杆塔倾斜在线监测系统
基于zigbee和GSM技术输电线路杆塔倾斜监测系统论文
基于zigbee和GSM技术输电线路杆塔倾斜监测系统的研究[摘要]本文主要探讨了基于zigbee和gsm技术输电线路杆塔倾斜监测系统。
[关键词]输电线路杆塔倾斜监测系统zigbee和gsm技术一、选题背景及其意义随着科技进步及工农业的现代化发展，用电量大幅上升，对电网供电安全性、可靠性提出了越来越高的要求。
架空高压输电线路是电力系统的动脉，其运行状态直接决定电力系统的安全和效益。
目前我国对线路等的检测经验还较少，还没有相应的国家标准。
另外随着近年来煤矿的大量开采造成形态各异的地下采空区，引起地面沉降、断裂等一系列工程地质灾害，这些采空塌陷区，大多分布广，延伸远，可造成地表输电线路基础倾斜、开裂、杆塔变形、倾倒，引起绝缘子串和地线线夹迈步，电气安全距离不够等问题，当问题扩大时容易造成倒杆断线，电气距离不够引起跳闸等事故。
严重威胁输电线路的安全运行。
本论文设计的输电线路杆塔倾斜监测系统，在杆塔发生异常时，能够及时向管理中心汇报相关数据。
该系统对于处在采空区的线路杆塔可以进行全天候的监测，能够及时准确的测量由于地面沉降等原因造成的杆塔倾斜角度，当杆塔顺线路或横线路倾斜角度超过预定报警值时，系统可发出报警信息，使工作人员能够及时处理危情，并且大大的减少了人工的巡视次数，提高了杆塔的安全系数。
二、国内外研究动态近年来，随着经济的发展和社会的进步，越来越多基于网络化、模块化、智能化的系统应用在电网中。
但目前我国电网智能化仅处于刚刚起步的阶段，尤其在运行状态检测环节上，和世界上先进发达国家的技术还有较大的差距。
同时铁搭运行状态的稳定，是输电环节中的重中之重，因此应研究一套较为合理的杆塔运行状态监控系统，来保证输电环节的稳定。
目前国内已涉及线路监测系统的研究，例如高压输电线路绝缘子带电检测、杆塔故障在线监测、杆塔倾斜测量等。
国外在这方面也有较多的研究。
该系统采用移动通信网络作为数据传送媒介，为系统的数据传输提供更加简捷、便利的手段。
基于杆塔倾斜在线监测系统的运用思考
基于杆塔倾斜在线监测系统的运用思考发表时间：2019-10-31T11:17:09.600Z 来源：《河南电力》2019年4期作者：郭琳[导读] 在电网的应用和运行过程中，其中在线监测系统以及相关技术，有着至关重要的作用。
郭琳（广东电网有限责任公司惠州供电局 516001）摘要：在电网的应用和运行过程中，其中在线监测系统以及相关技术，有着至关重要的作用。
随着人们的生产和生活对于电能越来越多的需求，必须要针对在线监测系统进行进一步完善和优化，使在线监测系统得到进一步的发展和成熟。
其中，以杆塔倾斜技术为基础，使监测装置得到更有效的优化和完善，并且在相关电网建设和应用过程中得到越来越广泛的应用，这是十分重要而且必要的。
基于此，下文重点分析和探讨基于杆塔倾斜在线监测系统的运用等一系列相关内容，希望通过本文的简要分析，能够为相关人士提供有益启示，为电网数据测量准确度的有效提升，做出一定的贡献。
关键词：杆塔倾斜；在线监测；输电线路引言当前，随着科学技术的迅猛发展，我国在各个行业中都结合自身的实际情况，不断与时俱进，充分利用先进的科学技术，以此使自身的经济效益和社会效益得到显著提升，确保相关行业实现持续稳定的发展。
在具体的操作环节，以杆塔倾斜技术为基础，确保在线监测系统得到更切实有效的完善，使相关功能得到进一步的优化，这是至关重要的，这样能够进一步提升电网的运行效率，使供电质量得到显著提升，为人们提供更优质的用电服务。
据此，下文针对基于杆塔倾斜在线监测系统的运用情况进行分析。
1 基于杆塔倾斜在线监测系统所涉及的主要原理分析以杆塔倾斜为基础，所涉及的在线监测系统的主要组成部分由前端采集设备和后台设备等相关部分有机构成，其中后台设备主要包括接收基站和计算机。
针对该系统的运行原理而言，主要体现在：前端采集设备包括的传感器，进一步将结合区域情况采集而来的数据信息通过单片机CPU应相对应的分析和处理，并有效筛选，再把经过筛选之后的数据进行整理打包，然后下发到下层的通信模块中，通信模块进一步将相关信息数据传回到后台的接收基站中。
高压输电线路在线监测系统详细介绍
高压输电线路在线监测系统详细介绍高压输电线路在线监测系统是直接安装到输电线路设备上可实时记录表征设备运行状态特征的测量，传输河诊断的系统。
实现输电线路状态检修的重要手段，是提高输电线路运行安全可靠的有效方法，通过输电线路状态监测参数的分析，可以及时判断输电线路故障预警方案，便于采取绝缘子清扫，覆冰线路融冰等措施。
降低输电线路事故发生的可能性。
高压输电线路发展阶段●带电测试阶段。
其实于70年代左右，当时只是为了不停电而对输电线路某些绝缘参数（如泄漏电流）直接测量，设备简单，灵敏度低。
●从80年代开始，出现了各种专用的带电测试仪器，使在线监测技术从传统模式走向数字量化，使用传感器将被测量的参数直接转换成电器信号。
●90年代随着计算机的推广使用，出现了以计算机技术为核心的微机多功能绝缘监测系统。
到目前为止，大量的在线监测技术已在高压输电线路中得到了广泛的应用。
在我国很多地区的供电企业都开展了这个项目工作。
高压输电线路在线监测状态检修的特点● 1.实时性：输电线路在线监测技术对设设备的状态实时监测，不受设备运行情况和时间限制，随时监测设备的运行状态，一旦发现问题，及时跟踪和检测，对保证电网安全更有意义。
●真是性:高压输电线路在线监测在运行状态下的参数进行分析，监测的结果符合是实事求是的情况，更加真是全面。
●提高设备供电的可能性：由于是实时监测，可以减少电力人员巡视，查找时间。
可以提高电力部门全员劳动生产力。
高压输电线路在线监测的技术和应用1、微气象监测系统输电线路由于其分散性特点，所处环境变化较多，极易由风偏、雷击、污秽等引起线路故障，特别是局部环境的变化及时掌握更需要在线数据的监测。
微气象监测系统主要对输电线路走廊微气象环境数据进行在线监测等，能将所测监测点温度、湿度、风速、风向、气压、雨量、光辐射等气象参数及严密数据进行分析。
通过定期数据传送，使线路技术人员根据数据曲线能及时掌握线路运行环境的气候变化规律，以便采取相应的措施(比如：雷区安装氧化锌避雷器、污秽区采取调爬等)防止线路发生停电事故。
采空区高压架空杆塔倾斜监测系统设计
采空区高压架空杆塔倾斜监测系统设计摘要：针对如何测量采煤沉陷区高压架空输电线杆塔位移，设计的高精度倾斜传感装置由三轴加速倾斜传感模块、信号处理电路、主控单元、信号收发和电源五部分组成。
倾斜传感模块用来测量杆塔的倾斜角度，而模块的主控单元用来进行高精度装置设备控制，并将杆塔倾斜数据通过高精度倾斜传感装置中的信号处理电路实现数据信息的发送与转换，然后通过无线射频或者485通讯方式，将倾斜数据信息传给前端数据采集装置，最终由数据采集装置采用窄带物联网技术（NB-LOT）,上传到云端后台系统。
关键词：三轴加速度传感模块；信号采样；转换0引言由于我国煤炭地下开采普遍采用自然垮落无充填开采方法，虽然降低了开采成本，但造成采煤沉陷区面积急剧扩大，引起地表塌陷、开裂、地面不均匀沉降等灾害，直接危害到矿井安全生产、生态环境以及人民生活。
随着开采强度急剧增加，使得给更多的矿区高压架空输电线杆塔处在采煤沉陷区上方或采煤沉陷区边缘。
采煤沉陷区造成的地质灾害对高压架空输电线杆塔的安全运行形成了严重威胁。
近些年来，河南平煤公司矿区由地质沉陷区引起的高压杆塔倾斜带来的垂弧、绝缘击穿等故障时有发生，导致矿区供电异常，严重时还会导致系统崩溃，最终带来严重的经济损失和安全事故。
因此，我们有必要进行采空区高压架空杆塔的倾斜检测工作，对此，我们设计了采空区高压架空杆塔倾斜监测预警系统，其对于矿区安全供电至关重要。
当倾斜角θ太小时，一轴传感器测量的分辨率比较低，角度大时，精度才会上升，但无法测量全摆幅。
两轴传感器可实现全摆幅测量，但精度有限，当θx 或θy接近±π/2，分辨率会变低，只有接近0°时，分辨率才会变高。
因此本论文采用三轴加速度传感器[1-3]测量倾斜角度，实现测量全摆幅倾斜角。
1、高精度倾斜传感装置硬件设计高精度倾斜传感装置由三轴加速倾斜传感模块、信号处理电路模块、主控单元、信号收发模块和电源模块五部分组成，各电路模块之间的硬件框图如图1所示。
输电线路杆塔倾斜度在线监测系统
输电线路杆塔倾斜度在线监测系统发布时间：2023-02-15T07:37:24.367Z 来源：《当代电力文化》2022年19期作者：谭麒、何勇、原瀚杰、陈亮、姚健安、谭海傲、张雨、董丽梦[导读] 为了防止杆塔倾斜谭麒、何勇、原瀚杰、陈亮、姚健安、谭海傲、张雨、董丽梦广东电网有限责任公司肇庆供电局广东肇庆 526040摘要:为了防止杆塔倾斜、倒折等事故发生,应当科学监测输电线路杆塔形变位移数据、预警以及信号传输。
采用数字科技手段提高输电线路安全运行水平成为现代化输电线路发展的必然趋势。
因此,构建输电线路在线监测系统势在必行。
针对极端灾害天气逐年多发频发的严峻形势、输电线路设备数量急剧增加、输电线路抢修工作任务逐年繁重和智能监测及预警服务体系不成熟等现实因素,建立输电线路智能监测及预警服务网络系统,提高输电线路自然灾害应急和处置能力,将线路气象灾害事故消除于萌芽状态。
关键词:杆塔倾斜度;在线监测;信号传输；输电线路杆塔倾斜属于典型的隐形故障,在杆塔倾斜现象发生的发展初期,巡线人员很难用肉眼观察到其微小变化。
特别是在台风等自然灾害发生时,需要快速统计杆塔倒杆、倾斜数量,用于应急救灾的计划安排。
输电杆塔发生倾斜的原因,通常有恶劣气候(如台风、龙卷风等)等。
现阶段，因为台风、龙卷风等导致的线路断线倒杆塔、故障跳闸等事件时有发生。
杆塔倾斜状态监测装置的成功研发,从技术层面上可以在灾害发生时或灾害发生后迅速定位倒杆塔,为灾后快速复电提供最时效的倒塔定位信息。
大范围推广后,必将对灾后快速复电工作大有帮助。
一、基于输电杆塔倾斜在线监测系统总体设计监测装置采用电容微型摆锤原理,在地球重力的作用下,通过对装置中的电容量向量进行分析和转换最终得到输电杆塔的倾斜角度。
装置总体组成部分有三部分。
首先是系统内核,数字输出型双轴倾角无线传感器。
另外是转换器,高精度16bit A/D转换器。
最后是其他传感器,高精度数字传感器。
输电线路杆塔倾斜智能监测装置技术规范资料
附件10：智能监测装置技术规范之十输电线路杆塔倾斜智能监测装置技术规范国家电网公司生技部中国电力科学研究院2010 年9 月目次1 范围 (3)2 规范性引用文件 (3)3 术语和定义 (4)4 监测内容及系统组成 (4)5 功能要求 (4)6 技术要求 (5)7 试验项目及方法 (7)8 安装、调试与验收 (7)附录A（资料性附录）杆塔倾斜报警值选择原则 (8)附录B（规范性附录）杆塔倾斜智能监测装置数据输出接口 (9)输电线路杆塔倾斜智能监测装置技术规范1范围本标准规定了架空输电线路杆塔倾斜智能监测装置的功能要求、技术要求、试验项目、试验方法、安装、调试、验收等。
本标准适用于交流66kV～1000kV、直流±400kV～±800kV架空输电线路。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB 191包装储运图示标志GB 2314电力金具通用技术条件GB/T 2317.2电力金具电晕和无线电干扰试验GB/T 2317.3电力金具热循环试验方法GB/T 2338—2002架空电力线路间隔棒技术条件和试验方法GB/T 2423.1电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温GB/T 2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：高温GB/T 2423.4—1993电工电子产品基本环境试验规程试验Db：交变湿热试验方法GB/T 2423.5—1995电工电子产品环境试验第二部分：试验方法试验Ea和导则：冲击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）GB 2887电子计算站场地通用规范GB 4208外壳防护等级（IP代码）GB/T 6587.6电子测量仪器运输试验GB/T 6593电子测量仪器质量检验规则GB 9361计算站场地安全要求GB/T 11463—1989电子测量仪器可靠性试验GB/T 14436工业产品保证文件总则GB/T 15844.1—1995移动通信调频无线电话机通用技术条件GB/T 16611—1996数传电台通用规范GB/T 16927.1高电压试验技术第一部分：一般试验要求GB/T 17626.2—1998试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T 17626.3—1998试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T 17626.8—1998试验和测量技术工频磁场抗扰度试验GB/T 17626.9—1998试验和测量技术脉冲磁场抗扰度试验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YD/T 1028—1999800MHz CDMA数字蜂窝移动通信系统设备总技术规范：移动台部分YD/T 1214—2002900/1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务（GPRS）设备技术规范：移动台JJG414-2003光学经纬仪Q/GDW 245－2008架空输电线路在线监测系统通用技术条件国家电力监管委员会5号令电力二次系统安全防护规定3术语和定义“架空输电线路在线监测系统通用技术规范”确立的以及下列术语和定义适用于本标准。
杆塔倾斜在线监测系统的应用
将 数据传 回后 台的接 收基站 ；基 站将 数据输 入 计算
Ｏ 引 言
随着 我 国工业化 日趋 成熟 和 电力设 备智 能升 级 改造 的不 断深化 ， 电网运行 逐 步 向智 能化 、 约化 的 节
机， 通过 软件 分析 ， 绘制 ｍ曲线 图 ， 出判 断 。 果发 得 如 现 异常情 况 ， 可及 时进 行多种 方式 预报 警 。 采集 设备 的工 作 电源 由太 阳能 电池板供 应 。采
构 如图２ 示 所
１ 系统 原 理
杆 塔倾 斜在线 监测 系统 能够 对高 压运 行 中的杆 塔 进行 全天 候 的在 线 监测 。系统 通过 Ｇ Ｍ／Ｍ 方式 Ｓ ＳＳ
对 数 据 进 行 传 输 ｌ１ 台系 统 综 合 各 种 参数 ， 据 １， ＿后 根 倾 斜监 测数 据发展 趋 势 ， 时 了解 运行 杆塔 的安 全 、 及 可靠状 况 。
报警 ， 使治 理工 程量 为 最小 。本 次Ｔ 程发 生 费用 ２６ ． 万元 ， 与前几 次相 比 ， 少 了 １ 万元 。 减 ． ９
４ 结 语
系统研 究 山区 、煤 矿采 矿地 表移 动变形 和老 采
图５ 杆塔 一只 脚 状 态 异 常
●● ●■
空 区“ 活化 ” 地表 变形 对 滑坡 、 陷 区输 电线 路 杆塔 塌 的影 响 ， 究 滑坡 、 陷区抗 地表 移动 变形输 电线路 研 塌
术条件【． ｓ ］
参 考文 献
Ｇ ／ ５４ ． １ ９ ． 动 通 信 调 频 无 线 电 话 机 通 用 技 ＢＴ １８ ４１ ９ ５ 移 — Ｇ ／ ６ １— １９ ， 传 电 台通 用 规 范 ［］ ＢＴ １６ ９ ６ 数 １ ｓ． Ｙ ／ ９ － ２ ０ ， 信 用 阀控 式 密 封 铅 酸 蓄 电池 ［】 ＤＴ ７ ９ ０ ２ 通 Ｓ． Ｇ ２ ３ １９ ， 晶硅 太 阳 电池 总 规 范 ［Ｊ Ｂ １６ ２ ９ ０ 单 Ｓ．
杆塔倾斜在线监测系统在山西电网的应用
杆塔倾斜在线监测系统在山西电网的应用随着在线监测技术的日益成熟，杆塔倾斜监测装置已经在山西电网开始大规模应用。
为了能更好地反映杆塔的实际倾斜情况，实现在线监测系统的实用化，文章对山西的65套杆塔倾斜系统进行了初始值设置，使其数据测量准确度大幅提高，并成功地分析了山西某一杆塔的的倾斜情况。
标签：杆塔倾斜；在线监测；输电线路1 概述随着我国工业化日趋成熟和电力设备智能升级改造的不断深化，电网运行逐步向智能化、节约化的经营模式转变，输变电设备的智能化运行监控管理就成为升级改造的重要环节。
尤其是“状态检修”的提出，改变了以往电力设备定期检修的运维方式，依靠设备的状态评价结果作为检修依据。
输变电在线监测系统的运行，不仅可以节约了大量人力巡视设备的成本，而且可以对电力设备实时监控，提供设备状态评价依据，掌握故障发生的全部过程，对潜在故障进行预警分析。
山西省是全国闻名的煤炭之乡，在大力开采矿产资源的背后，造成全省矿区内的采空面积逐步扩大，而采空区域内地面杆塔易形成倾斜甚至塌陷，这势必造成电力环网重大安全事故的发生。
由于输电线路杆塔数量大、范围广，导致杆塔倾斜的因素多，仅靠输电巡线人员的日常检查很难及时和准确地发现杆塔的倾斜故障。
此外，输电线路杆塔倾斜多为隐性故障，常规目视巡线不易及时发现。
因此，迅速确定杆塔倾斜或塌陷并预警就有着重大意义和必要性。
山西各地市公司应用杆塔倾斜在线监测系统对位于不良地质区（采空区、滑坡区、高盐冻土区等）的高压输电线路杆塔的倾斜状态进行监测；系统通过GSM/SIM方式对数据进行传输，后台软件综合各种参数，对超标杆塔倾斜状况及时进行多种方式预报警，指导线路检修和维护工作。
目前山西状态监测系统中共有65套杆塔倾斜监测装置，其分布在全省各个重要输电线路上，实现了以上线路的实时监测，为线路运维人员提供了大量检修依据。
2 杆塔倾斜监测原理及运用2.1 系统原理系统主要部分由前端采集设备和后台设备（接收基站和计算机）构成。
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HC-XGQ杆塔倾斜在线监测系统
简介
HC-XGQ杆塔倾斜在线监测系统，是一种主要应用于不良地质区（采空区、滑坡区、沼泽水田区、海边台风区、沙地及高盐冻土区等）高压输电线路杆塔的倾斜监测及报警的系统；
采用计算机技术、新能源技术、通信技术、网络技术、强电磁场环境下数据采集技术，为杆塔倾斜在线监测提供可靠的技术保障，对超标杆塔倾斜状况及时进行多种方式预报警。
工作原理
HC-XGQ杆塔倾斜在线监测系统，利用数字倾斜角传感器和重力加速度传感器采集的信号，单片机对所采集的信号进行初始化、校正精度，将报警信息通过GSM/SMS方式传输至基站接收系统，基站接收系统处理数据后向相关工作人员发出报警信号，以便于管理人员实时了解运行杆塔的安全状况，指导检修和维护；
采用轮循模式：在预定的时间内由基站接收系统发出控制指令，通知每一数据采集单元将其所有数据通过GSM/SMS传输到基站接收系统，基站接收系统对这些大量的数据进行分析处理写入中心数据库。
分析查询系统对中心数据库的数据进行统计分析、模糊判断、近似推理等方法分析处理，计算出运行杆塔倾斜状况和发展趋势。
功能特点
1、采用高精度、高分辨率、高可靠性数字倾斜角传感器和重力加速度传感器；
2、进行多种方式预报警；
3、采用休眠、待机、定时传输相结合的低功耗模式设计；
4、抗干扰、防电磁、防水、防雷击；
5、采用特殊设计，带电安装，不会影响线路自身结构和运行安全；
6、基站、软件系统采用人性化设计，扩展性强；
7、对监测的数据经分析后，以数字列表、曲线和图表的形式显示相关参数；
8、通过趋势分析软件作出趋势分析图，来推断杆塔倾斜的发展速度与趋势；
9、软件程序系统具备自动复位、自动纠错功能，保证软件常年正常运行。
技术参数
◆使用范围：66KV-1000KV的输电线路中运行杆塔的在线状态监测；
66KV-1000KV的变电站中运行杆塔的在线状态监测；
◆杆塔倾斜角测量范围：双轴±10°或双轴±15°
◆杆塔倾斜角测量分辨率：±0.05 °
◆杆塔倾斜角测量误差：≤±0.3°
◆监测单元工作环境温度：-40℃～+85℃；
◆监测单元工作环境湿度：不大于98％RH；
◆低功耗：整机功耗3mA；
◆监测主机电源：太阳能+蓄电池；
◆ 监测主机无阳光情况下可连续运行时间：>30天； ◆ 通讯方式：GSM/SMS 无线通信；
◆ 蓄电池使用寿命：3-5年；
◆ 太阳能电池板使用寿命：10年以上。
系统结构
系统总体结构示意图如下：
系统组成功能描述
（1） 数据采集单元（数据采集、存储、发送） A 、数据采集单元标准配置，数据采集终端由七部分组成：
a 、倾斜采集装置
采用高精度、高分辨率、高可靠性数字倾斜角传感器和重力加速度传感器； b 、数据校正单元，通过数字倾斜角传感器和重力加速度传感器所采集的信号， 通过单片机对所采集的信号进行初始化、校正精度；
c 、无线通讯模块
d 、硅能蓄电池
e 、太阳能电池板
f 、屏蔽线
g 、中央控制器
局监测中心 （中心数据库） 采集单元 GSM/SMS 方式传输 接收基站 … …
（2）基站（数据处理、存入数据库、发送报警信息到相关人员手机上）基站系统由五个部分组成：
a、无线通讯模块
b、计算机
c、天线
d、数据传输线
e、数据服务软件
简表如下：
序号名称标准配备功能
a 无线通讯模块1（套）通讯
b 计算机1（套）对数据进行分析处理
c 天线1（根）信号的接收、发送
d 数据传输线1（根）同计算机连接
e 数据服务软件1（套）监测接收数据并保存数据
到数据库
基站系统通过GSM网络的短消息业务与数据终端进行数据通讯，将数据传至计算机，供专家分析系统进行数据分析和处理。
（3）后台系统（分析、处理）
系统软件包括：
A、应用软件：杆塔倾斜在线监测系统；
B、操作系统：WindowsXP、WindowsNT、等；
C、数据库：Microsoft Access，可方便的与Sybase Oracle等大型数据库
接收基站图
进行无缝连接。
本系统的主要组成部分：a.线路名称、杆塔号、等档案系统参数建立；b.数据及趋势图表查询；c.报警查询；d.指导检修或发出预警信号。
小结
建立一套可靠的杆塔状态监测装置系统，针对常规目视巡线不能及时发现的隐形故障，对降低故障持续时间过长和故障爆发突然性大为有利。
对重点线路以及不良地质段杆塔进行状态监测，可有效的减少自然故障人为故障，为电力系统的降损增收提供有力技术支持，必将产生良好的经济效益。