一、概述
輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是電網(wǎng)安全運行的基礎(chǔ)，線路的安全、可靠運行對電力系統(tǒng)有著重要意義。隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各行各業(yè)對電力供應(yīng)的質(zhì)量和數(shù)量提出了更高的要求。以往的輸電線路檢查主要靠運行人員周期性巡視，對輸電線路的管理和維護(hù)的工作量非常大，雖能發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，但由于本身的局限性，缺乏對特殊環(huán)境和氣候的檢測，在巡視周期真空期也不能及時掌握線路走廊外力變化，極易在下一個巡視未到之前由于缺乏監(jiān)測發(fā)生線路事故。因此，線路在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用而生，其通過智能傳感、無線通訊技術(shù)，對輸電線路桿塔傾斜、導(dǎo)線及接頭運行溫度、線路避雷器動作情況、微氣象（環(huán)境溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、大氣壓力）、周邊情況（視頻監(jiān)控）等參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測，提供線路異常狀況的預(yù)警，通過對線路各有效參數(shù)的監(jiān)測，線路運行管理部門對線路的缺陷和故障隱患有重點、有次序地安排檢修，并為即將進(jìn)行的檢修工作做好人力、物力的準(zhǔn)備，提高對輸電線路安全經(jīng)濟(jì)運行的管理水平，增強(qiáng)電力系統(tǒng)運行的可靠性 。
隨著計算機(jī)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，為實現(xiàn)線路狀態(tài)數(shù)據(jù)的積累、綜合、處理和輔助決策提供了高效率的工具。輸電線路運行狀態(tài)綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立，使輸電線路監(jiān)測和維修達(dá)到信息化、專業(yè)化水準(zhǔn)，從而使運行線路可靠性大大提高，同時提高勞動生產(chǎn)率，降低運行成本。有效改變輸電線路傳統(tǒng)的檢修、維護(hù)方法，通過全天候地采集運行狀態(tài)下影響線路運行的有關(guān)參數(shù)，將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)椒治鎏幚碇行模詣臃治鲚旊娋€路運行狀態(tài)，供電部門根據(jù)實時運行狀態(tài)實施狀態(tài)檢修，有效預(yù)防和減少線路事故，提高線路運行和管理水平。
二、系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)
輸電線路綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)是：
1、采用新技術(shù)、新思路設(shè)計，具有一定特色，適用于電壓等級110kV及以上的輸電線路安全運行狀況的實時在線監(jiān)測、故障診斷和預(yù)警的系統(tǒng)。
2、建立先進(jìn)可靠的4G遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)。
3、監(jiān)測終端裝置設(shè)計考慮足夠的功能擴(kuò)展性接口，增加新的監(jiān)測功能無需重新設(shè)計硬件，只需修改軟件和增加相關(guān)傳感器就能達(dá)到要求，節(jié)省投資費用。
4、輸電線路綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)的主要設(shè)計功能：
①桿塔傾斜監(jiān)測；
②導(dǎo)線溫度和接頭溫度監(jiān)測；
③微氣象監(jiān)測，包括風(fēng)向、風(fēng)速、環(huán)境溫濕度、大氣壓力等；
④線路避雷器動作記錄監(jiān)測；
⑤視頻監(jiān)控（監(jiān)測線路弧垂變化、覆冰、風(fēng)擺、線路檢修等）；
⑥采用電池和太陽能供電和低功耗設(shè)計；
⑦具備防雷擊、防腐、防電磁干擾設(shè)計，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行；
⑧傳輸通信通道采用具備中繼和路由功能的無線網(wǎng)絡(luò)（WiFi）的通訊形式;
⑨后臺監(jiān)控軟件可根據(jù)用戶需求，對運行參數(shù)、報警參數(shù)、采集周期等進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定，對監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、分析和輸出，能以數(shù)字列表、曲線和圖表的形式顯示相關(guān)參數(shù)，具備數(shù)據(jù)管理、記錄、報警、分析功能，并具備信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)布聯(lián)網(wǎng)功能，相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和管理部門通過礦局域網(wǎng)即可了解輸電線路的運行狀況。
三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理
輸電線路運行狀態(tài)綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)的核心技術(shù)主要是無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的擴(kuò)展應(yīng)用，建立可靠、高速的無線通訊網(wǎng)絡(luò)，來滿足在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)、視頻信號的實時采集和傳輸。
輸電線路運行狀態(tài)綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)主要分四個部分，即后臺監(jiān)控中心、無線通訊網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)測終端裝置和信息監(jiān)測傳感器。
后臺監(jiān)控中心由上位機(jī)、組態(tài)監(jiān)控軟件、無線網(wǎng)絡(luò)通訊終端等組成，監(jiān)控中心通過主無線網(wǎng)絡(luò)與各監(jiān)測終端建立通訊連接，采集各節(jié)點的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析判斷、記錄管理，提供友好的人機(jī)對話窗口。
監(jiān)測終端包括電源模塊、無線網(wǎng)橋、數(shù)據(jù)采集模塊、傳感器部分和視頻采集部分。每個桿塔分別安裝一套監(jiān)測終端裝置，監(jiān)測終端電源采用電池和太陽能供電相結(jié)合，無線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊相當(dāng)于在每個桿塔建立一個無線通訊節(jié)點，分配唯一的IP地址，每個通訊節(jié)點具備通訊中繼、自動組網(wǎng)和路由功能，即通過每個通訊節(jié)點的中繼實現(xiàn)了采集裝置從開頭到結(jié)尾的網(wǎng)絡(luò)連接。
數(shù)據(jù)采集裝置部分采用低功耗單片機(jī)結(jié)構(gòu)，軟硬件自主設(shè)計開發(fā)，信號采集用傳感器主要包括：
◇傾角傳感器--用于輸電鐵塔橫向、縱向傾斜角度的監(jiān)測桿塔傾斜測量，采用雙軸向傾角傳感器集成芯片與數(shù)據(jù)采集裝置集成設(shè)計。配置數(shù)量：每個桿塔1個。
◇微氣象傳感器--包括風(fēng)速風(fēng)向傳感器、環(huán)境溫濕度傳感器、大氣壓力傳感器，環(huán)境溫濕度傳感器和大氣壓力傳感器采用專用芯片與數(shù)據(jù)采集裝置集成設(shè)計。配置數(shù)量：整個線路兩端和中部。
◇雷電流傳感器--用于記錄線路避雷器是否動作和動作累計次數(shù)，傳感器采用羅氏線圈原理自主設(shè)計。配置數(shù)量：帶有避雷器組的桿塔，每組避雷器配置3個傳感器。
◇視頻信號用于遠(yuǎn)程監(jiān)測線路弧垂變化、覆冰、風(fēng)擺、線路檢修等情況，視頻探頭采用球形高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，能夠遠(yuǎn)程控制全方位監(jiān)控周圍情況。
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