LabVIEW软件的输电线路覆冰舞动灾害在线监测系统探究

LabVIEW软件的输电线路覆冰舞动灾害在线监测系统探究

孙利聪

孙利聪

（国网忻州供电公司输电运检室）

摘要：输电线路覆冰舞动是目前高压电网在运行中所面临的一个灾难性问题，由于其受气候、地形等因素直接影响且产生机理复杂，很难对覆冰舞动灾害做出准确预防，一旦线路覆冰发生舞动，将会引起倒塔、折塔、断线等事故。在我国，线路巡视主要由人工现场观测来实现，而覆冰大多是产生在地域荒凉、交通不便的地区，人工巡视难度大。因此，研发一种可以对输电线路覆冰舞动情况进行在线监测的系统是十分必要的，这对于输电线路安全稳定运行具有重要实际意义。

关键词：输电线路；覆冰舞动；LabVIEW；监测系统

1覆冰舞动灾害在线监控系统框架

本监测系统框架设计主要侧重于输电线路覆冰舞动监测，其整个系统工作流程如图1所示。

图1覆冰舞动灾害在线监控系统框架图

输电线路覆冰预警系统是一个实时的线路运行状态监测系统，在杆塔上安装监测传感器用来监测运行线路电测信号如电压、电流、功率以及温度、湿度、风速等环境信号。摄像头用来监测实时的环境情况，监测到的信号通过杆塔安装的无线端传输信号，经由无线收发站向主工作站服务器传输实时监测信号。主工作站服务器对接收到的现场信号进行处理后，一方面通过局域网传送到总控屏与用户监视器中，另一方面经过电力系统数据网络上传到远程客户端，以满足远程处理要求。

2软硬件设计

2.1软件设计

输电线路覆冰舞动灾害在线监测系统软件的设计是基于LabVIEW软件技术。LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineeringWorkbench）是一种图形化的编程语言的开发环境，广泛地用于工业界、学术界和实验室、研究所，被视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成与满足了GPIB，VXI，RS232和RS485协议的硬件及数据采集卡通信的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP，ActiveX等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件，利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都易于掌握。

2.2硬件设计

本监测系统的硬件设计主要包含数据监测终端模块、数据通信模块、PC工作站和通信通道的设计。

数据监测终端放置在输电线路，其主要功能在于监测实际运行中的电气量，包括电压、电流、有功、无功及功率因数。为了满足数据存储容量和通信通道的要求，在平时监测过程中只考虑定时记录及传输，发现异常运行状态时，进行高采样率采样记录原始采样数据，同时，对于舞动的幅值及覆冰厚度也进行实时监测。

覆冰舞动灾害在线监控系统的关键技术有：现场监测终端技术；无线通信技术和工作站后台信号处理显示技术。

2.2.1现场监测终端技术

现场监测终端装置的设计对于覆冰舞动灾害在线监控系统的总体设计至关重要，准确实时的采样数据是系统工作的前提，本文中的现场监测终端系统构成如图2所示。

图2现场监测终端构成框图

2.2.2无线通信技术

3G移动通信技术是一种网络通信技术，称为第三代移动通信（ThirdGenerationMobileCommunication），3G是把无线通信与国际互联网等多媒体通信结合起来的新一代移动通信系统，实现了WAP（WirelessApplicationProtocol，无线应用协议）与Web（超文本信息系统）的结合，提供了高速的无线网络通信和多媒体技术的应用。

2.2.3工作站后台信号处理显示技术

工作站硬件配置：为保证一定的裕度，数据库服务器配置500GB硬盘，2个以太网口。

PC工作站共2台，其中一台放置在机房内，该工作站用作管理员工作站。当工作人员需要对系统进行更新或进行其他操作时，需在该工作站上完成；另一台PC工作站设在会议室内，可根据需要决定是否把会议室的工作站接入大屏幕显示。会议室的PC工作站配置了3G通信模块，现场检修人员需求助值班专家时，专家就进入会议室通过3G视频通话与现场进行沟通。工作站的数据量与数据库服务器中的基本相同，所以同样配置了500GB硬盘，2个以太网口。便携式终端采用平板电脑。平板电脑待机时间长，工作时可以不用插电源，携带和使用方便，能够满足本系统的需求。设计时考虑到目前市场上可供选择的型号，选用了具有256GB的存储空间、配置3G通信模块的产品。数据库服务器和工作站之间的通信采用以太网。为了使便携式终端下载数据和上传数据方便，机房内设置WiFi通信，当需要时便携式终端不用接线即可和主站进行通信，而且WiFi通信相对USB接口速度更快。

工作站软件配置：基于LabVIEW软件的输电线路覆冰舞动灾害在线监测系统，在Windows系统架构上进行监测系统软件的搭建。

3实验验证及现场应用

3.1实验验证

以现有实验室模拟供电线路为例，如图3所示，利用低温试验箱模拟外界运行环境。受实验条件限制，实验室只能提供10kV电源，因此为了和后续实验验证对比，本节的仿真系统采用供电电压为10kV的系统。

在模拟监控系统软件界面中左半部分为现场电压、电流、功率、温度、风速等测量数据的显示，并设有超限报警功能。右半部分是摄像头传输回来的现场视屏信号。在实验室进行测试与模拟控制台的信号对比分析后得出结论，该监控系统能够准确实时的显示现场信号，计安全规定，经过改进McWiLL技术适合在核岛内这样的特殊环境下使用，同时满足核应急计划相关要求。

改进型的McWiLL系统在核电厂中应用的技术方案

McWiLL系统可通过调整天线的功率，将限制区内的天线限制在10mW以内、终端不发射无线电，实现在限制区内接收短信功能；而当终端发射功率在1mW以内，可实现双向通话，通过室分布系统实现信号覆盖，

同时，终端和系统设备配合，可区分限制区和非限制区，终端通过接收基站周期性广播的限制性标识和非限制区标识，判断当前基站是限制区还是非限制区基站，而限制性标识和非限制区标识是通过信号的强度进行区别，信号强度高于限制区信号门限的限制区基站信号，被视为可用的限制区基站，信号强度高于非限制区信号门限的非限制区基站信号，被视为可用的非限制区基站。每个基站是否为限制区或者为非限制区基站，限制区和非限制区信号门限均可用通过网管配置，限制区标识的优先级最高，识别到限制区标识即可认为处于限制区范围内。

终端在收到可用的限制区基站信号后位置更新到限制区基站，终端在没有可用的限制区基站信号时，收到可用的非限制区基站信号后位置更新到非限制区基站，终端在通话过程中从非限制区进入限制区，通话被切断，终端界面提示进入限制区。

改进后的核电厂专用McWiLL系统，对重要仪控、电气设备不会造成电磁干扰，更好地保障了核电厂仪控、电气设备的安全运行。

结束语

McWiLL无线通信系统不仅能够大大提高核电厂工作人员调试、维修等方面的工作效率，避免因无法及时沟通造成的工作延误，同时还能通过无线通信系统基站的搜寻定位功能能够有效防止工作人员走错间隔，正确定位设备位置，降低核电厂的人因事件，满足通讯信号全厂区覆盖的核应急需求。

参考文献

[1]刘兆利.Wi-Fi无线电话系统在AP1000核电站中的应用，电力系统通信,2012.

[2]金怡初.秦山核电站的无线通信设计特点[J].上海：上海电力学院学报，2009:4(25).

[3]江连山.McWiLL技术及其应用[J].电信技术，20075.

[4]李立华.TDSCDMA无线网络技术，人民邮电出版社，2007.