智能化电网输电线路状态在线监测系统

智能电网·高压输电线路状态在线监测系统一系统简介随着国家电力建设的发展，电网规模不断扩大，在复杂地形条件下的电网建设和设备维护工作也越来越多，输电线路的巡检和维护越来越表现出分散性大、距离长、难度高等特点。

因此对输电线路本体、周边环境以及气象参数的智能化远程监测成为智能电网改造的重要工作。

输电线路在线监测系统是智能电网输电环节的重要组成部分，是实现输电线路状态运行、检修管理、提升生产运行管理精益化水平的重要技术手段。

STC_OLMS系列输电线路状态在线监测系统电子测量、无线通讯、太阳能新能源技术及软件技术等实现对导线覆冰、导线温度、导线弧垂、导线微风振动、导线舞动、次档距震荡、导线张力、绝缘子串风偏（倾斜）、杆塔应力分布、杆塔倾斜、杆塔振动、杆塔基础滑移、绝缘子污秽、环境气象、图像（视频）、杆塔塔材被盗等状况的实时在线监测，预防电力线路重大事故灾害的发生。

系统采用模块化设计，可以独立使用，也可自由组合，功能模块组合如下图所示：杆塔振动输电线路防二 技术标准1、Q/GDW 242-2010《输电线路状态监测装置通用技术规范》2、Q/GDW 243-2010《输电线路气象监测装置技术规范》3、Q/GDW 244-2010《输电线路导线温度监测装置技术规范》4、Q/GDW 245-2010《输电线路微风振动监测装置技术规范》5、Q/GDW 554-2010《输电线路等值覆冰厚度监测装置技术规范》6、Q/GDW 555-2010《输电线路导线舞动监测装置技术规范》7、Q/GDW 556-2010《输电线路导线弧垂监测装置技术规范》8、Q/GDW 557-2010《输电线路风偏监测装置技术规范》9、Q/GDW 558-2010《输电线路现场污秽度监测装置技术规范》10、Q/GDW 559-2010《输电线路杆塔倾斜监测装置技术规范》11、Q/GDW 560-2010《输电线路图像视频监测装置技术规范》12、Q/GDW 561-2010《输变电设备状态监测系统技术导则》13、Q/GDW 562-2010《输变电状态监测主站系统数据通信协议》14、Q/GDW 562-2010《输电线路状态监测代理技术规范》15、GB 191 包装储运图示标志16、GB 2314 电力金具通用技术条件17、GB 2887—2000 电子计算机场地通用规范18、GB 4208—93 外壳防护等级（IP 代码）19、GB 6388 运输包装图示标志20、GB 9361 计算站场地安全要求21、GB 9969.1 工业产品使用说明书总则22、GB 11463—89 电子测量仪器可靠性试验23、GB 12632—1990 单晶硅太阳电池总规范24、GB 50545－2010 110kV ～750kV架空输电线路设计规范25、GB/T 2317.2 —2000 电力金具电晕和无线电干扰试验26、GB/T 2423.1 —2001 电工电子产品环境试验第2 部分：试验方法A：低温27、GB/T 2423.2 —2001 电工电子产品环境试验第2 部分：试验方法A：高温28、GB/T 2423.4 —1993 电工电子产品基本环境试验规程试验Db：试验试验交变湿热试验方法29、GB/T 2423.10—1995 电工电子产品环境试验第二部分：试验方法试验Fc 和导则：振动（正弦）30、GB/T 3797－2005 电气控制设备31、GB/T 3859.2 －1993 半导体变流器应用导则32、GB/T 3873－1983 通信设备产品包装通用技术条件33、GB/T 6587.6 —86 电子测量仪器运输试验34、GB/T 6593 电子测量仪器质量检验规则35、GB/T 7027－2002 信息分类和编码的基本原则与方法36、GB/T 9535－1998 地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型37、GB/T 14436 工业产品保证文件总则38、GB/T 15464 仪器仪表包装通用技术规范39、GB/T 16611—1996 数传电台通用规范40、GB/T 16723－1996 信息技术提供OSI无连接方式运输服务的协议41、GB/T 16927.1 高电压试验技术第一部分：一般试验要求47、GB/T 19064－2003 家用太阳能光伏电源系统技术条件和实验方法 48、QX/T 1—2000 Ⅱ型自动气象站49、YD/T 799— 1996 通信用阀控式密封铅酸蓄电池技术要求和检验方法 50、DL/T 548 电力系统通信站防雷运行管理规程 51、DL/T 741 —2010 架空送电线路运行规程52、DL/T 5154 —2002 架空送电线路杆塔结构设计技术规定 53、DL/T 5219 —2005 架空送电线路基础设计技术规定 54、QJ/T 815.2 －1994 产品公路运输加速模拟试验方法三、系统电源及通讯1、监测装置电源实现( 1)监测装置采用太阳能对蓄电池浮充的方式进行供电， 对日照照射相对较 弱地区也可同时采用太阳能及风能对蓄电池进行充电的方式进行供电。

监测装置安装于铁塔上， 安装较为困难， 因此减小设备体积及重量成为监测 装置设计首要考虑的因素。

监测装置采用超低功耗技术，装置待机电流保持在 20mA(12V)以内，42、GB/T 17179.1 －2008范43、GB/T 17626.2 —1998 44、GB/T 17626.3—1998验45、GB/T 17626.8 —1998 46、GB/T 17626.9 —1998 提供无连接方式网络服务的协议电磁兼容 试验和测量技术 电磁兼容 试验和测量技术电磁兼容 试验和测量技术 电磁兼容 试验和测量技术第 1 部分：协议规静电放电抗扰度试验 射频电磁场辐射抗扰度试工频磁场抗扰度试验 脉冲磁场抗扰度试验因此在同等容量电源条件下，装置可连续运行时间比其他产品长30%以上。

正常情况下数据采集装置配置12V 33AH 电池即可连续运行30 天以上，且具备体积小、重量轻的特点，有利于现场安装。

监测装置选用硅能绿色环保电池作为储能系统，该电池相比铅酸及其他类型电池系统具备以下优点：储备容量高，达到国际要求的2 倍。

充电接受能力强，达到国际要求的3 倍。

大电流放电效率高，可高倍率放电，30C放电8S 内电池不损伤。

自放电小，年自放电率小于2%。

充放电无记忆（次数）。

能耐高温及高寒，可以在-50 ～+70℃范围内使用。

绿色环保，该产品采用复合硅盐电解质取代硫酸，无污染，电池极板亦可再生使用。

循环使用寿命长，户外监测装置可使用5～10 年（2）安装在导线上的监测装置采用以下两种方式进行供电：A、特种高能电池：采用进口特种高能电池进行供电，体积小、重量轻、耐高低温，使用寿命达8 年以上。

B、感应取能对蓄电池充电：采用高能感应线圈取电及对蓄电池进行浮充的方式进行供电，取电效率高、通讯模块可实时在线。

2、监测装置通讯技术（1）数据采集单元（导线温度、导线舞动、导线张力、导线弧垂等）与塔上监测装置之间采用RF、Zigbee、WIFI 等方式进行通讯，通讯距离1～3KM。

（2）塔上监测装置与CM（A状态监测代理）之间采用RJ45、RF、Zigbee 、WIFI 等方式进行通讯。

（3）CMA或集成有CMA功能的监测装置与CAG（状态信息接入网关机）之间采用OPG、WWIFI、GPRS/CDMA/3、G卫星等方式进行通讯。

具备光纤接入条件杆塔上的监测装置，采用光端机将杆塔上的的数据传输至中心CAG，实现数据落地；不具备光纤接入条件杆塔上的监测装置通过无线（WIFI）网络将各监测装置数据汇总至有光纤接入杆塔上的监测装置，利用光交换机将无线监测装置数据传输至中心CAG；3、监测装置工作条件1)工作温度：－40℃～+70℃；2)环境温度：－40℃～+50℃；3)相对湿度：5％RH～100％RH；4)海拔高度：≤4000m；5)大气压力：500hPa～1100hPa；6)风速：≤ 75米/ 秒；7)防护等级：IP66；28)振动峰值加速度：10m/s29)电池电压：DC 12V；四、主要功能模块1、输电线路微气象监测复杂地形的输电线路，往往几百千米甚至几百千米内，山岭纵横、海拔高程悬殊，气象变化显著，小气候特点十分突出，邻近气象台站的观测记录，不能满足微地形地段线路的设计、维护需求。

对微地形、微气象的认识不足，对沿线风口、峡谷、分水岭等高山局部特殊地段的气象资料掌握不够, 是近年来我国电网主干线500（330、220、110）kV 线路频频发生倒塔、断线事故的主要原因。

微气象监测系装置主要监测电力通道内的环境温、湿度、风向等气象参数，经过大量的数据积累，可应用采集气象参数为线路规划设计提供依据，为线路维修、维护提供参考。

监测参数：温度、湿度、风速、风向、雨量和大气压、日照；参数技术指标：温度监测范围：-50 ～120℃；精度：±0.2 ℃；分辨率：0.1 ℃湿度监测范围：1%～100%，精度：±4%R；H分辨率：1%RH风速测量范围：0m/s～60m/s；精度：±（0.5+0.03 V）m/s，V 为标准风速值；分辨率：0.1 m/s ；起动风速：< 0.2m/s ；抗风强度：75m/s。

风向测量范围：0°～360°；测量精度：± 2°；分辨率：0.1°；启动风速：＜0.2m/s ；抗风强度：75m/s。

雨量测量范围：0～4mm/min；分辨力：0.2mm；准确度：± 0.4mm（≤10mm时）；± 4％（＞10mm 时）。

2、输电线路覆冰预警监测覆冰事故在世界范围内都是冬季输电线路常见事故，事故破坏力大、波及面广、损失惨重。

轻则导致绝缘子串冰闪跳闸、相间闪络跳闸和导线大幅舞动等可恢复供电周期较短的重大事故，重则导致杆塔倾斜甚至倒塌、线路金具严重损坏和导线脆断接地等可恢复供电周期较长的特大事故。

输电线路覆冰在线监测通过全天候采集运行状态下输电线路的绝缘子串拉力、绝缘子串风偏角、绝缘子串倾斜角、风速、风向、温度、湿度等特征参数，将数据信息实时传输到分析处理中心，通过智能分析计算导线覆冰厚度。

相关部门根据线路荷载、覆冰厚度及周边气象环境，结合视频监测系统拍回的现场图片，直观地了解线路的覆冰状况，决定是否需要实施预防措施。

监测参数：绝缘子串拉力、绝缘子串风偏角、绝缘子串倾斜角、环境温度、湿度、风速、风向、图像等；参数技术指标：拉力传感器量程：7t 、10t 、16t 、21t 、32t 、42t 、55t（根据实际需要定制）；拉力传感器测量范围：2％～100％FS（线性工作区间）；拉力传感器准确度级别（FS）：0.2 及以上；拉力传感器技术指标：分度数n≥500；回零误差Zr（％FS）：≤±0.1 ；示值误差'（％FS）：≤±0.2 ；重复性R '（％FS）：≤±0.2 ；滞后H '（％FS）：≤±0.3 ；长期稳定性Sb（％FS）：≤±0.2 ；倾角测量角度范围：双轴≤±90°；倾角测量精度：≤±0.1 °；倾角测量分辨率：±0.01 °；温度监测范围：-50 ～120℃；精度：±0.3 ℃；分辨率：0.1湿度监测范围：1%～100%，精度：±4%RH；分辨率：1%RH；风速测量范围：0m/s～60m/s；精度：±（0.5+0.03 V）m/s，V 为标准风速值；分辨率：0.1 m/s ；起动风速：< 0.2m/s ；抗风强度：75m/s；风向测量范围：0°～360°；测量精度：± 2°；分辨率：0.1°；启动风速：< 0.2m/s ；抗风强度：75m/s。