输电线路监测范文

输电线路监测篇1

【关键词】：输电线路网络结构监测

中图分类号：TM726文献标识码： A 文章编号：

1组成及工作原理

1.1翰电线路在线监测系统的组成

输电线路在线监测系统采用的是二级网络结构，主要由线上监测装置、线路监测基站以及监测中心组成，线上监测装置包含导线温度监测仪、导线覆冰监测仪等，气象环境监测站以及线路监测基站一般安在杆塔上，监测中心在本部机房。

1.2工作原理

输电线路中的多参数在进行监测时，在硬件接入方法上研究和实现的，监测的参数主要包括设备运行参数与环境运行参数，包括微风振动、导线弧垂、杆塔倾斜、视频、舞动。使用相关监测技术，通过输电线路综合数据平台，对数据展开分析和管理，能够进一步实现对相关数据的趋势分析、调阅以及信息预警等。

2我国目前的输电线路监测技术

2.1覆冰在线监测技术

覆冰在线监测是对导线的覆冰情况进行实时监测，并且能够确保在恶劣的天气环境下对高压输电线路以及变电站绝缘子覆冰情况展开在线监测。这一系统运用精确的监测分析方法与数学模型来对监测数据进行分析，提前对将要发生冰雪灾害的线路进行预测，并向相关的输电线路维护人员发出报警信息。覆冰监测技术的运用，能够有效防止出现断线、冰闪、倒塔、舞动等灾害事故的发生。

覆冰在线监测系统的工作原理是:一方面，对导线倾斜角以及弧垂等相关参数的监测，然后再结合线路参数、输电线路状态方程等进行分析，对覆冰之后载重、覆冰的厚度以及重量等基本技术参数进行计算，接着对覆冰的危险等级进行判定，进而给出除冰信息预警。另一方面，通过对线路拉力的实际情况，来对覆冰的实际状况进行观测。绝缘子串安装拉力传感器，并且实时监测导线在覆冰之后受力的状态，与此同时，还应该及时采集当地环境的湿度、温度与风向等基本参数，将己经采集到的相关信息进行及时收集，然后再汇总到监控中心，经过对数据的分析以及修正，发出输电线路冰情情况预报，进而给出除冰警报川。

2.2杆塔倾斜监测技术

在煤矿采空地区上面矗立的杆塔由于受到自然力、重力等相关因素的干扰，容易出现岩体错位、地面出现裂缝、滑坡等地质方面的灾害，出现煤矿采空区的杆塔倾斜、甚至地基出现变形等情况，这对输电线路的安全性产生了严重的威胁。基于GSM系统，能够对杆塔倾斜装置实现监测，对杆塔的实际倾斜情况展开监测，并发出预警。杆塔倾斜监测已经在220 kV电压等级的输电线路中进行了充分的运用，能保证及时发现杆塔变形以及倾斜等方面的情况，确保输电线路的正常运转。

2.3导线微风振动监测技术

导线微风振动容易导致高压输电线路疲劳断股，微风振动从表面看对输电线路的破坏力低，但是这种破坏的隐蔽性强，并且经过长期累积之后，对高压输电线路的破坏性往往更为严重。输电线路微风监测系统的原理是输电线路导线监测振动仪能够很好的对导线和线夹触点之外的一定距离的导线进行监测，尤其是其对线夹弯曲频率、振幅以及输电线路周围的风向、风俗以及湿度、气温等相关的气象环境参数，充分结合导线本身力学性资料，对输电线路的微风振动的实际水平、输电导线的疲劳寿命等进行分析判断。导线微风振动监测在消除微风振动所带来的危害的同时，还能为输电线路的防震设计提供相关参考。

2.4导线风偏舞动在线监测技术

输电线路的导线风偏舞动在线监测主要由气象采集单元、子站、风偏采集单元以及数据处理系统等组成，气象采集单元与子站一般是安装在相关的杆塔之上，风偏采集单元主要是安装在导线上。气象采集单元与风偏采集单元将采集的气象风偏角、气象参数、气象倾斜角等相关数据，然后再通过无线网络的方式向数据处理系统来进行发送，然后经过数据处理系统来完成对监测数据的处理。导线风偏舞动在线监测系统的使用，能够方便运行部门在特殊情况下制定相关的应对措施，与此同时，也为输电线路设计中充分考虑设定预防水平、气候条件等提供相关的依据。

2.5视频在线监测技术

输电线路的视频在线监测，主要是安装在林区、人口聚居区、交通事故区等地方，对周围的情况进行实时在线监测，及时发现对输电线路产生危害的行为，并对该行为及时进行纠正。输电线路视频在线监测主要是充分利用视频压缩技术、数据传输技术等，能够实时实现对输电线路本体情况及相关环境参数的监测。但是，从当前视频监测的实际运转情况来看，其仍旧存在着数据传输量小、现场视频无法实现自由控制、信号有时出现微弱等方面的问题，但在3G网络、CDMA网络等快速发展的情况下，采用无线传输能够更好的实现输电线路的远程时时监控。

3输电线路在线监测技术存在的问题

3.1在线监测技术标准化问题

从当前输电线路发展的实际情况来看，在线监测技术还处在初级阶段，新技术、新方法也在不断的发展之中，在线监测装置的标准化方面进展缓慢。输电线路在线监测实现监测设备的常态化，然而要判断被监测的设备的检修情况，还需要相关的经验与数据，与此同时，在离线试验和在线监测是否等价，也还需要经过相关大量经验来进行检验。

针对输电线路监测的运转部门当前最关心的是报警值方面的问题，报警值是需要根据当前的运转经验并积极参考相关的设备来安装监测设备，在安装完毕之后，还需要对监测数据的变化规律来进行确定，因此同一种的输电、变电设备由于不同厂家所采用的生产工艺、生产材料等存在一定的差别，很难确定输电线路监测设备的报警值。输电线路在线监测装置的大量使用，在掌握相关的数据变化规律以及实践经验之后，还应该制定不同输电、变电设备的报警值范围。从当前的情况来看，输电线路的监测数据和离线试验之间存在差别，还不能将离线试验的具体标准运用到在线监测数据诊断标准中。

3.2翰电线路在线监测技术稳定性方面的问题

通过大量的实际调查研究发现，输电线路在线监测装置由于传感器、工作电源以及通信等多个方面的原因，其输电线路的稳定性方面还存在问题。输电线路在线监测装置稳定性成为其是否能推广的关键，另外，还涉及到电路设计、传感器技术、无线通信等多个方面的技术性问题。

4结语

总之，从当前我国输电线路在线监测技术的研究情况来看，已经在覆冰在线监测技术、杆塔倾斜监测技术、导线微风振动监测技术、导线风偏舞动在线监测技术、视频在线监测技术等取得了很大的成绩，但是还存在在线监测技术标准化以及输电线路在线监测技术稳定性等方面的问题，仍然需要加以解决。

[参考文献]

[1]黄新波，张国威.输电线路在线检测技术现状分析[J].广东电力， 2009(1)

[2]刘畅.输电线路在线监测技术研究[J].华北电力大学，2010 (1)

[3于德明，郭听阳，陈方东，赵雪松，朱全友，王磊.500 kV输电线路 在线监测系统应用[J].中国电力，2009 (5)

[4]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(22)

输电线路监测篇2

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.

作者简介：

输电线路监测篇3

【关键词】输电线路 微风振动 在线监测技术

在输电线路实际运行过程中，微风振动属于比较常见的一种现象，这种情况的发生，不但会影响输电线路实际运行，并且会产生较大危害，因而对微风振动进行有效监测也就十分必要。在输电线路微风振动中，在线监测技术的应用可得到较好效果，而在线监测技术的应用依赖于在线监测系统。下面就微风振动危害、计算方法及在线监测技术进行分析，从而为更好应用在线监测技术进行更好应用。

1 输电线路微风振动产生的危害

在输电线路实际运行过程中，为能够避免出现微风振动情况，往往会在线路上设置防振锤，然而，若防振锤安装失当，反而会导致出现相反效果。由于防振锤过多装设，必然会导致下线路上增加集中荷载，最终所造成结果就是在防振锤的夹头部位会有振动死点出现，引起断股情况出现。对于输电线路振动而言，其会导致绝缘子老化有所增加，这主要是因为，在线路出现振动的情况下，绝缘子及其所连接金具会共同发生振动，这种振动所导致结果往往就是金具零件出现松动，并且杆塔零件出现损坏，最终导致绝缘子出现老化。此外，由于杆塔基础稳固性比较差，其拉线受力不够均匀，导致杆塔、线路以及拉线系统形成弹性系统，在输电线路有振动发生时，其振动频率可能会接近杆塔振动自然频率，从而有共振现象形成。对于横担及吊拉杆而言，在受力情况下出现振动，不但会导致固定螺栓出现松动，并且还会使材料疲劳损伤程度有所增加，尤其是这些材料内容有问题出现时，很可能会导致折断事故出现，产生较大危害。

2 输电线路微风振动测量方法

在输电线路实际运行过程中，对于悬线夹口位置而言，其导线受力情况相对而言比较复杂，其受力主要包括静拉力以及由此而出现的下层股线受到上层股线所产生压力，另外，在出现风振的情况下而造成交变弯曲应力出现，同时对于不同股线间想接触部位而言，由于反复弯曲会造成有切向力产生。

对于输电线路导线而言，由于有层间及股间滑移情况存在，因而线股所受到动完应力相对而言也就有所减小。然而，由于导线滑移动受到各个方面因素影响，并且这些因素之间也会产生相互影响，最终会导致滑移表现出非线性特点，导致其对动弯应变所产生影响也比较复杂。在实际测量过程中，若不对导线滑移进行考虑，将其作为刚体对待，则对于中心线至最外层股线边缘之间的相关距离而言，其应当为导线半径，若对股线之间摩擦不进行考虑，则中心线至最外层股线边缘之间距离应当选择线股半径。在实际计算过程中，这两种情况均会导致一定偏差出现，要因而将系数k引入，在此基础上可对线路微风振动情况进行更加准确计算。

3 微风振动监测终端设计

3.1 系统结构设计

对微风振动监测终端而言，其主要作用就是监测夹头弯曲幅度，因而在系统中的主要设备就是悬臂梁式传感器。在传感器经过校准之后可在线夹上进行固定，另外一段与滚轮连接，该滚轮与导线之间接触十分严密，从而可使导线在发生振动情况下传感器也出现相应变化。导线上有圆柱状仪器外壳，该外壳由线夹进行支撑，其组成主要包括微处理器、电子电路以及电源与射频通信单元。射频天线在仪器外壳表面进行安装，从而可使仪器传输能力得以增加。

3.2 硬件电路设计

在监测终端中硬件电路属于十分重要的组成部分，其构成主要包括五个部分内容，即传感器与信号采集单元，还包括数据处理单元，此外还有电源模块与RF无线通信模块。对于该监测终端而言，在实际运行及工作过程中，在测量导线完全幅度方面所利用的主要就是悬臂梁式传感器。在监测终端系统中，传感器与导线两者间严密接触，在导线有弯曲情况出现时，在传感器中必可避免地会出现一定挠度变化，在利用自身应力的基础上，传感器可判断弯曲幅度，从而可将导线弯曲的实际幅度获得。对于悬臂梁式传感器而言，其技术参数主要包括内容如下：其幅度测量范围在0-3mm之间，其频率测量范围在0-160Hz之间，在实际工作中的温度范围为-40℃-85℃之间，在频率综合误差在5%之内，温度对于灵敏度影响在0.02%之内，并且对于零点影响在0.02%之内。

对于监测终端而言，由于其在导线上进行安装，选择电池供电方式，对于设备功耗具有一定要求，不可过大，在遵循这一指导原则的基础上，监测终端的中处理器为F1611单片机，并且利用负载开关对传感器以及射频芯片供电进行控制。在装置对相关处理数据进行采集过程中，将传感器电源打开，在发送数据时将射频芯片电源打开，在数据采集以及数据发送完成之后，则会转变为低功耗模式。通过实践应用及相关实际研究而言，在全速工作状态下，监测终端的总电流可达到15mA，在休眠状态下其总电流可达到0.2mA，这一低功耗要求相符，因而在实际应用过程中可得到比较理想的效果，能够较好对微风振动情况进行监测，为更好保证输电线路的较好运行奠定基础。

4 结语

在输电线路实际运行过程中，微风振动已经逐渐成为影响线路正常运行的一项因素，会有较大危害产生。因而，在输电线路实际运行过程中，相关工作人员应当对微风振动问题加强注意，对在线监测系统及技术进行较好应用，从而更好监测微风振动情况，避免输电线路正常运行受到影响。

参考文献

[1]马淑玲，裴跃武.架空输电线路微风振动在线监测技术[J].河南科技，2013（18）.

[2]刘敏，张先勇.输电线路微风振动在线监测系统的设计与实现[J].自动化与信息工程，2012（06）.

[3]黄新波，赵隆，舒佳，吉树亮，张亚维.输电线路导线微风振动在线监测技术[J].高电压技术，2012（08）.

作者简介

李克明（1984-），男，山东省泰安市人。大学本科学历。高级工程师。研究方向为电网安全。

作者单位

输电线路监测篇4

【关键词】电力；线路监测；安全检查

1 电力系统中输电线路监测及检查的意义

由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统称为电力系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。

电网事业的飞速进步带动了电力行业的发展，输电线路实行监测和检修也是非常必要的，这将是电力行业实现科技化、现代的化必经之路。在线、远程监控技术的应用、多功能仪器设备的应用都将不断推动电力行业向前发展。监测和检查工作不能盲目、草率、必须有经过严格培训的专业人员来操作，它也能够实现减员增效的效果。电力系统的安全畅通运行也能够节省电力企业不必要的维修费用，整个系统的良好运行也是保证人民、国家生命、财产安全的重要手段，必将带动企业的经济效益和社会效益。

2 输电线路的监测

2.1 输电线路动态增容的监测

在我国，经济和文化发达地区的用电量明显高于其它地区，用电高峰期的用电限制问题非常严重，很多电力系统的输电线路都存在着电力输送容量受限制的制约。在酷暑严寒等高温、低温气象条件下，输电线路的导线极易发生损坏，此次，必须要建立动态增容检测系统，根据数学中的建模计算出导线的最大电容量，对输电线路的温度，张力以及环境温度、湿度、气压、风速等进行严密的监测，必须建立一套完整的输电线路动态增容监测系统。

输电线路动态增容监测包括气象监测、导线温度监测和导线拉力监测等。气象监测是通过实时监测运行中电力系统输电线路的天气条件和气象环境。如光照、风速、雨雪、阴晴、是否发生冰雹等状态。所有的气象监测设备和高压的输电线路没有直接的接触，削弱了监测设备受高压影响的程度。需要注意的是，每隔一段时间都要对风速计量仪表进行校准，因为整个气象监测系统非常容易受到风速计量仪表精确度的干扰。导线温度监测是利用导线的热导方程和温度测量设备测得的基础数据进行计算，得到最大载流量。监测好操作、计算简便。需要引起注意的是随着线路距离的拉开，导线与风向的夹角会有较大的变化。

2.2 输电线路的施工弧垂观测

弧垂是指输电线路悬挂曲线内的任意一点到两个支撑悬挂物间的距离，架空的输电线路架设是利用杆塔等支撑物将导线悬挂在支撑物之间，时间长了悬挂点间就容易松弛，出线弧垂现象。

输电线路弧垂的监测方法主要有两种：等长法和角度法。等长法主要是把弧垂板绑定在观测档的第2基杆上，绑定顺序是先绑比较高的杆塔，后绑低处的，观测原理是三点一线原理。观察者站立的位置应该在弧垂板与观察杆塔在同一个面上。这样做既能避免虚光现象，又能增加观测准确度。角度法是指确定好观测杆塔后，查出观测点杆塔行将要观测的挂线横担高度定义为h1，测量仪测得得天顶角90°时，测量仪器高度定义为h2，横担至滑轮槽高度定义为h3，根据公式a=h1-h2-h3，计算出仪器到滑轮槽的高度a，来提高监测的准确性。

3 输电线路的检查要点

3.1 输电线路的检修模式

科学的输电线路检修模式是变线为点，输电线路的检修要求检修人员熟练掌握电力知识，懂得在线和离线检修方式。输电线路检修原则为首先要选择好交通方便便于维修的线路，选择质量优异，售后保障好的检测设备；其次，要考虑一旦整个电力系统跳闸后对系统运行安全影响相对较小的输电线路；再次，要选择绝缘端子老化率小于3‰，且绝缘爬距满足国家电力行业标准的线路。

1）绝缘子检测有在线、离线检测，具体分为分布电压和零值电阻检测。检测周期为：连续4年为2‰～3‰的老化率的，每两年一次；连续4年在2‰以内的老化率的，每4年一次，不能超过5次；2）跨越物监测要根据巡视线路状态及时修正被跨越物地点、位置、与电力和通讯线的交叉角、距离；3）雷电监测：认真分析雷电系统显示的基础数据，如雷密度、雷电日、时间、电流强度等；4）导地线和金具监测：采用，红外线监测导地线、连接金具的温度值；5）杆塔监测：监测内容包括杆塔倾斜度、挠曲度、砼杆裂纹、铁件腐蚀、杆塔和拉盘基础位移值、基础冲刷情况等。输电线路的检修工作复杂而突变，专业人员一定要耐心检修，不能放过丝毫漏洞，确保电力系统的顺畅、安全运行。

3.2 架空输电线路的检修

线路检修完全按照国家和地方的相关规范来执行，定期检查、维护。主要规范有：1）《设备状态检修管理规定（试行）》；2）《输变电设备风险评估导则（试行）》；3）《输变电设备状态检修辅助决策系统建设技术原则（试行）》；4）《输变电设备状态检修工作验收细则》；5）《输变电设备状态检修试验规程》；6）《输变电设备在线监测系统管理规范》；7）《输变电设备状态检修绩效评估标准》；8）《输变电设备在线监测系统技术导则》。

绝缘检修主要是缘子瓷质端子的清洁，据国家相关监测污染区域的划分标准，Ⅱ级以上污区设备可以免除清扫，环境清洁度达标，减少了绝缘端子检修的工作量。0I级污区35 kV设备检修要配合2.4cm/kV，Ⅲ级的66 kV设备配合2.1cm/kV；Ⅲ级以上的污区：110kV～220kV绝缘检修配备为1.78cm/kV。此外的电气连接检修一般是通过红外监测技术辅助，金属检测一般还是通过专业的人工定期巡视、排查来完成的。

3.3 输电线路的防雷监测

我国输电线路的防雷监测技术已经达到了领先水平，主要是对外电源的改善和避雷装置的选择。可以采用更换电路中的零值瓷瓶，在保证对地距离足够的条件下对所有的杆塔增添绝缘子，这样可以明显改善输电线路中的绝缘即接地水平。早前电力行业一般用瓷制外套的避雷器，易爆炸，重量大，施工不方便，碎片影响绝缘端子的接地性能。

输电线路施工一般有如下几个步骤：1）施工方案、计划的确定、审批；2）施工技术资料的编制、交底；3）挂绝缘端子；4）放导引绳；5）放线；6）紧线；7）附件安装。每个步骤都要经过质检员的严密检查合格后方可进行施工的下一个步骤。质检部门要建立质量检查报告、质量周报、月报及月质量趋势图，及时记录监测和检查中发现的问题，并汇报项目管理者，然后由管理者尽快指派人员修复问题。项目管理者还要在项目立项时明确项目需求，避免需求的不必要变更，严格控制项目质量。同时，在项目初期要制定进度计划和质量保证计划，项目的执行参考制定好的计划。施工人员一定要有专业的电工证才能上岗，上岗后要经过严格的实践培训，才能让其进行动手操作，检修过程中要强调电力安全意识和自我保护意识，防止意外发生。

5 结论

输电线路监测篇5

要】输电线路，作为我国智能电网的主要构成部分，输电线路能否安全的运行，对一个企业、地区、甚至对国家的发展都有着深远的影响。随着全球环境的不断的变化，各种极端的天气，在我国出现的次数越来越多，而这些极端天气往往会给输电线路的正常输电，带来很大的负面影响。输电导线的断线、输电线路塔的倒塌等等众多的因素，都会给我们造成重大的经济损失，并且严重的威胁着我国输电线路的安全的运行。为了确保输电线路能够安全的运行，在线监测系统技术在智能电网中的运用，有效的缓解了输电线路在运行中遇到的安全问题。

【关键词】在线监测；应用；管理研究

一、输电线路在线监测系统中的应用

输电线路监测系统可以大致分为10个不同的监测系统分别是：输电线路微风振动监测系统、输电线路风偏监测系统、输电线路等值覆冰厚度监测系统、输电线路杆塔倾斜监测系统、输电线路图像视频监控系统、输电线路气象监测系统、输电线路导线温度监测系统、输电线路导线舞动监测系统、输电线路现场污秽度监测系统、输电线路导线弧垂监测系统等10个小的系统。

1、输电线路微风振动监测系统

输电线路微风振动监测系统，主要是通过对导地线，在微风中的振动幅率，振动频率和一些其他的参数，通过对数据的分析和判断，来预测导地线的使用时间的长短，根据对数据的掌握，为突发的状况作出及时的检修和预防，避免导地线的断线情况的产生。

2、输电线路风偏监测系统

风偏，就是在一定风速下，所引起的悬垂绝缘子串和导线，与竖直方向所成的偏差角度。输电线路风偏监测系统，可以及时的了解风偏的信息，也可以给线路对与抵御强风能力的大小，做出合理的依据，当因风的原因，形成风偏而造成放电的时候，可以给这一事故点有效的快速的定位，对与事故的及时抢修与处理，带来了很大的方便。

3、输电线路等值覆冰厚度监测系统

对于输电线路覆冰的检测，是综合温度、湿度、风向等众多因素的结合分析。覆冰，2008年南方的那场灾害，让我们记忆犹新，因此，输电线路的有无结冰的可能，对输电线路的安全运行，有着至深的影响。输电线路等值覆冰厚度监测系统，为输电线路的及时预警，起到了完全的保障作用。

4、输电线路杆塔倾斜监测系统

输电线路杆塔倾斜监测系统，可以对杆塔的纵向和横向的倾斜，进行有效的监测，以避免，当杆塔倾斜角度过大的时候，带的杆塔倒塌所造成的损失。这一监测系统的运用，可以通过所得来的数据，进行判断分析，对杆塔的倾斜做出有效的及时的预警和预防。

5、输电线路图像视频监控系统

通过安装探头、GPRS等视频或者图像的方法，来实现对输电线路自身和周围环境的有效的全方位监控。这一方法的运用，可以大幅度的减少，巡线人员的劳动强度，提高巡线率，和线路的检修效率，使输电线路可以更好更快更安全的运行。

6、输电线路气象监测系统

气象环境的变化，每年给输电线路总是带来很多不可估量的损失和麻烦，这样对于气象的监测与掌握情况，就可以直接的影响，输电线路的正常安全的运行。对于气象的监测，包括风速、气温、空气湿度、气压、光照强度、风向等等众多的参数，并通过对这些数据的分析，就可以初步的掌握，现场的气象状态和环境的状况。

7、输电线路导线温度监测系统

对于输电线路导线的温度的测量，是通过直接接触的测量方法，通过无线信号发送到，输电线路运行维护单位，为他们对于线路的检修，提供合理的依据。并为输电线路导线的安全，提供了有利的保障。

8、输电线路导线舞动监测系统

输电线路导线舞动的原因，是因为风对于导线的影响。导线的舞动，会带来很大的影响，像大面积跳闸和大面积停电，都会给人民日常生活生产，带来很大的不便。同时导线的舞动也会给绝缘子、金具带来严重的损坏，对电网的安全运行带来了很大的影响。输电线路导线舞动监测系统，可以通过数据、图像等参数和数据，对导线的初期舞动预警，并由工作人员采取相应的保护措施，避免事故的发生。

9、输电线路现场污秽度监测系统

输电线路现场污秽系统，主要是监测输电线路的运行情况、对输电设备的运行状况做出判断。它主要是对输电线路的所能发生的各种状况，进行监控。通过各种数据、图像、视频等，来判断现场设备的运行状况，并在输电线路发生事故时，能够及时的对各种状况及时的抢修，保障电力的有效供应。

10、输电线路导线弧垂监测系统

导线的弧垂是威胁输电线路安全运行的一个最重要的因素之一。这种现象，往往会造成跳闸，导线断裂等众多的严重后果。今年来这样的事故，在我国时常发生，给电网的完全运行带来了很大的危害，给群众的生产生活带来了很大的不便与损失。而输电线路导线弧垂系统的运用，可以对导线的弧垂现象，给予及时的监测与预警，通过有效及时的预防手段，把事故发生率减少到最低。

二、输电线路在线监测系统的管理

输电线路在线监测系统的应用，为输电线路在运行上的安全，起到了有效的保护和预防的作用。输电线路在线监测系统有很重要的作用，但是对于输电线路在线监测系统的保护与合理的管理也是工作中的重要环节。如何有效的来保护和管理输电线路在线监测系统的有效运行，对着输电线路的安全运行有着很大的意义。

1、建立完善的管理体制

对于输电线路在线监测系统，这一有着重要作用的系统管理，必须有着严格的管理手段与方法。确保这一体制能够合理的并且有效的运行。只有管理制度的明确，才能够使得在线监测系统的合理运行，才能保证输电线路的安全，才能保证电力供应的持续性。

2、建立快速的应急方案

输电线路的故障发生，是不规律的活动，而这就要求在线监测系统的全天的运行，因为事故的发生是随机的时间、随机的地点，所以，维修工作能否快速的进行，维修人员能否快速的到位，就体现了一个地方对于应急措施的相应程度。所以只有建立快速的应急反应方案，才能够使得输电线路在线系统，在发生故障的时候，得到有效的快速抢修，用以来保证对输电线的监测，从而保证供电的正常进行。

3、建立有效的检查部门

对输电线路在线监测系统的检查，要定期的进行，只有输电线路在线监测系统的正常工作，才能够对输电线路的能否正常工作和预警的及时，只有这样才能减少事故的发生，做到防范于未然。所以，对于在线监测系统的管理，定期的检修与检查是不可或缺的环节，对输电线路运行做出有效的监测与预警。

参考文献

输电线路监测篇6

关键词：输电线路；闪络电流；绝缘子；无线网络；在线监测

作者简介：董京胜（1968-），男，北京人，北京市电力公司昌平供电公司，助理工程师；李干（1988-），男，河南商丘人，北京市电力公司昌平供电公司，工程师。（北京　102200）

中图分类号：TM75?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）36-0152-02

高压输电线路中绝缘故障引起的断电次数较多，而输电线路的绝缘子是高压网络中绝缘的薄弱环节。[1]绝缘子长期暴露在空气中，并长期工作在骤冷骤热、强电场、风吹雨打、潮湿、污秽物（酸、臭氧、灰尘等）的恶劣环境中，易出现绝缘强度降低、内部裂纹和污闪等故障。据统计，国内110kV以上的线路大多数都发生了不明原因的闪络，造成了输电线路绝缘性能下降，导致了重合闸动作失效，其所占电力系统故障的比例高达22%，对电力系统的稳定性有很大影响，引起了国内外的广泛关注。[2-5]传统的监测方法包括：离线的盐密度监测法、绝缘电阻测定法、分布电压测定法、交流耐压法等，以往的都是定时检修方法，工作量较大、测量精度不够高，不能实时在线监测绝缘子的状态，无实施细则，具有一定的盲目性。[6]

随着科技的发展，市场上也出现了绝缘子闪络的在线监测产品，大多数产品采用监测绝缘子的泄漏电流的方法判断绝缘子闪络，利用GSM、CDMA、GPRS等卫星通信网络实现了绝缘子在线监测，然而这类型监测设备成本较高，后期维护价格更是昂贵，未能大范围的推广应用。因此，探讨高压输电线路上绝缘子闪络在线监测技术，是解决该问题的有效方法之一。本文提出了一种基于无线自组网的绝缘子在线监测系统，在某些程度上大大降低了设备运行和维护的成本，实现了输电线路绝缘子全范围的在线监测，能够迅速确定绝缘子的故障位置，大大提高了检修工人的工作效率。

一、在线监测系统的设计

高压输电线路绝缘子闪络在线监测系统由闪络电流传感器、信号处理单元、太阳能供电单元、无线通信网络单元组成，如图1所示。太阳能充电储能系统保证了监测设备能够长时间运行，无线网络实现了故障发生时能够及时通知工作人员故障的原因及地点。

绝缘子发生闪络故障时，发生绝缘子击穿，引起电力系统对地的工频续流，造成短时间的工频接地故障。输电线路接地杆塔流过较大的工频续流，能产生一个工频交流电磁场。本文提出的监测系统利用电感线圈直接测量工频电磁场来识别绝缘子是否发生闪络。这种故障定位方法简单、可靠，而且不依赖于任何测距算法，原理上没有故障定位误差。一旦发生故障，监测装置会主动唤醒周边的其他监测装置，并发送故障数据信息，然后数据信息以“手牵手”接力的方式传送到数据汇集单元，最后汇聚节点通过GPRS网关传输到监控中心。如果中间某一个监测单元因故障不能实现“手牵手”通信链路，则监测单元会自动搜索周围其他良好的监测单元，通信单元的冗余度提高了监测系统通信网络的可靠性和稳定性。监控中心分析上传的数据以直观的方式反馈给用户，同时将数据保存或者打出报表。

输电线路上获取能源成本较高且安装复杂，本文提出的系统采用Atmel公司的低功耗atmega8单片机、TI公司低功耗传输网络芯片CC1101以及无源闪络电流传感器，降低了系统整体的能耗，监测设备在无光照或光照强度不够时不能对监测设备的电池进行充电，电池自身电量可以使监测设备工作4个月，当阳光充足的时候，太阳能对蓄电池充电，连续8个小时可以充满电，保障了系统供电的可靠性。

二、信号调理处理设计

输电线路存在大量的谐波和电晕现象，监测装置在这种强磁场高电压干扰下，易造成传感器信号的失真。滤除高次谐波、提取工频50Hz的工频信号为绝缘子在线监测系统提供了一定的科学数据，为识别和判断绝缘子闪络提供了可靠的保证。为了尽可能多的获取信号中真实的数据和减少CPU处理数据的负担，本文采用 Butterworth有源低通模拟滤波器滤除信号中的300Hz以上的信号成分，如图2所示。滤波器是通过RC滤波电路和相同比例放大电路的压控电压源二阶低通滤波电路来实现的，该电路的小信号分析结果如图3所示，具有良好的滤波效果，达到了现场环境的要求。

为了提高监测系统的灵敏度，将滤波后的低频信号进行10倍放大，再利用运放开环电路实现了电压比较器功能，通过调节可调电阻提供的参考电位可以改变故障电流的整定值。当发生故障时，传感器耦合的信号经过滤波、放大后与故障电流整定值比较输出高电平，触发MCU外部中断0唤醒单片机，比较器输出波形如图4所示，图4中正弦信号是闪络电流传感器测量的信号，直流为故障电流整定值，通过调节可调电阻比例值改变故障电流整定值，方波信号是传感器测量信号和整定值比较的结果，可将输出信号传给MCU。单片机经过计算分析故障电流，通过无线传输模块传送到终端服务器，以便工作人员能够准确确定闪络电流发生的位置，尽快检修绝缘子恢复供电。

三、无线通信网络设计

随着无线传感网络技术和Zigbee技术的发展，大量传感器网络通过自组网方式构成星型、网状、环形等多种网络拓扑结构，各种网络结构均包括路由节点、协调节点、设备终端节点，其中路由节点、协调节点要求一直或者间歇处于接收状态并要求实时供电，终端节点可以处于休眠或者待机状态。而电力系统输电线路属于链状结构，要求各个节点都要完成路由节点、终端节点、协调节点的功能，且节点要求低功耗、低成本，因此，Zigbee技术不能完全移植到输电线路绝缘子的在线监测系统。本文针对输电线路在线监测自身特点提出了一种新型的无线传感网络，能够实现实时监测输电线路绝缘子闪络，如图5所示。

无线收发芯片CC1101是一种低成本、低功耗、无需申请频点、传输可靠、支持无线传感网络技术的单片可编程UHF收发芯片。其工作频段灵活，可以设定在315MHz、433MHz、868MHz和915MHz的ISM工业科学、医疗和SRD频段。CC1101收发器集成了一个可配置的调制调解器，其可编程数据的传输速率可达500kBaud。无线收发空旷的传输距离达300～500m，且该模块具有无线远程唤醒功能，支持低功率电磁波激活功能，利用该模块的无线唤醒特性可以方便的实现自组网、低功耗的功能。[7]

在输电线路无故障状态下，各个闪络电流监测设备处于休眠状态，功耗小于50uA。现假设7号杆塔发生绝缘子闪络，有工频续流流过杆塔，此时监测设备检测到电流产生的工频磁场，触发和唤醒MCU，单片机通过数字信号分析处理，判断是否是由于绝缘子闪络造成的故障，如果判断为绝缘子闪络，唤醒该监测设备的无线通信模块，该模块发射低功率的电磁波唤醒周边的3、5、6、8节点，按照预先设定的模式将故障信息发送到3号节点，CC1101带有硬件地址检测功能，5、6、8节点由于地址不匹配忽略收到的数据。如果3节点出现故障不能自组网，7号节点依次将数据发送到5、6、8节点，直到收到对方的应答，表示信道良好。这样在某种程度上大大降低了网络的盲点，当数据传输到汇聚节点时，通过GPRS模块将数据传输到终端服务器，实际运行中可以每间隔10～30公里加装一个GPRS模块，降低了设备维护和运行的成本。绝缘子在线监测设备具有硬件自检功能，当发现监测设备电池电量低时，相邻的监测设备通知服务器及时更换该节点，以保证监测设备无线自组网的健壮性和可靠性。

四、结论

第一，绝缘子闪络的在线监测系统可以及时掌握绝缘子的运行状况，实现了状态检修，节约了成本也提高了工作人员的工作效率。

第二，绝缘子在线监测设备采用了低功耗的MCU和无线射频模块，同时利用无线唤醒特性和太阳能充电储能系统，降低了监测设备的功耗和保证了工作电源的可靠性，实现了绝缘子实时在线监测，提高了电力系统供电的可靠性。

第三，监测设备具有数据远传功能，解决了长距离信号采集传输的问题，同时也降低了设备和后期维护的成本，实现了全范围、低成本的绝缘子在线监测系统。

参考文献：

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[2]顾乐观，孙才新.电力系统的污秽绝缘[M].重庆：重庆大学出版社，

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[6]陶元忠，包建强.输电线路绝缘子运行技术手册[M].北京：中国电力出版社，2003.

[7]CC1101 Single-Chip Low Cost Low Power RF-Transceiver Datasheet[Z].

输电线路监测篇7

关键词：山区输电线路；不等高基础；不均匀沉降；水平位移；无线自动化监测 文献标识码：A

中图分类号：TM76 文章编号：1009-2374（2015）36-0125-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.36.062

上拨和抗倾覆稳定性是杆塔基础设计的控制条件，在山区斜坡地形条件下基础边坡的最小保护距离也应满足杆塔荷载要求，但山区输电线路杆塔基础易受地质灾害的影响，塔位边坡的局部滑塌导致设计的临坡基础变为斜坡基础，基础有效抗拔深度和最小边坡保护距离减小，严重减弱了塔基地基土水平抗力、降低了基础的拔承载力，从而导致水平位移及不均匀沉降在基础中出现，在这过程中给塔身构件带来了附加应力，产生了许多安全隐患。当前，国内主要通过采用人工定期巡视的方式对线路进行巡查，从而使输电线路可以正常运行。但因为输电线路杆塔在山区一般都位于其地形险要，地势复杂的山顶或半山腰，在人工定期巡视过程中不能及时了解基础变形的具体状况，相应的加固措施不能及时有效地落实，给工作造成诸多不便。

杆塔基础的不均匀沉降、位移及导线覆冰等均可引起杆塔的倾斜，其倾斜度可以通过安装杆塔倾斜传感器来进行监测，这种方法并不能对杆塔基础进行直接监控，而是要对监测结果进行分析，查找引起杆塔的倾斜的原因后，再采取诸如塔位边坡治理、基础充填与置换塔位、平推复位等不同的防护措施。基础不均匀沉降的无线自动化监测多采用GPS、位移计、沉降仪及常规静力水准仪方法。GPS价格昂贵且在高压线下影响大，在基础及地形高差较小的地方，通常使用常规静力水准仪就可以满足，但是在输电线路高差较大或在基础不等高进行不均匀沉降观测时，上述方法却难以适用。沉降仪及位移计一般不能安装在杆塔基础上，通常要钻孔进行埋设符合类型的锚头。本文针对山区斜坡地形条件下的输电线路不等高基础，提出了一套不均匀沉降及水平位移的无线监测系统，并应用在广东电网公司韶关供电局坪石电厂至曲江500千伏输电线路的电杆塔。

1 工程背景

韶关供电局坪石电厂至曲江500千伏输电线路的163号输电杆塔基础所在地貌单元为脊坡，边坡非常险峻，岩性为灰黄色强风化混合岩，呈碎块状，局部夹中风化岩块，抗压强度为450kPa，埋深为0.00～8.00m。该塔基四条腿（铁塔基础及塔腿编号以面向线路前进方向，顺时针转动为准）均采用挖孔桩基础，基础埋设分别为7530mm、7010mm、7040mm、8025mm，桩身混凝土强度不低于设计值C20。基础施工于2009年4月9日完成，2009年5月25日立塔。呼称高48m，塔全高74.4m。施工完成时测量的Ⅰ-Ⅱ顶面高差为4005m、Ⅱ-Ⅲ顶面高差为6003mm、Ⅲ-Ⅳ顶面高差为0mm、Ⅳ-Ⅰ腿顶面高差为2mm。

腿砌挡土墙位置为Ⅲ、Ⅳ。因边坡滑移导致Ⅲ腿前方挡土墙出现倒塌以及基础上方出现2m左右的悬空，因此对其边坡进行了锚固加固处理。

2 监测方法

2.1 桩顶不均匀沉降监测

桩顶不均匀沉降采用振弦式微压传感器量测，四个桩体顶部最大高差达到6m，因此在选择压力传感器时应该考虑其测量的高差变化，选择量程为7m的压力传感器系统。通过一根通液管（粗管）和通气管（细管）将多个压力传感器系统的串联形成不均匀沉降监测系统。为使外界对其系统的影响降低到最小，其内部的储液箱与通液管一端充分相连，同时传感器的通气管又有效地连通干燥管、储液系统，从而构建起了内压自平衡系统，如图1。传感器对温度测值进行修正时，是通过其内置温度传感器来实现的。其内部压力的变化通过一定的换算后又能得出高程的变化，而这种变化的前提是以基准测点的传感器为基准。

在铁塔四条腿所在桩基顶部和基准点位置安装振弦式微压传感器，连接微压传感器与自动数据采集仪，设置采集需要的频率，并对数据进行定时自动采集。基准点则通常为深埋式，使钻机钻至微风化后，深埋钢管。

观测点n沉降量为Sn，当其为正值时表示观测点出现抬升，负值则反之；观测点n的仪器系数为Gn；基准点的仪器系数则为Gref；观测点初始读数为R0n；当前读数为R1n；R1ref为基准点的当前读数；R0ref为基准点n的初始读数。在系统中容器内的水位高于任意测点的前提下，传感器的沉降变形只与基准传感器的高程相关，与容器内的水位变化没有直接关系，各监测点位高程变化值均与基准点位高程变化值求差即可得到各桩顶沉降的绝对变化量。

2.2 桩顶水平位移监测

桩顶水平位移采用双轴倾角计测量。在铁塔四条腿桩顶安装双轴倾角仪，A轴垂直所在塔位边坡，B轴平行所在塔位边坡。倾角计连接到自动数据采集仪，定时自动采集数据。假定桩底不发生水平位移，根据桩长和倾角计所测桩顶倾角变化，即可计算出桩顶的偏移量。

2.3 自动采集系统

数据自动采集采用BGK-MICRO分布式网络测量系统，该系统由安全监测系统软件、测量模块、GPRS通讯模块、电源模块等组成，采用太阳能板加蓄电池供电。

3 监测结果分析

3.1 不均匀沉降

传感器连接到采集箱测量模块，通过通讯模块接入传输网络，由计算机对其进行控制，包括设置监测采集频率、数据接收、在线测量、原始数据报表预览与输出。

如图2所示，2014年2月13日至10月20日，Ⅰ和Ⅱ腿、Ⅲ和Ⅳ腿两组均有较为一致的竖向形变，Ⅰ和Ⅱ腿处于上拔状态；Ⅲ和Ⅳ则先处于上拔状态，后则处于下压状态。Ⅰ腿竖向位移量累计变化为-1.33～10.87mm、Ⅱ腿竖向位移量累计变化为-1.29～12.30mm、Ⅲ腿竖向位移量累计变化为-8.01～13.14mm，Ⅳ腿竖向位移量累计变化为-6.08～8.27mm。从数据中可以看出14.19mm为Ⅱ腿与Ⅲ腿最大高差，其形成13.33m的水平距离，不超过规范要求的最大倾斜度（注：规范要求

3.2 桩顶水平位移

如图3所示，2014年2月25日至10月20日期间，桩顶最大累计水平位移量变化范围为-5.57～3.52m之间（Ⅳ腿），Ⅰ与Ⅳ桩顶向边坡位移，Ⅱ腿向边坡顶位移，Ⅲ腿位移量变化范围为-1.87～1.11mm，变化量较小，可见Ⅲ腿所在塔位边坡加固起到了很好的作用。上述桩顶水平位移量计算的前提是桩底不发生水平位移。但是，如果桩底发生水平位移，意味着塔位边坡不稳定，基础的不均匀沉降会加大，可以通过沉降监测系统反映出来。

4 结语

山区斜坡地在雨季容易发生地质灾害，山体的滑坡或坍塌极大地减弱了输电线路基础的抗拔承载力，使地基水平抗力大大减弱，从而造成了塔基出现水平位移，甚至出现地基不均匀沉降，加重了塔身的负担，导致输电线路杆塔基础无法正常工作。无线自动化安全监测技术的产生能有效地监测基础出现的变化，并采用倾角计量测基础顶部的水平位移，及时有效地掌握动态数据，做好塔基安全防范工作，确保输电线路的安全运行。

参考文献

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[6] 甘宵云.500kV输电线路不均匀沉降基础平推复位[J].江西电力，2009，33（2）.

输电线路监测篇8

关键词：物联网；输电线路；智能监测

中图分类号： TM621 文献标识码： A

在物联网与各种事物整合的网络中，中心计算机群依靠其超强的运算能力，能够整合网络内的机器设备、基础设施和人员，并能够进行实时的管理和控制。在此基础上，人类社会的生产和生活将达到“智能化”状态，实现更加精细和动态的管理，不断提高劳动生产力水平和资源利用效率，改善人与自然的关系。物联网在输电线路的智能监测系统中也起着至关重要的作用。

1 电力物联网技术

电力物联网的总体框架包括应用层、网络层和感知层，具体内容包括：

（1）感知层。 在输电、变电和配电的各个环节中的各类 电力设备上安装电子标签（RFID）、智能传感器、二维码、红外感应器和激光扫描仪等信息感知设备，将所有变压器、开关、线路、杆塔、电表、车辆等电力设备构成一个相互联接的大网络，通过建立统一的感知信息模型将各类电网设备数据发送到汇聚控制器，经过物联网网关将数据统一存储到电力内网。

（2）网络层。 更为安全可靠地将信息传输至应用层，建 立高性能的“终端接入通信网络”，制定网络层“统一通信规约”，兼容各种传输模式（如：光纤、电力线载波、无线通信等多种方式的传输）。

（3）应用层。 实现更深层次的资源共享和应用融合，通过数据模型标准化、接口标准化、服务组件化等改进实现数据集中存储、业务集中部署，将应用系统由部门级、业务级推向企业级转变。

2 基于主元分析的在线监测技术

主元分析方法将研究对象投影到两个不相关的垂直空间： 主元空间和残差空间 （主元空间和残差空间统称为潜空间）。

2.1 基于物联网技术和主元分析方法的输电线路故障在线监测系统

基于主元分析的输电线路故障在线监测系统主要包括输电线路设备监测单元，转发基站和数据处理中心三个部分。

2.1.1 感知层

感知层的主要任务是广泛收集电力设备的各种实时数据，按照统一的信息模型将收集的数据发送到汇聚控制器。 采集地线、导线、绝缘子以及杆塔上的监控变量值，并将实时数据发送到汇聚控制器。 感知层是由不同功能的传感测量装置组成，包括安装在地线、导线、绝缘子以及杆塔上的在线监测智能传感器，通过无线通信接口与汇聚控制器进行数据通信。智能传感器单元能采用统一的信息模型进行自检、 测量、采集， 并将实时数据传输到汇聚控制器， 然后通过 GPRS/GSM/CDMA 等通信网络将实时数据传输到电力内网。

采用无线传感器网络技术，无线传感器网络通常由大量具有感知、计算及无线通信能力的微小节点组成，其目的是监视环境而非通信。传感器节点部署在要监视的区域中，采集指定的环境参数，并将数据发送到汇聚节点供分析。无线传感器网络的优势：通过在物理环境中部署大量廉价的智能传感器节点，可以获得长时间、近距离、高分辨率的环境数据，这是传统监视设备无法得到的；传感器节点的计算和存储能力允许节点执行数据过滤、数据压缩等操作，也可以执行一些应用特定的处理任务；节点之间的通信能力允许节点之间协同完成更复杂的任务，如目标跟踪；通过任务的重新分配可以改变传感器网络的用途。

2.1.2 网络层

网络层的主要任务是将从感知层传输上来的电力设备信息通过统一的通信规约将数据安全传输值电力内网， 供各类业务调用。 网络层通过各种不同的传输模式采用统一的通信规约将感知层实时采集的输电线路参数通过无线通信网络传送到数据处理中心。 汇聚控制器一般安装在杆塔上，完成数据转发的功能，同时集中处理若干智能传感器的数据，完成各类电网设备参数数据的收发。 汇聚控制器一般采用低功耗微处理器平台， 集成无线传感器网络技术及 GPRS/GSM/CDMA 等无线远程通信技术将实时数据传输到电力内网。 同时汇聚控制器可以对监测单元发送来的数据进行预处理、存储、初步分析，最后发送至应用层。

2.1.3 应用层

应用层的主要任务是将从网络层传输上来的数据进行预处理， 统一存储， 最后进行统计分析判断线路是否有故障发生。 应用层通过分析处理网络层实时传输的数据，通过海量数据建模，将实时数据投影到正常工况模型上，同时构造监测统计变量，将实时分析结果与正常工况模型比较判断，最终判断输电线路是否有故障发生， 及早发现事故隐患并及时予以排除始终保障线路以良好状态可靠运行。

2.2标识系统设计

在明确编码系统的架构和功能需求的基础上，考虑到投资少、效益最大化等因素，面向某省级电网公司，构建输变电设备物联网中的编码标识系统。

设备标识码的应用模式分为在线应用和现场应用。在线应用过程包括：①智能传感器读取标签中的设备标识码以及设备的状态信息；②采取有线＋无线的混合通信模式上传信息（其中，设备标识码上传至数据中心，实时信息上传至全景信息集成平台，若有需要则备份到数据中心）；③上传至数据中心的设备标识码，经过物联网中间件———基于局部过滤器和全局过滤器的数据清洗机制和基于复杂事件处理的RFID数据处理模型来滤除不可靠数据、冗余数据，保证数据的准确性、精简性和时序性；④以设备标识码作为指针，可在相应的数据库中找到所需信息，继而完成历史信息的定位、获取；⑤将实时信息和历史信息上传至全景信息集成平台，继而完成数据的并行处理、数据挖掘、分类整合和交互共享，最终实现输变电设备的全景信息感知、智能监测与管理、状态评估等。

2.3 基于物联网技术和主元分析方法的输电线路在线监测结果分析

基于物联网技术和主元分析的输电线路在线监测系统通过在输电线路上部署各类传感器获取各类设备的实时数据，本文选取 8 个输电线路设备参数包括：导线拉力、输电线路高压侧温度、输电线路低压侧温度）、接地电阻、导线对地距离，导线舞动频率、铁塔杆件应力和绝缘子风偏。 通过将 8 个输电线路设备参数的实时数据通过感知层和网络层传输到应用层，然后采用主元分析方法对实时数据进行建模分析，判断输电线路是否有故障发生。

2.3.1 输电线路正常工况建模

收集输电线路设备正常工况下的历史数据， 采用主元分析方法提取正常工况下的主元空间和残差空间， 同时选取合适的主元空间维度，建立输电线路正常工况的统计模型，模型参数包括主元特征向量、主元特征值、统计变量（T2和 SPE）和统计变量的阀值。

2.3.2 基于物联网技术和主元分析方法的输电线路在线监测

在感知层通过感知设备将 8 个设备参数传输到汇聚控制器， 然后通过网络层的统一通讯规约将实时数据发送到电力内网应用中心。 通过将实时数据投影到正常设备运行统计模型中，实时计算统计变量（T2和 SPE）在线运行值，然后将实时计算的统计变量值与阀值比较，若统计变量（T2和 SPE）有一项超过阀值，则表示线路设备有故障发生，反之则输电线路运行正常。

3 结 论

在线监测是保障电网安全运行和提高电网输送能力的重要手段。 由于输电线路的设备安全问题大多无法通过肉眼发现，因此迫切需要构建故障在线监测系统。 物联网技术通过部

署大量感知设备（如：智能传感器、电子标签、RFID 模块等）将输电线路所有关键设备参数纳入监控范围， 通过在感知层建立统一的信息模型，兼容不同厂商的数据感知格式，通过汇聚控制器的数据预处理和存储后， 将数据通过统一的通信规约将数据传输到电力内网， 在应用层采用主元分析方法对实时监测数据进行数据分析，通过设定合适的报警阈值，判断输电线路是否有故障发生。 本文的研究并未涉及物联网统一信息模型和统一通信规约的研究， 下一步的研究主要集中在研究适合输电线路设备参数感知的统一信息模型的获得。

参考文献

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