输电线路综合在线监测系统.docx

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输电线路综合在线监测系统

MT系列输电线路温度在线监测装置及分析系统

本装置采用接触式测量方式直接测量导线或导线连接处的温度，并通过无线传输的方式，实时发送在线监测数据。

可广泛应用于监测导线运行温度。

　　输电线路的导线运行温度是线路安全可靠运行的一个重要指标。

以往对导线温度的检测都是采用间接测量的方法，如红外测温设备，由线路人员到现场检测导线或导线接头的温度，这种手段已经取得了不错的效果。

但是由于这种方法不具备实时性，而且必须要线路人员到现场，牵涉大量的劳动力。

MT系列输电线路温度在线监测装置提供了在线直接测量导线或导线接头的新方法，开辟了线路在线监测领域全新的应用前景。

MT系列输电线路温度在线监测装置外型如图所示，主要技术特点：

1.巧妙的结构设计

　　圆球型设计有效避免了强电场下的电晕现象，结构多处采用密封防水处理，有效保护内部电路的正常工作。

安装简单方便，充分考虑线路人员的高空作业环境，整个产品固定无需任何螺丝，能带电安装。

2.独特的核心技术

　　产品的电源取自于运行线路导线电流所产生的感应电量，使用简单、方便、免维护。

产品与线路运行电压等电位，可以不考虑本身的绝缘水平，可以在任何级别的高压或超高压线路上运行。

采用进口数字式温度传感器，数据准确、可靠，可支持多点温度的测量，解决传感器的传输距离问题，并且通过接触式直接测量导线温度。

3.强大的监测覆盖

　　采用了GSM/GPRS通信模式，解决了监测点与中央主站的距离问题，解决了系统布线问题、绝缘问题，而且有效的节约了系统本身的成本和运行成本。

系统中央监控分析软件引入地理信息，用户可以实时察看每个监测点的温度信息，当线路的某个监测点出现安全隐患时，从分析软件能很直观地读取故障信息，并准确给出故障点位置。

4.优异的产品性能

　　产品采用双屏蔽设计，内部器件采用军工产品，能抗电磁干扰、抗振、防潮和工作稳定，适用于高低温等恶劣天气环境。

产品内部采用独特的技术，在电源处理上不用锂电池的模式，防止锂电池老化，保证产品的使用寿命达到8年以上。

5.产品主要技术参数

    1.   工作温度：

－35℃～＋85℃

    2.   储存温度：

－35℃～＋70℃

    3.   工作湿度：

20%～100%RH

    4.   储存湿度：

20%～93%RH

    5.   允许长期通过导线负荷电流：

50A～1000A（可根据客户要求提高到1500A）

    6.   导线温度测量范围：

－55℃～＋125℃,精度：

±0.5℃，接触式。

    7.   交流电流测量的范围：

100A～900A（可根据客户要求提高到1500A），精度：

±5％

    8.   采集信号发送间隔时间：

2分钟～23小时（该功能可以开启关闭）

    9.   报警温度门限设定范围：

＋50℃～＋125℃

    10. 通信方式：

GSM、GPRS或RF

    11. 单装置最多测温点：

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输电线路覆冰实时监测系统

采用倾角-弧垂实时监测、线路图像实时监视和微区域气象监测相结合的综合方法来实时监测架空线路覆冰的新方案。

首先从气象站的数据了解线路附近气象环境的变化，是否出现能形成覆冰的气象条件。

再从线路视频装置上观察当地雨雪降落的情况，绝缘子串和导线上是否出现了覆冰，覆冰发展趋势。

线路覆冰时最明显的是导线弧垂和悬挂点倾角的增加，根据实测的导线倾斜角变化和计算的导线弧垂变化情况，确定导线覆冰的严重情况，实现对线路覆冰的实时综合监测。

图1是该系统的总体结构，图2-3是视频装置所记录的线路上覆冰情况，表1为LGJ-400/35导线计算的覆冰时弧垂和倾角变化情况，当导线覆冰厚度达到40mm时，导线应力100985N已超过导线保证拉断力98770N，故此时导线断线是完全可能发生的

线路杆塔远程视频监控系统

   输电线路危险点远程视频在线监控系统，使输电线路运行于可视监控之中，该系统利用先进的数字视频压缩技术、低功耗技术、GPRS无线通讯技术、太阳能应用技术，将现场图像信息传输到监控中心的服务器上，运行管理人员可以通过主站服务器或者远程进行登录，查看线路的监控图像，从而实现对输电线路全天候监测。

运行管理人员及时了解现场信息，将事故消灭在萌芽状态，有效地减少由于导线覆冰、洪水冲刷、不良地质、火灾、导线舞动、导线应力变化、通道树木长高、线路大跨越、导线悬挂异物、线路周围建筑施工、塔材被盗等因素引起的电力事故。

大大减少巡视人员的巡线工作量，特别是人员不易到达的地区。

系统主要特点

   输电线路危险点远程视频在线监控系统由输电线路远程视频采集装置（下简称前端采集装置）及后台主站服务器组成。

                    输电线路监控实景                 建筑工地监控实景

1、前端采集装置

 • 系统采用移动GPRS网络，TCP/IP技术，进行监控信息数据的传输，并且当网络出现通信故障时，设备可以自动重新连接，达到实时在线。

 •  采集装置低功耗、待机时间长、可靠性好、轻便灵活。

 • 采集装置安装在线路杆塔上，线路不停电即可安装。

安装地点灵活方便，可在当地不需监控时方便地转装于其它需监控目标处。

 • 采用1-3个摄像头，可监视导线、地面等不同方向的图像信息，实现对线路的全监测。

 • 高效率的JPEG图像压缩算法，利于节省运行通信费用。

 •  摄像机镜头可选，根据不同应用环境可选用广角或远焦镜头（3.6mm—16mm）。

 •  使用清洁能源太阳能使设备使用寿命长达5年以上,长期阴雨天连续工作30天。

2、主站服务器

 •  提供集中式的数据接收服务及B/S模式的访问服务。

 •  数据接收服务实现对接收图片进行打印日期标记，为事故预防及事后分析提供事实依据

 •  WEB服务软件提供视频监控点的自动轮巡功能，减少操作人员人工干预。

 •  WEB服务软件提供缩略图、列表模式进行数据显示，适用不同的操作人员。

 •  WEB服务软件提供自由设定指定采集设备的图像采样周期，方便在不同监控状态下进行现场实时监控。

 •  所有监控终端只需使用IE进行就可完成操作。

变电站网络视频监控系统

 根据电力系统应用的特殊性，本公司特别针对电力系统进行设计，它可以对远方变电站实行遥视、遥控，监视并记录变电站的安全以及设备的运行状况，及时发现事故状况并通知相关人员进行处理，从而提高电力系统自动化的安全性和可靠性，并提供事后分析事故的有关资料。

 本监控系统架构于当前比较流行的Microsoft.NET平台，.NET平台具有良好的稳定性和强大的应用能力，能更好的开发和应用企业级的管理系统。

使用海康的DS-800为视频服务器，内置嵌入式操作系统（RTOS）具有良好的稳定性。

图像压缩采用MPEG4算法，使图像传输和图像质量都有较好的保证。

本系统涉及数字图像的压缩和编解码、通信、智能控制、数据管理、网络等方面的技术，具有较高的先进性。

系统特点：

 采用MPEG4视频压缩技术，图像质量好压缩比大，提高网络传输效率；

 视频服务器运行嵌入式操作系统（RTOS），稳定可靠；

 专有技术确保网络传输性能卓越，宽带、窄带网络环境下应用无忧；

 图形化操作界面设计，操作简单，控制灵活，层次直观，更具人性化；

  依据电力操作规程，进行操作权限控制，保证系统安全与稳定；

 使用语音广播实现网络远程通知发布，领导语音指示操作；

 警视联动，实现将事故及财产损失减小到最低点；

 系统采用B/S模式，客户端无须安装程序，使用IE（InternetExplorer）即可操作，使用、维护方便；

系统基本功能：

 实时进行远程图像声音监视监听；

     监控中心或监控终端实现对远程指定视频服务器进行图像和声音的监视监听操作，确保各设置能正常安全的运行。

 多路同屏实时监视；

     监控终端实现多路同屏实时显示，可以按1、4、9、16画面进行显示选择。

 多终端同时监视功能；

     多个终端可以同时监视同一监控点，适用于多部门同时对远程设备进行监视，也方便领导检查。

 远程DVR数字录像机；

     远程DVR不但实现视频服务器功能还实现了数字录像机功能，达到一机多用，更好的进行设备复用，节约投入成本增加系统使用价值。

 远程报警联动功能；

     监控报警可以联动触发灯光、警铃、110报警、119报警、监控终端报警，快速通知相关人员解决报警故障，使电力设备正常运行有了更好的保障。

 远程可进行语音对讲；

     可以实现监控中心和指定视频服务器端进行双向语音交流，方便领导进行远程指挥操作。

 远程可进行语音广播操作；

     实现对指定或所有视频服务器进行语音广播操作，一般用于发布通知，操作指示。

 远程配置视频服务器参数；

   监控中心实现远程设置指定服务器运行参数，可以远程获取当前服务器参数、参数状态、报警设定、录像文件查找，硬盘可用空间查看等操作。

 监控设备预置功能；

   对指定视频服务器中的指定通道进行预置位设置，实现定时进行预置位巡视操作。

 系统权限管理；

   使用操作权限管理，能更好的保证本监控系统的安全及稳定性，使用职权更加明确，方便查找事故原因及追究事故责任人。

 操作记录功能；

   方便管理员检查用户操作过程中是否有过当操作，查找用户操作内容，方便分析用户对工作的负责程度。

 系统接口；

   为提高系统的可扩展性，本系统具有如下扩展接口：

预置位定时轮巡自动分析、远程自动抄表、远程设备自动监测，在线监测系统数据通信。

输电线路动态增容在线监测与预警系统

 目前在电力调度运行部门，线路热稳定限额是根据设计院提供的设计数据及余度规定的，基本上与线路实际运行温度没有挂钩，造成线路输送能力的浪费。

资料表明在钢芯铝绞线的强度损失5%允许范围内，提高导线运行温度对提高输电线路输送能力具有明显的效果和经济效益，特别是在用电紧张的状况下更为突出。

所以通过对导线温度的在线监测和对导线弧垂的计算分析，动态提高输电线路的输送容量是完全可行的。

 电力企业对输电线路的运行检修，主要是按照运行和检修规程的要求，对线路进行定期巡视和定期检修，多年来为确保电力系统安全可靠运行发挥了很大的作用，但它也存在许多缺点。

因此输电线路状态监测和状态检修技术已成为下一阶段的重要目标，对导线连接处关键点温度的实时监测和分析是决定线路正常运行的重要特征量，也是决定线路状态检修的依据。

  系统组成如下图所示：

 1.数据采集

  导线温度监测装置：

提供对导线当前实际运行的温度采集，其中每一个装置提供多个测温点和1个导线周围环境温度点。

温度在线监测装置的数量取决于线路走廊的局部气象小区的数量和线路的实际情况。

温度在线监测装置安装在每个局部气象小区的架空导线和导线接头上实时测量各局部气象条件下导线的平均温度和节点温度、导线周围环境温度，通过电信或联通GSM/GPRS网络将导线温度数据发送到主站端集群通信机。

推荐采用本公司“MT系列输电线路温度在线监测装置”产品。

  小型气象站：

提供线路局部的气象环境数据，包括环境温度、风速、风向、雨量、雨强、太阳辐射等信息。

推荐采用进口可靠的便携式自动气象站。

 SCADA数据：

通过电力企业己有的SCADA系统接收输电线路电流、电压等实时信息。

 2.系统主站

 系统主站由服务器或小型计算机组成，配以本公司“输电线路动态增容在线监测与预警系统”软件，完成计算和分析功能，主要功能有：

 2.1线路实时监控预警

  电流和温度是影响线路正常运行重要的两个因数，对电流和温度的实时监控可以随时掌握当前线路的运行状态。

线路实时监控预警就是提供对线路各个监测点电流和温度的实时监控，并且醒目地显示当前线路最高温度和输送电流。

当线路电流发生跃迁或线路温度超过预警值时，系统马上发出直观醒目的告警。

  在线路实时预警系统中，显示每条线路上的最新导线温度、电流及气象数据等信息等。

每条线路告警值由用户设定：

电流跃迁值（如：

每分钟内通过该条线路的电流增量超过50A）；告警温度和最高温度值（如：

60℃或70℃）。

当某条线路超过该线路预定的告警值时，系统弹出线路预警窗口并发出多种形式告警声，同时数据采集策略也发生变化，即加快返回该条线路上的温度和气象数据（如：

5分钟返回一次数据），并且醒目的显示出当前线路的最高温度，以及该线路发生告警的持续时间。

线路状态监控

 2.2线路增容辅助研究

  2.2.1稳态计算

  稳态计算包括两部分，一项是提供温度和气象条件计算线路导线的限额电流，另一项是根据负荷电流和实际测得的气象条件计算线路的导线温度。

 导线限额电流计算：

在实测的气象条件下和给定一个计算温度，依据热平衡原理对指定线路进行导线限额电流计算，为线路提高输送容量提供预测依据。

导线温度计算和校核：

和导线限额电流计算类似，导线温度计算是在实测的气象条件下和给定一个计算电流，依据热平衡原理对指定线路进行导线温度计算，为线路提高输送容量和安全提供预测依据。

导线限额电流计算

  2.2.2摩根公式研究

  导线允许载流量与导体的电阻率、环境温度、使用温度、风速、日照强度、导线表面状态、辐射系数、吸热系数、空气的传热系数等因数有关。

导线的最高使用温度，按各国的具体情况而定。

导线载流量的计算公式很多，其中英国摩根公式考虑影响载流量因素较多，并有实验基础，在一定条件下将其简化，可缩短计算过程，适用于在线计算。

  实测数据带入计算：

根据线路温度等实测数据，及输入指定的雷诺系数等，使用摩根公式来计算允许载流量。

  摩根公式验证：

指定线路载流量计算，在指定时间内对实际的电流和根据摩根公式计算的电流的比较，调节雷诺系数来调节计算电流的曲线。

摩根公式多类型计算：

在已知其它条件下（线路载流量、环境温度、风速、导线吸热系数等），根据摩根公式对某项值进行计算。

实测数据带入计算

  2.2.3边界条件分析

  边界条件（环境温度、日照强度、风速、吸热和散热系数、导线允许温度等）对线路输送容量影响较大，我国标准与IEC标准选用的边界条件不同，国内所计算的载流量要小15~20%左右。

因此选择适合本地区的边界条件是非常重要的，也是需要进一步研究的问题。

 边界条件的综合分析：

计算指定线路的最大载流量，对到指定日期（一周、一个月、一个季度、半年、一年等时间）内的环境温度、日照强度、风速来统计，统计平均值、最大值、最小值以及适应指定边界值的百分率。

  对环境温度的边界条件分析：

统计指定线路指定年份（按月、按季度、按年统计）的环境温度的最大、最小、平均值。

用图表显示指定条件下，各个环境温度下线路的最大载流量。

  对风速的边界条件分析：

（同环境温度的边界条件分析）。

  对太阳辐射的边界条件分析：

（同环境温度的边界条件分析）。

边界条件分析风速-载流量

  2.2.4线路跃迁研究

  在系统输送负荷变化时，线路从一个稳态跃迁到另一个稳态，线路上导线的温度和弧垂是一个变化的过程。

线路跃迁研究电流从一个值到达另一值时，导线上各点在各个时间点上的温度变化以及杆塔间导线弧垂的变化。

  实时弧垂计算主要是在实测或计算导线温度下，同时计算各档杆塔导线的弧垂，并与设定的最小净空距离比较。

  跃迁时弧垂变化研究：

当指定线路发生跃迁时导线杆塔间弧垂高度在30分钟内的变化。

  跃迁时温度变化研究：

当指定线路发生电流跃迁时，导线上温度在30分钟内的变化。

跃迁时弧垂变化