包括了Zigbee模塊和GSM模塊。從站的硬件構成包括采集部分、數據處理部分和傳輸部分。其中采集部分包括傾角傳感器和數據轉換模塊，數據處理部分和主站類似，傳輸部分則只包含了Zigbee模塊，無GSM模塊。
在硬件型號選擇方面，系統核心處理器選用8位單片機Atmega64，看門狗選用MAX706芯片，RTC芯片選用飛利浦PCF8583。
6.數據傳輸部分的硬件設計
數據傳輸部分的工作是將前端采集到的監測信息通過Zigbee輸出給主站，再由主站通過單片機發送給GSM，GSM再將信息發送給中控室GSM接收模塊。因此這部分主要是Zigbee和GSM的選型及組網配置。
Zigbee技術本質上是自組網模塊技術，通過重新尋找通信對象來對原有網絡進行刷新。在本部分的硬件選型時，選用JN5139模塊（Jennic公司生產），在主站和從站上都選用該型號的模塊，只需在配置時區分主站和從站即可。JN5139模塊具有標準的TTL接口，滿足即插即用的便利性，對不同拓撲形狀的網絡適應性好，且具有數據傳輸速率快，靈敏度高等優點。GSM模塊采用嵌入式短信收發模塊F2202，無需編碼轉換，即插即用型號，波特率設置方便。
7.監測系統的試運行
在硬件設計的基礎上，通過編制相應的數據處理軟件，以可視化方式實現對各類監測數據的展示，展示界面如圖2所示。
圖2 監測系統運行界面
在系統投入試運行之前，經過了實驗室模擬運行階段，調試存在的問題并進行修正。在投入室外試運行時，應用了GSM卡接受和和傳輸數據，并將數據在電腦上展示，結果表明該設計方式能夠及時的獲取輸電線路桿塔實時運行狀態數據，滿足監測需要。
8.小結
輸電線路桿塔狀態在線監測對于保障輸電線路的安全運行關系重大，在本文所述監測系統設計的基礎上，還應當進行如下方面的深化：首先是研究數據處理過程中的預警功能，因為現有的監測系統只能被動的給出各桿塔的實時運行數據，還不具備異常數據自動識別和預警功能，因此應當在系統中進一步加入預警功能，以便在監測到桿塔傾斜數據發射管異常后進行報警;其次是研究提高監測系統的抗干擾能力，因桿塔所數量眾多，監測傳感器運行環境復雜，為了提高監測的實時性和準確性，還應研究更為耐久可靠的硬件設備，以便減少在惡劣條件下監測數據異常的發生幾率。
參考文獻
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輸電線路在線監測范文4
【關鍵詞】 弧垂架空導線在線監測
架空導線弧垂是輸電線路設計和運行的重要指標,其值大小關系到整個輸電線路運行的安全,輸電線路的輸送容量以及周圍環境的變化都可能會導致輸電線路弧垂變化,弧垂過大、過小都可能會導致嚴重的安全隱患。此外,近些年來由于用電負荷增長的需要,許多已有的輸電線路為了提高電力輸送能力,將導線最高運行允許溫度從70°C提高到80°C,這時線路弧垂就成為主要的制約因素[1]。
目前,各大電網公司對架空輸電線路弧垂在線監測的研究已進行了多年,并且已經在這方面有所建樹,提出了有效的監測方法。本文將先簡要介紹弧垂的相關基本知識,再對這些弧垂在線監測方法的原理進行具體描述。
1 弧垂的基本概念
1.1 弧垂的定義
架空線上任一點的弧垂是指該點距兩懸點連線的垂向距離[2]。架空輸電線路有如下幾種弧垂:導線最低點弧垂、檔距中央弧垂、導線的最大弧垂。
檔距中央弧垂與最大弧垂非常接近,一般可以近似認為,即最大弧垂位于檔距中央。因為架空線的最低點可能位于檔距之外,計算最低點弧垂有時無實際意義,所以通常所指的弧垂是指架空線的最大弧垂。弧垂是線路設計及運行維護中的重要參數之一,決定了架空線路的松緊程度和線路桿塔的高度,弧垂的大小直接影響到線路的安全穩定運行。
1.2 弧垂的影響因素
架空輸電線路弧垂的影響因素有很多,其中主要有導線應力、輸送容量、大氣溫度、風、導線覆冰等[3]。
導線應力是決定弧垂的主要因素,導線的應力變大,弧垂變小。氣溫的變化,會引起導線的熱脹冷縮,進而通過導線的伸縮影響輸電線的弧垂,氣溫越高,導線伸長,弧垂就越大。導線輸送容量提高,會導致輸電導線溫度升高,從而使導線弧垂增大。導線覆冰及大風一方面增加了導線重量,使應力增大,進而影響導線弧垂,另一方面覆冰及大風會引起導線振動,間接導致弧垂增大。
2 垂在線監測的基本原理
2.1 線路的基本方程
在架空輸電導線的力學研究計算中,通常忽略導線的剛度而視之為柔性鎖鏈,同時認為導線受均布荷載,這樣導線就可用懸鏈線方程、斜拋物線方程或平拋物線方程來計算。懸鏈線方程精度最高,但計算繁瑣,分析麻煩,本文采用斜拋物線方程計算,雖精度略差但計算較簡單,誤差在工程允許范圍內[4]。利用斜拋物線方程,可求得導線懸掛曲線方程:
(2-1)
其中,為兩基桿塔之間的檔距,為導線兩懸掛點之間的高差,為導線最低點的應力,為導線所受的均布比載值。
在此基礎上,下面將討論弧垂的在線監測方法。
2.2 基于導線張力的弧垂在線監測原理
基于導線懸鏈線方程,可求得檔內的最大弧垂為:
(2-2)
應力定義為單位面積上的荷載,而比載定義為單位長度導線上的荷載折算到單位面積上的數值,同時導線上任意一點處應力的水平分量均等于最低點的應力值,故可以在上式分子、分母中均乘以導線最低點處的橫截面積,上式可作如下變換[5]:
(2-3)
其中,為架空導線最低點水平張力,為導線單位長度的自重力。因此,若能對導線張力實現實時在線監測,則可以實時獲得導線弧垂值,這個在原理上是可行的,同時也得到了實際應用。
2.3 基于導線傾角的弧垂在線監測原理
式(2-1)對求導,即可得導線各點處的斜率,進而可得各點的傾斜角。經計算懸掛點處導線的傾斜角分別為:
(2-4)
(2-5)
將上面兩式帶入(2-3)中可得:
(2-6)
或 (2-7)
上式說明線路弧垂值能通過導線懸掛點傾角直接反映,據此,我們可以通過實時測量懸掛點傾斜角來獲得導線弧垂值。
2.4 基于導線溫度的弧垂在線監測原理
架空導線的線長和弧垂是檔距、高差、比載、應力的函數。當氣象條件發生變化時,這些參數將會發射變化。氣溫的升降引起導線的熱脹冷縮,使線長、弧垂、應力發生相應變化。揭示架空導線從一種氣象條件(第一狀態)改變到另一氣象條件(第二狀態)下的各個參數之間關系的方程,稱為架空導線的狀態方程。斜拋物線狀態方程式如下:
(2-8)
式中,、——分別為兩種狀態下導線弧垂最低點處的應力;
、——分別為兩種狀態下導線的比載;
、——分別為兩種狀態下導線的溫度;
、——分別為該檔的檔距和高差角;
、——分別為導線的溫度膨脹系數和彈性系數。
本文暫不考慮導線覆冰及大風等情況,即、均只是導線自重比載,而溫度不引起比載變化,對于同一檔架空線,導線型號相同,即可認為。對式(2-6)進行分析,對于同一檔架空導線,其、、、、均為已知,式中就只剩下應力和溫度的關系,而應力可以經截面積轉化為導線張力,由此分析可知:通過狀態方程式可以求得不同溫度下的水平張力值,進而可以通過式(2-3)計算此溫度下下導線的弧垂。因此,通過實時監測導線溫度來實現弧垂的在線監測,也是可行的。
3 結語
在架空輸電線路設計與運行中,弧垂是一個重要指標。然而,弧垂大小與運行負荷和周圍氣象環境密切相關,任一個因素的變化都可能會造成線路弧垂的變化,過大的弧垂不但會造成事故隱患,也會減小輸電線路的熱容量,限制了線路的輸送能力,對線路運行的經濟性和安全性都有至關重要的影響。
目前,國內外專家學者已就弧垂問題進行了多年的研究,將不易直接測量的架空線路弧垂轉換到導線張力、傾角、溫度等便于直接測量的參量,實現了弧垂的在線監測。本文介紹了弧垂在線監測的基本原理,希望能借此研究開發或者改進得到更加適用于架空輸電線路的弧垂在線監測方法及裝置,以便大大提高輸電線路的正常安全運行水平,并促進挖掘輸電線路潛在的輸送能力,實現線路的動態增容。
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輸電線路在線監測范文5
關鍵詞：無線傳感器；網絡；高壓輸電線路；在線監控系統
中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A
無線傳感器網絡技術的發展，實現了對數據的精確采集，獲得的信息類型更加多樣化，實現了對區域的全方位監控，優勢明顯，在社會中得到了廣泛地應用。我國的高壓輸電線路分布范圍廣，經過的區域地形地貌相對復雜，容易對線路造成一定地損害。因此，選用合適的監控網絡進行數據的及時傳輸，是電力發展必須要解決的問題。
1.高壓輸電線路在線監控系統設計
1.1 系統架構
無線傳感系統的應用，主要包括以下幾個部分，由傳感器節點、監控站點和監控中心構成。在操作中，要嚴格按照操作規范進行實施，將節點按照要求布置在各個回路導線上。這個過程中，傳感器節點主要是進行輸電線路的各種監控數據的采集和傳輸，輸送到監控子站，信息包括導線溫度、微氣象、絕緣子污穢度等數據，涉及到的監控方面類型比較多樣，保證信息采集的多面性。監控子站是監控系統中的基本設施建設，一般情況下，安裝在傳感器節點附近。監控子站將傳感器節點采集的信息進行匯集，形成無線多條的網絡，將分散的信息集中傳輸到監控中心，由監控中心集中進行處理。
在實際上操作中，監控子站和傳感器節點形成局域網絡，主要采用了ZigBee技術，性價比較高，綜合效益相對較好。在應用時，能夠滿足多種類型數據傳輸的需要，同時提高了數據傳輸的數量和效率。相對而言，子站的傳輸速率較高，處理能力相對較強，能夠為遠距離的傳輸提供硬件條件。寬帶傳輸速率符合技術要求，傳輸速度快，應用水平高。本文采用的系統架構類型如圖1所示：
1.2 傳感器節點的設計
傳感器節點是整個監控系統的基本組成單位。傳感器節點包括的模塊類型較多，主要有電源模塊、無線通信模塊等。因此，在實際應用中，要按照實際監控的需求進行傳感器的選擇，例如溫度、濕度傳感器，泄露電流傳感器等，保證數據采集的結果和要求相吻合。在操作中，監控子站發出采集命令傳輸至傳感器節點，選擇合適的傳感器進行工作，進行相關數據的采集和傳輸。
1.3 監控子站的設計
監控子站的設計中，可以采用可持續能源進行供電，減少電能資源的消耗量，維持持續正常的供電。在監控子站中，包括多種模塊，可以在應用中選擇低耗能的芯片，保證工作質量，減少能量消耗。
1.4 監控中心的設計
監控中心執行的工作量多，提供的服務類型比較多樣。當監控子站將數據信息傳輸至監控中心，監控中心要做好數據的儲存和處理。工作人員可以對數據進行科學的分析，了解高壓輸電線路的實時情況，制定有針對地措施進行防范。同時對于已經儲存的信息，可以進行相應數據庫的建立，為后期工作提供依據，同時也可以為其他部門的工作提供幫助。
2.基于無線傳感器網絡的高壓輸電線路在線監控系統的應用
2.1 硬件設施應用
在硬件設施方面，要跟上技術發展的步伐，將先進的設施、構件引入系統的建設中。這個過程中，可以采用CC2530芯片，內部核心應用的8051的微處理器，憑借自身所攜帶的射頻收發器可以實現網絡的連接、數據的傳輸。該芯片體積小，占用空間不多，數據輸出速度高、靈敏度和實際的抗干擾性都比較強，應用效果比較理想。同時可以采用DHT21傳感器。該設備是復合型傳感器，主要涉及溫度和濕度兩個方面，總體的應用效果比較理想，綜合效益較高，簡化了工作流程，系統運行省時省力。為了硬件設施的優化，可以采用加速度的傳感器，應用比較先進的芯片，檢測的方面有所差異，主要進行物體運動方向和角度數據信息的采集，這個過程中，監控中心對該數據的獲取，源于信號電壓值的突然改變，通過信號的轉換，可以清楚得了解線路正常運行中發生的改變，提前進行分析和預防。
2.2 軟件系統應用
在系統運行中，可以進行網絡工作流程的設置，便于工作正常有序地開展。在監控子站的工作中，首先可以進行系統的開啟，對CC2530芯片進行初始化，進行配置信息的讀取和低能耗模式，準確讀入時間，如果到達規定的時間要求，可以通過無線通線網絡進行采集信息的發送。再者到達規定的數據采集時間，需要與傳感器節點進行聯動工作，將采集到的信息數據進行合理的儲存和獲取。運行中，對于時間的讀取，要按照一定的間隔進行。同時無線通信網絡的應用，在一定程度上增加了能耗，在設計中，可以設置程序控制，系統自行進行開關，實現節能的效果。
3.系統連接質量測試
在進行應用的過程中，需要對影響系統運行質量的影響要素進行深入地分析，這個過程中可以采用質量測試的方法，對傳感器節點、監控子站進行試驗。在進行性能檢測的過程中，要做好前期的準備工作，提高監測的效率。數據包的應用，可以有20節點的傳感器數據進行構成，在實踐中要發送210個數據包，需要在不同的環境中進行檢測，例如比較空曠的環境、電磁干擾比較嚴重的環境、傳輸中有阻擋物的環境等。在測試中，可以對不同測試環境下的監控子站和傳感器節點之間的距離進行改變，對傳輸質量進行檢測，對相關的數據進行全面細致的記錄，然后進行數值的讀取。
這個過程中，可以進行無線信道模型的應用。該檢測模型范圍廣，能夠很好地反映信號強度和通信距離之間的關系。在實際檢測中，可以加強該方法的應用，通過相應的公式進行信號強度的計算。通過實際的檢測，可以發現型號的強弱與設備所處的環境有關，在比較空曠的場所，遮擋物較少，信息傳輸質量比較好，而且隨著距離的增加，信息減弱的速度比較慢，可以支持遠距離的傳輸，實現有效地傳輸。在干擾比較嚴重的環境中，信號質量受到的影響比較嚴重，信號衰弱的速度加快，影響了遠距離通信質量。如果前方遮擋物比較多，信號衰弱的速度將會繼續增加，從而影響了正常的系統運行。
在實際檢測的過程重，發現模型的應用和具體的測量數值比較符合，該模型可操作性比較強，可以在實際測量中加強該模型的使用廣度和深度。另一方面，信號強度的降低與環境具有很強的相關性。需要在線路鋪設中，采用合理的措施，對環境問題進行合理地規避，盡量在比較空曠的區域進行設備的建設，遠離電磁干擾比較嚴重、阻擋物比較多的區域，保證系統運行的質量。
4.通信質量的測試
通信質量的水平，是由信號強度決定的，可以通過PRR數值來進行表示。如果數值較高，通信質量相對較好。該數值并不能實時獲取，需要參考其他數據。但在實際的測驗中，發現該數值與通信距離是密切相關的。當通信距離越長，該數值將會逐漸下降，表示著通信質量也在快速下降。
結語
社會在發展，技術在進步，人們的生活水平不斷提高，對相關設施的要求也在不斷地改變。高壓線路鋪設是常見的公共基礎設施建設，受外界影響程度較深。在實際操作中，要采用先進的無線傳感器網絡技術，進行在線監控系統的改進，提高系統運行的質量，對高壓線路出現的問題進行及時地改善，減少安全事故的發生機率。
參考文獻
[1]趙增華，石高濤，韓雙立，等.基于無線傳感器網絡的高壓輸電線路在線監測系統[J].電力系統自動化，2009，33（19）：80-84.
輸電線路在線監測范文6
關鍵詞：架空輸配電線路；故障；診斷
中圖分類號：U226.8+1 文獻標識碼：A 文章編號：
輸配網線路大多呈輻射狀，供電半徑大，運行環境惡劣，雷電、大風、暴雨、山體滑坡、外力破壞造成的故障發生率較高。故障發生后，由于線長面廣，采用以往憑經驗，分段、逐段、逐基桿塔檢查等傳統方法進行排查，費時費力，停電范圍大、時間長，很難快速、準確查清，隔離故障區段。同時，由于線路干線長、支線多，大多線路處在山坡、溝壑之上，故障查找過程中人身安全風險系數增大[1]。
1輸配電線路故障原因分析
1.1短路故障的原因
產生短路故障的基本原因是不同電位的導體之間的絕緣擊穿或者相互短接而形成的。三相線路短路一般有如下原因造成：線路帶地線合閘；倒桿造成三相接地短路；受外力破壞；線路運行時間較長，絕緣性能下降等。兩相短路故障的原因是：線弧垂大，遇到刮大風導線擺動，兩根線相碰或絞線形成短路；外力作用，如雜物搭在兩根線上造成短路；受雷擊形成短路，絕緣擊穿，電路中不同電位的導體間是相互絕緣的。
1.2斷路故障的原因
斷路是最常見的故障。斷路故障最基本的表現形式是回路不通。在某些情況下，斷路還會引起過電壓，斷路點產生的電弧還可能導致電氣火災和爆炸事故。斷路點電弧故障：電路斷線，尤其是那些似斷非斷點，在斷開瞬間往往會產生電弧，或者在斷路點產生高溫，電力線路中的電弧和高溫可能會釀成火災。三相電路中的斷路故障：三相電路中，如果發生一相斷路故障，一則可能使電動機因缺相運行而被燒毀；二則使三相電路不對稱，各相電壓發生變化，使其中的相電壓升高，造成事故。三相電路中，如果零線（中性線）斷路，則單相負荷影響更大。線路斷路一般有如下原因：配電低壓側一相保險絲熔斷；架空輸配電線路的一相導線因故斷開；導線接頭接觸不良或燒斷；外力作用造成一相斷線等[2]。
1.3線路接地故障原因
線路接地一般有如下原因：線路附近的樹枝等碰及導線；導線接頭處氧化腐蝕脫落，導線斷開落地；外因破壞造成導線斷開落地。如在線路附近伐樹倒在線路上，線跨越道路時汽車碰斷等；電氣元件絕緣能力下降，對附近物體放電。
2輸配電線路故障在線監測技術應用現狀
2.1 故障診斷系統概述
故障診斷就是利用各種檢查和測試方法，發現系統和設備是否存在故障，而進一步確定故障所在大致部位的過程。系統故障診斷是對系統運行狀態和異常情況做出判斷，并根據診斷為系統故障恢復提供依據。要對系統進行故障診斷，首先必須對其進行檢測，在發生系統故障時，對故障類型、故障部位及原因進行診斷，最終給出解決方案，實現故障恢復。故障診斷的主要任務有：故障檢測、故障類型判斷、故障定位及故障恢復等。
2.2 輸配電線路故障在線監測技術應用現狀
輸配電線路故障診斷技術目前主要是借助于專家系統實現輸配電線路故障的識別與診斷。專家系統也是目前應用最為廣泛和成功的人工智能技術之一。借助于專家系統，提前將輸配電線路可能發生的各種類型的故障特征錄入專家系統，然后對輸配電線路設定門檻值，一旦輸配電線路的特征值達到預先設定的門檻值，且某種邏輯關系成立，則系統判定為發生故障，并根據系統預先設定的故障碼給出故障診斷結果，這就是專家系統實現故障診斷的基本原理。
3故障指示定位系統各組成部分動作機理
線路故障指示定位系統是用來對配電網中發生單相接地故障區段進行準確指示的一整套系統，由信號注入柜、故障指示器、中繼器和監控軟件4部分組成。
3.1信號注入柜的基本工作原理
信號注入柜的作用是作為注入電源，產生頻率恒定的特殊電流信號以啟動懸掛在線路上的故障指示器。信號注入柜的內部主要由整流電路、逆變電路濾波電感、濾波電容以及注入升壓變壓器等組成，各組成部分的參數均經過嚴格的計算和選擇，以確保獲得良好的注入波形和較高的注入效率。電網正常運行時，信號注入柜并不向其注入特殊的電流信號，此時懸掛在輸配電線路上的指示器也不動作，表示目前電網并沒有發生單相接地故障。
3.2線路故障指示器和中繼器的工作原理
線路故障指示器以特殊頻率的電流信號作為判據，檢測相應的故障指示器是否在電網單相接地的故障區間內。
3.3線路故障實時監控軟件
開發的監控管理綜合軟件平全建立在標準的瀏覽器－服務器(bro wser/server，B/S)構架上，采用.NET技術、傳輸控制協議－因特網互聯協議(Transmission Control Protocol/Inter-net Protocol，TCP/IP)、UPRS等技術處理來自各個現場的報警信息以及各種管理信息。這些數據通過受理、分析、處理和校驗等過程，保證報警信息及時、正確地被記錄分析，同時為維護部門提供需要的統計報表等分析數據。數據傳輸通道采用成熟的UPRS網絡，只要有全球移動通信系統(glob-al system of mobile communication，USM)信號的地方，都能實現可靠通信。系統設置1臺短信報警服務器，當系統監測到故障時，將自動通過短信服務器向指定人員(可同時多人)發送并記錄報警信息[3]。
4實例分析
系統建成后，經過實際運行和對功能的不斷完善、改進，取得了預期效果。快速準確的故障診斷、定位，縮短了故障處理時間，提高了供電可靠性。系統運行兩年多以來，已經診斷出線路故障17次，故障定位準確率100%。以2011年12月13日20:15:57，某架空輸配電線路發生接地為例：發生故障后，系統反映支線區段發生接地故障，并診斷出支線B相接地，同時系統向運行人員發出501支線接地短信，運行人員迅速對支線的FTU開關進行了遠程分閘，開關斷開后系統顯示接地消失，30 min內發現、隔離了故障區段。后經運行人員采用故障巡查裝置監測，不到1小時就檢測出故障點，故障原因為景區用戶電纜爆裂引起接地。由于當時大雪過后，道路不通，如采用以往人員徒步巡查、分段推拉、逐基分組排查確定接地點的方式，預計需要1～2天時間。節約了故障處理成本，降低了故障查找過程中人身安全風險。
在山區地形復雜、路況惡劣，尤其在夜晚、陰雨、大雪、雷季等特殊情況下，按照以往故障處理方式，需與運行班站聯動，出動車輛、人力，組織進行全線查巡，不僅費時費力，而且深溝、大山、河流、毒蛇、馬蜂等危險源對巡查人員人身安全威脅極大。通過該系統應用，縮小了故障查巡范圍，運行班站3～4人就能準確、快速的完成故障的查巡、隔離、處理，縮短了故障處理時間，節約了故障處理成本，降低了人員的安全風險。經對安裝前后故障處理對比，現每次處理故障可節約成本約0.5萬元。
實現對線路運行狀況的監控和統計分析，提高了配網線路的運行監測水平。實現對線路不同區段負荷電流監視（遙測）以及FTU開關工作狀態的遠程查詢（遙信）和控制（遙控），便于運行人員及時掌握線路的運行狀態，采集的運行數據為今后電網建設規劃和電力需求側管理提供了準確的數據源。建設投資少，工期短，日常維護工作量小。通過對普通柱上真空開關改造，實現了原有開關的再利用，節約了投資成本，縮短了建設工期。同時利用GSM移動公網、電力線載波相結合方式實現數據傳輸，有效的降低了運行和維護管理成本。
參考文獻：
[1]胡佐. 小電流接地系統單相接地故障模糊選線新方法[J]. 南力電網技術，2008，5(9)：167-168.
