输电线路在线监测装置研制及其通信组网应用

输电线路在线监测装置研制及其通信组网应用

刘颖

国网忻州供电公司  山西忻州  034000

摘要：对输电线路在线监测装置进行研制，同步开展通信组网的应用研究。将输电线路一体化智能监测装置的应用情况进行系统性分析。对分散监测主机间光纤、北斗、GPRS等多种联网系统下信息进行整合。

关键词：输电线路；监测参量；状态监测；一体化智能监测装置；通信组网

引言

随着高压输电工程的快速发展，输电线路运行状态对电网的影响日益突出。通过在线监测装置获取输电线路状态参量，对输电设备的状态评估、维修策略及维修计划具有重要意义[1]。目前，输电线路在线监测装置在电网中已得到了初步应用，与输电线路状态检修相关的静态数据及定期检测获得的测试数据大部分已实现计算机管理。然而，随着电网规模的不断扩大，目前的输电线路监测装置存在分散配置、管理困难，互不关联、信息无法整合、系统庞大及资源浪费等问题，对输电线路实时运行状态的监测越来越困难瞄；同时，输电线路的运行状态和故障信息随着环境和输电线路的运行状况不断的变化，而输电线路大多位于通信能力较弱的地域，无法将监测数据实时送回主站，导致输电线路运行状态和故障隐患的不可预知性与大电网安全稳定运行的矛盾日趋突出。

1输电线路在线检测装置现存问题综述

从输电线路在线监测装置在我国电网系统中的普及程度来看，在线监测装置的应用比例已较为客观，与输电线路状态检修关系较为密切的动/静态数据实时监测与定期获取测试等已经基本实现了全网络计算机管理。由于我国电力事业发展迅速，电网规模的扩展速度给输电线路在线智能监测工作带来了极大的挑战，检测装置配置过于分散、关联度较低、通信信息无法有效整合，以及系统庞大带来的资源浪费等问题，逐渐成为影响输电线路实时运行状态和电网系统发展的重点问题。由于我国输电线路存在相当比例的地域性通信能力差等问题，在线监测数据的实时回传实现难度也较大，导致部分地区输电线路运行状态不稳定性和不可监控风险以及输电装备故障的不可预知性大大增加，直接威胁到电网系统的安全和稳定运行[2]。

2输电线路一体化智能监测装置研究

2.1输电线路监测参量分析

2.1.1输电环境监测

输电环境监测主要负责针对输电线路所处地域的强风、暴雨以及高温等自然气候、气象进行监测。由于我国电网分布极为广阔，为考虑电网安全和布置便捷性，大多数架空输电线路均布置在我国山地地区，该地区具有明显的气候多变特征，强风、暴雨、浓雾等恶劣气象较平原地区更为多见。智能监测装置环境检测需要通过对线路所在区域的环境温度、空气湿度、实时风向（速）以及降水量等参数进行预报、监测和数据传输[3]。

2.1.2绝缘子监测

随着布设时间的增长，输电线路中的绝缘子表面会逐渐堆积越来越多的污秽沉积物。这些污秽沉积物通常来自于大气污染、工业废气、飞尘以及自然界空气中所包含的盐碱等。沉积物中的可溶性盐、酸碱等是导致绝缘子闪络电压降低的主要外来因素。同时，由于山地地区多雾、多露，污秽沉积物在高温湿气候下会发生盐类物质溶解，加快了绝缘子表面电阻值值的降低速度，造成绝缘子放电电压下降显著。这是导致我国输电线路绝缘子污闪事故的绝对诱因。同时，由于绝缘子在输电线路中的物流结构，导致其承受输电导线垂直荷重和水平拉力，自身在长时间工作状态下的物理损伤或破碎风险较大。因此，针对绝缘子进行监测，应主要围绕绝缘子的泄漏电流、拉力和倾角等进行。

2.1.3杆塔监测

输电杆塔的铺设需要综合考虑多种因素，当杆塔必须铺设在不良地质区域如山坡、沙地等时，在自然条件的影响下，杆塔地基具有更加难以预测的不稳定性，倾斜、振动甚至开裂等现象的发生概率激增。同时，由于我国部分杆塔铺设地多在人烟稀少的野外地区，认为的盗窃事件多有发生。为此，针对杆塔的在线实施监测应主要集中在针对杆塔物力状态以及防盗监控等方面。

2.2输电线路在线监测装置设计原则及架构

2.2.1设计原则

输电线路运行状态和故障监测，是综合监测输电导线和杆塔及绝缘子等设备的主要状态参数，为输电线路状态检修提供重要的依据。①监测参数，在绝缘或者杆塔上布置监测传感器，实现对杆塔周围环境信息感知；②通信方案，智能监测装置与主站之间的正常通信需要依靠输电线路一体化；③电源方案，为输电线路监测装置及传感器供电时选用太阳能或蓄电池等。

2.2.2架构输电线路在线监测的装置架构，将输电线路一体化智能监测装置的原则为基础，装置监测主机、电源模块和传感网络等设备，目的在于降低监测装置拟采用一体化和低功耗设计。

3输电线路在线监测装置通信组网应用

3.1通信组网系统中通信方案概况

通信组网方案中包含3条不同电压等级的输电线路，并分别布置在该省的北、中西以及南部（分别包含500kV甲线、220kV乙线及110kV丙线），具有明显的环境与自然气象代表性。

3.2线路环境特征

乙线线路全长1.04264×105m，起止点分别为220kV变电站，所包含的输电铁塔共计292基；丙线线路全长1.07659×105m，所包含输电铁塔共计251基；甲线线路全长1.55798×105m，起止点分别为500kV变电站，所包含的输电铁塔共计250基。本文以乙线路为例进行输电线路在线智能监测装置通信组网应用研究。乙线路沿途区域环境特征，基本涵盖多种气象、地理等特征，部分线路面临较为严峻的雷击、树木生长以及山火风险，尤其大镇线路所处区域环境特征最为复杂，在线监测难度较大。

3.3乙线通信组网WIFI热点布置规划

方案规划之时，主要通过三维地图对各线路中的杆塔可视情况、直线距离等进行数据计算，再利用实地现场考察所得结果作为作证。通信距离方面，不同杆塔基之间的有效传输设计距离约为6至8km，实际的部署过程中按照有效传输距离为3km左右部署，选取乙线路中海拔位置较高的杆塔作为热点的数据中继点，其中80-83-86-97-98-105-113号塔之间的直线距离分别为2231m、1881m、3211m、851m、2081m和3179m，均在通信实际部署距离3000m左右，符合系统设计要求。

4结语

结合输电线路需要监测的状态参量，提出了输电线路一体化智能监测装置的结构及装置间的通信方案，给出了输电线路一体化智能监测装置的设计原则与功能需求，指导了输电线路一体化智能监测装置的研制。依据实际输电线路状态参量监测需求，研制了输电线路一体化智能监测装置，装置具有较全的监测功能，且具备对外接口丰富、通讯方式多样化、结构精巧及集成度高等特点。输电线路的运行稳定性对电网有重大影响。为快速、准确掌握线路状态，对输电线路在线监测装置进行研制，同步开展通信组网的应用研究。通过对输电线路在线、智能、实时监测，获取输电线路运行过程中的状态参量，对高压输电工程体系中的设备维护、维修等具有重要价值。

参考文献:

[1]王旭东.架空输电线路在线监测装置光纤供电系统设计[D].太原理工大学,2016.

[2]陈凯.高压输电线路在线监测装置供能电源的研制[J].广东电力,2016,29(02):121-125.

[3]卢冰,张军,王昊,梁星,甘德刚,龚奕宇,龚金龙.输电线路微风振动在线监测装置计量标准器的研制[J].高压电器,2016,52(09):143-147.