动态提高输电线路容量在线监测系统——数据采集终端电源系统的设计与实现

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数据采集和监控(SCADA)系统

数据采集和监控(SCADA)系统

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)系统即数据采集和监控系统,它是电网调度自动化系统的基础和核心,负责采集和处理电力系统运行中的各种实时和非实时数据,是电网调度中心各种应用软件主要的数据来源。

SCADA 系统包括实时数据采集、数据通信、SCADA 系统支撑平台、前置子系统、后台子系统等。

数据采集包括反映物理过程特征的数据的产生,数据发送、接收和数据处理;监视控制不仅包括对物理过程的直接控制,还包括管理性控制,只下发调控指令,由厂站端或者下级调度人工调控。

通常数据采集装置和控制装置安放在厂站端,与主站端监控系统并不在一起,所以要实现数据采集和直接控制功能需要双向数据通信,普通认为数据采集是信号上行的通信,而直接控制是信号下行的通信。

一个 SCADA 系统通常由一个主站和多个子站(远方终端装置 RTU 或者变电站综合自动化系统) 组成。

主站通常在调度控制中心 (主站端) ,子站安装在变电站或者发电厂(厂站端) ,主站通过远动通道或者广域网实现与子站的通信,完成数据采集和监视控制。

国分为五级调度,主站除接收子站信息,还以数据通信方式接受从下级调度控制中心主站转发来的信息,又向上级调度控制中心主站转发本站的信息。

厂站端是 SCADA 系统的实时数据源,又是进行控制的目的地。

SCADA 所采集的数据包括摹拟量测量 (又称为“遥测”),状态测点 (又称为“遥信”) 和脉冲累加量 (又称为“遥脉”)。

SCADA 系统的主站分为前置子系统和后台子系统,二者通过局域网相联相互进行通信。

前置子系统主要完成与厂站端及其它调度控制中心的通信,并将获得的数据发送给后台子系统。

后台子系统进行数据处理。

SCADA 把这些最近扫描的已经处理的反映被监视系统状态的数据存储在数据库中。

画面联结数据库,于是画面就直观地给出该系统状态的正确景象。

SCADA 为每一个量测量赋予一个状态和记录数值的变化趋势,当设备处于不正常状态或者运行限值已被超过时通知调度员。

输电线路在线监测设计规程

输电线路在线监测设计规程

输电线路在线监测设计规程一、引言输电线路是电力系统的重要组成部分,为确保输电线路的安全稳定运行,需要进行在线监测。

在线监测可以实时获取线路的运行状态,及时发现异常,预防事故的发生。

本设计规程旨在提供输电线路在线监测的设计规范,以确保设计的合理性和可行性。

二、监测系统布置1.线路选择:选择具有一定代表性的重要、关键的输电线路作为在线监测的对象,确保监测效果的准确性和可靠性。

2.监测点布置:根据线路的特点和需求,合理选择监测点的位置,覆盖线路的关键部位和容易发生故障的区域。

3.传感器选择:根据线路参数的特点,选择合适的传感器,并确保其测量精度符合要求。

4.数据传输:选择可靠的数据传输方式,如无线通信、有线通信等,确保数据的实时性和准确性。

5.数据存储:建立完善的数据存储系统,对数据进行分类、分析和管理,提供统计分析和查询功能。

三、监测参数及阈值设置1.监测参数:根据线路的特性和运行要求,选择合适的监测参数,包括电流、电压、温度、振动等,以全面了解线路的运行状态。

2.阈值设置:根据线路的设计要求和实际情况,设置适当的监测阈值,一旦超过或接近阈值,及时预警和报警。

3.报警策略:根据不同的报警级别,确定相应的报警策略,包括报警方式、报警人员、报警时限等,确保报警的及时性和准确性。

四、监测数据分析与评估1.数据分析:通过对监测数据的分析,及时发现线路异常和故障,分析故障原因,为线路的维护和运维提供依据。

2.评估指标:制定相应的评估指标,对线路的运行状态进行评估,包括可靠性指标、经济性指标、安全性指标等,为线路的优化和改进提供依据。

五、故障处理与维护1.报警处理:一旦发生报警,及时响应并采取相应的措施,进行紧急处理,以避免事故的发生。

2.故障维护:对线路进行定期的故障维护和预防性检修,确保线路的安全可靠运行。

3.数据质量控制:对线路监测数据进行验证和校验,确保数据的准确性和可靠性。

六、安全管理1.安全保护措施:在设计和施工过程中,应制定安全保护措施,确保人员的安全和设备的正常运行。

信息采集系统设计与优化方式研究——以输电线路信息采集系统为例

信息采集系统设计与优化方式研究——以输电线路信息采集系统为例

参数见表 3。温湿度传感器用于记录传输线路工作环境内的温
度和湿度数据,采用瑞士 Sensirion 公司生产的 SHT15 型数字
传感器,其湿度分辨率为 0.03%RH,湿度量程为 0~100%RH,
温度分辨率为 0.01℃,量程为 -40℃ ~123.8℃。气压传感器
的型号为 BMP085,测量范围在 110hPa~300hPa,分辨率达到
1.2 优化设计目标
此次的优化目的是对标国外的先进电磁测量仪器,以特 高压交流输电线路为监测对象,设计一套输电线路电磁环境 参数采集系统,并且与同类先进产品进行对比,检验该系统 的可靠性和精度。
2 输电线路电磁信息采集系统优化设计
2.1 特高压输电线路电磁场分布规律
特高压输电线路的电磁场具有边值,为了便于分析电磁 场的分布规律,可使用一系列子域对其进行离散化处理,通 过简单插值函数来表示该未知子域。边值原本有无限多个自 由度,引入简单插值函数后,可将其转化为有限自由度问题 [2]。常用的简单插值函数为三角形线性插值有限元法,利用 二维静磁场阐述其基本原理,如下所述。
测量范围 ±100µT ±100µT
环境适应性 良好 良好
可靠性 高 高
应用特点和备注 用于测量特高压输电线路附近的单轴工频磁场 适用于同时测量水平和垂直两个方向的工频磁场
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信息技术
2024 NO.4(上) 中国新技术新产品
2.3.1.1 主程序设计
测量精确,能够检验信息采集系统的设计水平。
的模拟数据显示,其在导线中心处达到峰值 32µT,从导线中
心向两侧延伸,工频磁场的强度呈递减趋势,整体为先增大、
后变小的趋势(见表 1)。
距离/m 0 10 20 30 40 50

输电线在线监测技术方案

输电线在线监测技术方案

输电线在线监测技术方案随着电力系统的发展和扩张,输电线路的安全运行变得越来越重要。

为了确保输电线路的稳定运行,及时发现和解决问题,输电线在线监测技术被广泛应用。

本文将介绍一种基于传感器和物联网技术的输电线在线监测技术方案。

一、传感器选择与布置1.温度传感器:温度是判断输电线路运行状态的重要指标之一、可选择高精度的温度传感器,如红外线测温传感器,将其布置在输电线路的关键位置,如高温易发生的导线接头处。

2.湿度传感器:湿度和输电线路的绝缘性能密切相关。

选择高精度的湿度传感器,如电容式湿度传感器,将其布置在需要关注的位置,如接地线和绝缘子。

3.振动传感器:输电线路的振动情况可以反映线路的杆塔结构状态和导线的张力状态。

选择合适的振动传感器,如加速度传感器,将其布置在杆塔和导线附近。

4.电压传感器:电压传感器可以实时监测输电线路的电压波动情况,及时发现电压异常。

可选择高精度的电压传感器,如电压互感器,将其布置在变电站等关键位置。

5.电流传感器:电流传感器可以实时监测输电线路的电流变化,判断输电线路的负荷情况。

可选择高精度的电流传感器,如磁电流传感器,将其布置在导线附近。

二、数据采集与传输将各种传感器采集到的数据通过物联网技术进行实时采集和传输。

具体实施方案如下:1.建立传感器与数据采集设备之间的有线或无线连接,确保传感器可以将采集到的数据传输给数据采集设备。

2.数据采集设备将采集到的数据进行处理和分析,提取有价值的信息。

3.通过物联网技术,将处理后的数据传输给数据存储与处理平台。

4.在数据存储与处理平台上对数据进行存储、分析和展示,为运维人员提供相关的监测数据和实时报警信息。

三、监测系统的建设与应用基于以上传感器选择与数据采集传输方案,可以建设一个完整的输电线在线监测系统。

具体步骤如下:1.设计和建设数据采集与传输设备,包括传感器、数据采集设备和数据传输设备。

2.部署传感器,确保其在关键位置采集到的数据准确可靠。

智能电网在线监测系统的设计与实现

智能电网在线监测系统的设计与实现

智能电网在线监测系统的设计与实现一、智能电网在线监测系统概述智能电网作为现代电力系统的重要组成部分,其核心在于通过先进的信息技术、通信技术、控制技术等手段,实现电网的智能化管理和优化运行。

在线监测系统作为智能电网的关键技术之一,能够实时监测电网的运行状态,及时发现并处理电网中的异常情况,保障电网的安全、可靠、经济运行。

1.1 智能电网在线监测系统的核心特性智能电网在线监测系统的核心特性主要体现在以下几个方面:- 实时性:系统能够实时采集电网的运行数据,包括电压、电流、功率、频率等参数,为电网的运行状态提供准确的数据支持。

- 准确性:系统采用高精度的监测设备和先进的数据处理算法,确保监测数据的准确性和可靠性。

- 智能化:系统具备智能分析和决策能力,能够对采集到的数据进行深入分析,及时发现电网中的异常情况,并给出相应的处理建议。

- 集成性:系统能够与电网的其他管理系统(如调度系统、保护系统等)进行集成,实现数据共享和业务协同。

1.2 智能电网在线监测系统的应用场景智能电网在线监测系统的应用场景非常广泛,包括但不限于以下几个方面:- 电网运行监控:实时监测电网的运行状态,及时发现并处理电网中的异常情况,保障电网的安全稳定运行。

- 故障诊断与处理:通过对电网运行数据的分析,实现故障的快速定位和处理,减少故障对电网运行的影响。

- 负荷预测与管理:通过对电网负荷数据的分析,实现负荷的合理分配和调度,提高电网的运行效率。

- 电能质量监测:监测电网的电能质量,如电压波动、频率偏差等,保障电能的供应质量。

二、智能电网在线监测系统的设计与实现智能电网在线监测系统的设计与实现是一个复杂的过程,涉及到多个方面的技术和设备。

2.1 系统架构设计智能电网在线监测系统的架构设计是系统设计的基础,需要考虑系统的可扩展性、可靠性、安全性等因素。

一般来说,系统架构可以分为以下几个层次:- 数据采集层:负责采集电网的运行数据,包括电压、电流、功率、频率等参数。

电动汽车充电桩在线监测系统设计与实现

电动汽车充电桩在线监测系统设计与实现

电动汽车充电桩在线监测系统设计与实现随着电动汽车的普及,充电桩的需求也越来越大,但充电桩的管理和维护是一件费力费心的事情。

为了实现充电桩的高效管理,我们需要一个电动汽车充电桩在线监测系统,来实现充电桩的远程监控和管理。

本文将探讨如何设计和实现这个系统。

一、系统架构设计首先,我们需要设计一个系统架构,来实现充电桩在线监测系统的远程管理。

这个系统应该包含以下几个组件:1. 充电桩数据采集模块,用于采集充电桩的实时数据。

这个模块应该包括一个传感器来采集充电桩的电量、电流和电压等信息。

2. 数据传输模块,用于将充电桩采集的数据传输至后端服务器。

这个模块应该有一个通信模块,可以通过无线网络和WIFI等方式将数据传输出去。

3. 后端服务器,用于接收充电桩采集的数据,并进行处理和分析。

这个服务器应该具备一个强大的数据处理能力,可以对数据进行实时处理和分析。

4. Web应用程序,用于显示充电桩的实时数据和管理充电桩。

这个应用程序应该有一个友好的界面,方便用户查看和管理充电桩。

二、系统实现步骤1. 充电桩数据采集模块的设计我们可以使用一些智能传感器来实现充电桩的数据采集。

这些传感器可以定期采集充电桩的电量、电流和电压等数据,并将其发送至数据传输模块。

2. 数据传输模块的设计我们可以使用LoRaWAN或WIFI等技术来实现数据传输的功能。

这个模块需要连接到充电桩数据采集模块,以便将采集到的数据传输至后端服务器。

3. 后端服务器的设计我们可以使用云服务器来实现后端服务器的功能。

这个服务器应该有一个强大的数据处理和分析能力,可以接收来自充电桩的数据,并进行实时处理和分析。

我们可以使用Python等编程语言来实现这个服务器的功能。

4. Web应用程序的开发我们可以采用前端开发技术,如HTML、CSS和JavaScript等技术,来实现Web应用程序的开发。

这个应用程序可以用于显示充电桩的实时数据和管理充电桩。

我们可以使用Vue.js或React.js等前端框架来加速开发过程。

输电线路在线监测系统的设计与实现

输电线路在线监测系统的设计与实现随着电力系统的不断发展和社会对电能质量的要求越来越高,输电线路的安全运行以及故障及时处理成为了十分重要的问题。

传统的电力线路监测方法主要依靠人工巡检,工作效率低、监测覆盖面窄以及存在漏检等问题。

开发一种可靠、高效的输电线路在线监测系统变得尤为重要。

本文将结合目前的技术水平,设计一种在线监测系统,并讨论其实现方案。

一、系统设计方案1.1 监测参数输电线路运行中存在多种可能的故障和隐患,因此在线监测系统需要监测的参数也较多,主要包括:电流、电压、温度、湿度、风速、线路振动以及机械应力等。

这些参数的监测可以有效地发现输电线路的异常情况,为及时排除故障提供数据支持。

1.2 数据传输在线监测系统需要将采集到的数据传输至监控中心或者云端服务器进行实时处理和存储。

为了保证数据传输的稳定和可靠,可以采用有线或者无线的通信方式,比如使用光纤、微波通信等技术。

1.3 数据处理传输过来的监测数据需要进行处理和分析,以便及时发现线路的异常情况。

数据处理可以采用机器学习算法、故障模式识别算法等技术,通过建立合理的数学模型,提高线路异常情况的识别精度。

1.4 报警系统当在线监测系统发现线路出现异常情况时,需要及时向操作人员发出警报。

报警系统可以采用声音、光纤、短信等多种方式,以确保相关人员在第一时间能够了解到故障情况。

1.5 动作控制在线监测系统还需要具备一定的动作控制功能,当监测到线路出现异常情况时,可以自动执行相关的控制命令,以减小事故对系统的影响。

2.1 传感器在线监测系统的核心是数据的采集,而数据的采集需要依靠各类传感器。

对输电线路来说,可以选择电流传感器、电压传感器、温度传感器、湿度传感器、风速传感器等多种传感器。

这些传感器需要具备高精度、高可靠性、抗干扰能力强等特点。

三、系统性能评估为了验证设计和实现的在线监测系统的有效性,需要对其进行性能评估。

性能评估主要包括以下几个方面:3.1 系统稳定性在线监测系统需要具备较高的稳定性,能够稳定地运行在各种环境条件下。

智能电网输电线路状态在线监测系统方案

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: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》2、Q/GDW 243-2010《输电线路气象监测装置技术规》3、Q/GDW 244-2010《输电线路导线温度监测装置技术规》4、Q/GDW 245-2010《输电线路微风振动监测装置技术规》5、Q/GDW 554-2010《输电线路等值覆冰厚度监测装置技术规》6、Q/GDW 555-2010《输电线路导线舞动监测装置技术规》7、Q/GDW 556-2010《输电线路导线弧垂监测装置技术规》8、Q/GDW 557-2010《输电线路风偏监测装置技术规》9、Q/GDW 558-2010《输电线路现场污秽度监测装置技术规》10、Q/GDW 559-2010《输电线路杆塔倾斜监测装置技术规》11、Q/GDW 560-2010《输电线路图像视频监测装置技术规》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》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24、GB 50545-2010 110kV~750kV架空输电线路设计规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:试验方法试验A:低温27、GB/T 2423.2—2001 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验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: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39、GB/T 16611—1996 数传电台通用规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42、GB/T 17179.1-2008 提供无连接方式网络服务的协议第1部分:协议规43、GB/T 17626.2—1998 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验44、GB/T 17626.3—1998 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验45、GB/T 17626.8—1998 电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验46、GB/T 17626.9—1998 电磁兼容试验和测量技术脉冲磁场抗扰度试验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。

三维可视化输电线路在线监管系统设计与实现

三维可视化输电线路在线监管系统设计与实现发布时间:2023-03-06T08:04:15.650Z 来源:《城镇建设》2022年20期作者:武兆亮[导读] 随着现代电网建设的加快,稳定、可靠、高效、智能的电力系统将成为未来的发展趋势。

因此,根据智能输电质量的要求,如何提高电网的管理水平成为当前思考的重点。

武兆亮国网山西省电力公司超高压变电分公司山西太原 030032摘要:随着现代电网建设的加快,稳定、可靠、高效、智能的电力系统将成为未来的发展趋势。

因此,根据智能输电质量的要求,如何提高电网的管理水平成为当前思考的重点。

随着现代信息技术的快速进步,三维可视化技术以其生动的场景和可视化的界面吸引了人们的关注,并被广泛应用于水文地质、智慧城市、交通监控等不同领域。

随着我国电网业务的加速推进,三维可视化技术逐渐进入电力工作者的视野。

通过三维可视化技术,可以将传统的输电线路设计、线路周围的景观、特定的地形和天气条件有效地连接起来,从而通过可视化界面完成对线路设计的影响,从而为电力设计人员提供准确的信息。

本文主要分析了输电线路三维可视化在线监测系统的设计与实现。

关键词:三维GIS技术;输电线路;状态监测;应用引言地理信息系统技术的有效应用为人们提供了一个三维空间,尤其是现代计算机技术和云计算技术的发展,为地理信息系统技术提供了一条全新的途径。

应用于输电线路检测,不仅可以模拟输电线路全貌,为输电线路状态监测创造有利条件,还可以实现对输电线路的全方位检修和维护,保证其运行质量。

1、输电线路初期设计输电线路施工过程主要包括初始阶段和施工阶段的设计。

首先,初步设计根据实地调查数据和实际情况分析和优化了该地区的线路选择和输电线路规划方案。

输电线路的选择对初始设计极为重要,只有选择最佳线路,才能保证项目质量、运营稳定性和建设投资。

目前阶段的初步设计是根据地形图选择线,并在进行实地调查、制图、计算等之前确定路线。

虽然这种方法可行,但实际工作中仍存在不足之处:(1)由于区域地形图的长度,无法及时更新内容,施工期间无法正确反映区域地形和水文,地图和实际工作中存在误差②地形图是按区域特征缩小比例绘制的,地形图对范围影响较小,可读内容有限,尤其是等高线、高程、距离等信息。

输变电设备在线监测技术分析及应用

输变电设备在线监测技术分析及应用一、输变电设备在线监测技术概述输变电设备在线监测技术是利用物联网、大数据、云计算等新兴技术手段,对变电站和输电线路进行实时监测和故障预警。

通过在设备上部署传感器、监测仪器等装置,可以实时采集设备运行数据,包括温度、振动、放电等多项信息,通过数据分析和处理,可以快速发现设备运行异常和潜在风险,为输变电设备的安全运行提供有效的保障。

目前,输变电设备在线监测技术主要包括以下几个方面的内容:1. 传感器技术:通过安装温度、湿度、压力、振动等传感器,实时监测设备的运行状态和环境参数,为设备的健康状态提供数据支持。

2. 数据采集与传输技术:利用物联网技术,将传感器采集到的数据进行实时传输,并建立数据中心进行集中管理和分析,保障数据的安全和有效利用。

3. 大数据分析技术:利用大数据分析手段,对采集到的数据进行处理和分析,通过建立数据模型,实现对设备运行状态的智能监测和预测。

4. 云计算技术:利用云计算平台,对大规模数据进行存储和处理,提供数据查询、分析、报警等服务,为设备在线监测提供强大的技术支持。

5. 智能诊断与预警技术:通过对数据的分析,实现对设备运行状态的智能诊断和预警,及时发现设备的异常情况,预防设备事故的发生。

目前,我国输变电设备在线监测技术在电力行业的应用已经逐渐展开,并取得了一系列成果。

主要体现在以下几个方面:1. 变压器在线监测:对变压器进行在线监测,可以实时监测油温、油位、气体生成等信息,通过对这些信息的监测和分析,可以及时发现变压器内部的异常情况,预防变压器事故的发生。

2. 输电线路在线监测:通过在线监测输电线路的振动、温度等参数,可以实时了解输电线路的运行状态,做好输电线路的安全管理和维护工作。

3. 智能变电站建设:利用在线监测技术,对变电站的各个主要设备进行实时监测和管理,实现变电站设备的智能化运行和管理。

4. 运维管理优化:通过在线监测技术,实现对设备运行状态的实时监测和预警,提高了设备的可靠性和运行效率,优化了设备的运维管理工作。

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上海交通大学硕士学位论文动态提高输电线路容量在线监测系统——数据采集终端电源系统的设计与实现姓名:吴波申请学位级别:硕士专业:高电压与绝缘技术指导教师:江秀臣20080124动态提高输电线路容量在线监测系统—数据采集终端电源系统的设计与实现摘 要当今我国电网的输电能力受到较多限制,超高压输电线路利用率和输电容量偏低,输电瓶颈并未消除,区间供电能力依然不足。

实际上,目前对所有的输电线路规定的静态容量都留有很大的裕量,输电线路的负载能力并没有充分利用。

如果能充分利用现有输电线路的输送能力,将使输电容量增加20%~70%。

理论表明,采用动态提高输电线路输送容量DLR(Dynamic Line Rating)技术能够极大地提升我国电网输送能力,起到少建或缓建输电线路的目的。

实验室开发的DLR系统通过对输电线路各种状态量的测量和报告,将数据传输到后台专家系统进行分析与决策,能准确对输电线路进行动态增容。

本文主要研究了DLR 系统中数据采集终端电源系统的设计与实现。

论文前两部分介绍了目前动态提高输电线路容量技术国内外发展状况,阐述了线路动态增容的原理,提出了测量张力、温度、风速和风向等参数来计算线路温度、弧垂和载流量,并详细列出了计算公式和计算过程。

其中基于张力测量导线的温度为国内首创,同时对DLR系统的各个重要组成部分如数据采集终端、电源系统、通信平台和监测管理平台分别进行了介绍。

论文的第三部分详细说明了太阳能光伏电源系统的各部分的特性和功能,以及针对这些特性所采取的一系列设计和实现方法。

如针对太阳能光伏阵列的特性提出用太阳能最大功率点跟踪法来实现太阳能始终输出最大功率;针对蓄电池的特性提出用蓄电池分组充放电管理来保证蓄电池的使用寿命;设计和实现了I2C总线上层协议,用来进行太阳能电源系统单片机与数据采集系统终端单片机之间的通讯;根据设备功耗需要与安装地点的气候情况,确定了光伏阵列和蓄电池容量;从硬件和软件上提出了一些抗干扰措施,并应用于系统中,通过电磁兼容EMC(Electro Magnetic Compatibility)测试表明系统有很好的抗干扰性能。

第四部分研究了太阳能最大功率点跟踪的实现方法,提出采用扰动观察法来实现最大功率点跟踪,并用实验进行了验证;提出并实现了多电池组协调控制与充放电优化管理策略;其中将蓄电池分组进行充放电管理是本电源系统的特色和创新。

实际运行结果表明,采用扰动观察法很好的实现了太阳能最大功率点跟踪,提高了蓄电池的充电效率;多电池组的充放电管理,有利于提高蓄电池的使用效率和延长蓄电池的使用寿命。

最后对研究和开发DLR系统的工作进行了总结,提出了一些仍需要改进的地方。

通过与实验室其他同学的配合,DLR系统各功能顺利实现,即将在南方电网公司挂网运行。

关键词:导线容量;导线张力;导线弧垂;动态提高输电线路容量(DLR);光伏电源;最大功率点跟踪;充-放电管理;电磁兼容(EMC)ABSTRACTThere are a lot of limitations in domestic power transmission network. The efficient and capacity of high voltage power transmission is low. Obstacles in power transmission have not been eliminated. The power transmission line is still lack of power supply ability. In fact, right now all the transmission lines of the provisions of the static capacity allow for a wide margin. The transmission line load capacity is not fully utilized. Therefore, if we can make full use of the existing transmission lines in the power transmission capacity, transmission capacity will increase 20%-70%. Theory shows that domestic power carrying capacity can be largely enhanced by using DLR (Dynamic Line Rating),so that less power transmission lines as well as relevant equipments need be installed. The parameters related to transmission line is measured and reported by the DLR system developed in our laboratory. The data is analyzed by the background server to make some decisions. The DLR system can increase the capacity of the transmission line well and truly. This paper mainly study the calculate method of the increasing of the capacity of the transmission line and the design and application of the power supply system.In the first two part of this thesis, the recent domestic and overseas development of DLR technique was introduced. And then, the principle of DLR was expatiated, the proper parameters such as tension, temperature, wind speed, wind direction were measured to calculate the temperature, arc droop, current quantity carried by transmission line,also calculate formular and process were listed in detail. The tension-based method to measure the temperature of line is the first to be pointed out domestic. At the same time, different important parts of the DLR system such as data acquisition system, power supply system, communication flat roof, monitoring management flat roof were introduced separately.In the third part, different parts of the solar photovoltaic (PV) power supply system were described in characteristic and function in detail, and a series design and appilication methods were proposed to meet the need. For example, the maximum power point tracking (MPPT) was proposed to ensure the maximum output of PV array and the charge efficiency, battery grouping and the charge and discharge strategy was proposed to ensure the life of the battery pack, designed and realized the I2C line agreement which was used to communicate between the SCM of the power supply system and the SCM of the data acquisition system, the capacity of PV array andbattery was selected according to the need of the power consumption of devices and the weather condition the devices was placed,some methods was proposed to resist disturb from the transmission line in ways of hardware and software, and was applied to the DLR system. The EMC test shows the good disturb resist ability of the DLR system.In the fourth part, the method of realizing the MPPT was studied, Perturb & Observe was proposed to realize the MPPT, and experiments were done to validate it, battery grouping and the charge and discharge strategy were proposed and realized, Battery grouping and the charge and discharge strategy was an innovation in the design of the power supply system. The operation results show that perturb & observe methods excellently realize the MPPT, improve the charging efficiency of the PV array, battery grouping and the charge and discharge management extend the life of battery pack.Finally, the works of studying and developing in DLR system were summarized, and something still need to be improved was proposed. The function of the system was realized though the cooperation of the companions in the laboratory and the equipment had run in some transmission line in the southern power grid company. The results show that the equipments function very well and totally met the application need. KEY WORDS: Line Capacity, Line Tension, Line arc droop, Dynamic Line Rating, Photovoltaic Power Supply, MPPT, Charge and Discharge Management, Electro Magnetic Compatibility上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。

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