输电线路监测范文

导语：如何才能写好一篇输电线路监测，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】输电线路；在线；监测

1在线监测技术概述

在线监测始于20世纪90年代初，至今已有接近30年的发展历史。在线监测技术发展初期，主要以科研院校理论研究工作为主。当时相关技术体系并不成熟，且受限于其他技术如通信、传感器技术影响等，尚未实现商业化。进入21世纪后，在输电技术及通信技术等快速发展的背景下，在线监测逐渐成为了输电线路运行的刚性需求，所衍生的产品也变得愈来愈多，在电力系统当中的应用范围变得愈来愈广。但整体系统架构还不够规范，且缺乏相应的技术标准，信息孤岛现象较为普遍，这在一定程度上限制了在线监测技术的作用。近年来，我国大力倡导智能电网建设，逐步完善了输电线路在线监测技术标准及相关系统架构，使得输电线路在线监测趋于成熟，为电网安全、稳定运营提供了基础保障。

2输电线路在线监测内容分析

输电线路在线监测内容较多，主要包括以下几个方面：

2.1图像监测

图像监测是输电线路在线监测的基本手段。通过视频图像对输电线路周围环境进行全天候监控，能够随时了解输电线路危险点、导线舞动、风偏变化、悬挂异物、塔材等情况。

2.2温度监测

导线温度与其载流量密切相关。除此之外，导线温度与环境温度、气候条件、风速等也存在紧密关联。客观上来看导线的最高允许温度（70℃）是一个理论值，其结果是相对保守的。在实际环境当中，设定值远高于理论值。换句话说，导线允许流量实际值与规定值之间存在着隐形容量。需要借助测温系统实现导线温度监测，从而及时获得输电线路潮流变化、线路运行温度变化情况，以此来分析输电线路输送余量，从而为输电线路动态扩容提供依据。

2.3覆冰监测

受环境影响，输电线路覆冰因素较多，包括雾凇、湿雪、冻雾覆冰等。影响覆冰的主要因素包括气温、湿度、风等。当导线迎风面覆冰达到一定厚度时，受不平衡力影响，导线可能出现反复扭转。因此，需要通过专门的覆冰监测系统来综合判断导线的覆冰情况，以便清楚地掌握覆冰的特征及规律，从而对覆盖冰进行有效处理。

2.4线路舞动

输电线路舞动主要是空气动力不稳定所导致，其主要影响因素包括风的激励、线路结构以及覆冰等。若导线舞动幅度偏大，摆动频率较高，可能会造成相间闪络、金具损坏等，甚至可能导致线路跳闸、导线折断等事故，对电网正常运行产生严重影响。

3输电线路在线监测系统构成分析

3.1图像监测子系统

输电线路视频图像监测子系统主要由监控软件及视频系统服务器构成。其中监控软件能够实现视频抓拍、定时录像、云台控制、参数设定等功能。监控软件模块包括了录像管理、设备管理、用户管理、系统管理、Web管理等功能性模块，利用Web服务、数据库服务、流媒体传输服务等来实现监控功能。视频采集过程中，视频信号处理以CMAC视频压缩算法为主。该算法可对色度压缩进行特殊处理，在保证高压缩效率的情况下，能够获得较为理想的清晰度及色彩还原质量，占用系统容量较小。利用视频图像监测系统，可对输电线路工作状态进行全方位监测，利用无线技术便可远程采集、调控现场视频图像等，从而反映出线路的大致运行状况。

3.2导线温度监测子系统

导线温度监测子系统主要是对导线运行温度进行监测，并能够以数据列表及组态图的方式呈现给用户。温度监测子系统主要由温度传感器、电源模块及通信模块构成。除了可利用传统电源供电外，还可采取太阳能或风能供电的方式来保证相关模块稳定运行。在此基础上，以风光互补的方式进行供电设计能够进一步强化子系统运行的稳定性。温度传感器方面则采取互感取能的方式进行电能供给。通信方面，随着WIFI、4G等技术的不断成熟，传统的红外、RS232等短距离通信方式将逐渐被WIFI、4G等取代。导线温度监测子系统能够实时反映导线温度情况，通过远程控制，能够实现线路动态增容。

3.3覆冰在线监测子系统

线路容易覆冰的温度通常为-8至0℃，并且要求空气湿度达到90%以上。当环境温度及湿度条件均具备时，风速也就成为了决定覆冰厚度的最重要参数。覆冰在线监测子系统可对绝缘子串倾斜角、风偏角及拉力进行实时监测，再配合微气象环境监测装置来构建相关数学模型，即可实现线路覆冰综合监测。当出现覆冰异常状态时，系统会主动反馈预警信息，有利于提前做出针对性预防措施。

3.4线路舞动在线监测子系统

线路舞动在线监测子系统主要监测参数包括舞动半波数、舞动频率、振幅、风速、风向、气温、湿度等。以一档内多个舞动点的加速度对线路舞动情况进行分析、计算，获得档内线路基本信息，同时可根据舞动线路的舞动半波数及导线运行的轨迹相关参数，分析线路是否存在舞动危害，并由预警系统发出报警信息，从而为运行单位辅助决策或决策提供可靠信息依据。

4结语

输电线路在线监测技术的不断成熟为输电线路稳定运行及相关决策工作提供了可靠的信息基础。未来输电线路在线监测技术智能化水平还将不断提升，整体监测质量及效率也会进一步提升，为电网稳定运营提供保障。

参考文献

[1]邵必飞.输电线路在线监测技术研究[J].机电信息,2012(09):98-99.

[2]孙凤杰,赵孟丹,刘威等.架空输电线路在线监测技术研究[J].南方电网技术,2012(04):17-22.

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【关键词】高压；输电线路；在线监测

中图分类号： TM7 文献标识码： A

1. 输电线路在线监测技术的主要内容

输电线路在线监测技术随着传感器技术以及通信技术的不断发展已经有了质的飞跃，很多在线监测装置涌现出来，为电网的安全可靠运行贡献着力量，对输电线路在线监测技术进行总结，主要包括以下几个方面：

1.1 对输电线路上覆冰的在线监测技术。这一监测系统能够对导线的覆冰情况进行实时监测，通过相应的后台诊断，提前预测线路的冰害事故，及时向相关管理人员发出信号。该系统的工作原理可以从两个方面进行描述：一是对线路拉力进行监测，将拉力传感器安装在绝缘子串上，对受力状态进行测量，并且综合环境的温度、湿度等因素，将所有数据送到后方的监控中心计算分析，得出线路的冰情预报；二是对导线的倾斜角和弧垂进行监测，同时结合线路其他参数和具体的气候条件，计算出导线覆冰后的重量、平均厚度等数据，判定出覆冰的危险等级。

1.2 对输电线路气象以及风偏的在线监测技术。该系统能够为线路的设计和风偏的校验提供有力的实测依据，设置了相应的预警系统，运行部门可以及时的采取适当的风偏防范措施，寻找到放电的故障点；检测中心能够检测到线路所在地区的气象条件，有利于风偏计算方法的完善。同时，该系统能够为设计标准的制定提供技术数据，它是通过在绝缘子串上安装角度测量系统，并且结合线路的实测数据综合对风偏状态做出判断的。

1.3 对输电线路塔杆倾斜的监测技术。地面出现裂缝、山体滑坡、地震等灾害会引起线路塔杆的倾斜，威胁着输电路线的安全。杆塔倾斜监测报警装置的出现很好的实现了对运行塔杆倾斜情况的实时监控，这一装置已经在很多的输电线路上投入使用，并且多次起到了缺陷发现和及早预防的作用。在高压线路的塔头处有严重的无线电干扰，在一些山区中通信信号薄弱，我国正在大力开展高压塔杆倾斜检测报警装置的研究。

1.4 对输电线路舞动的监测技术。在外力作用下，输电线路会不可避免的出现舞动现象，一旦舞动程度过大，将会对线路造成损害，导致金具的断裂和导线落地，金属部件变形，最终迫使大面积的停电，因此，对舞动在线监测技术进行研究具有重要意义。其监测原理为：依据具体的档距和线路情况，在相应的位置安装适量的导线舞动监测仪，对加速信息进行采集，根据相应的公式对线路的基本信息进行计算分析，判断出线路是否发生了舞动危害，同时，在必要的时候给出报警信息。

1.5 对输电线路视频进行监控的技术。为了能够及时的发现对线路安全运行造成威胁的动作，在一些人口较为密集的居住区和交通繁忙的地带安装视频监视器是有效途径之一。同时，这一视频监视器还能实时记录下线路的覆冰情况。该系统运用了较为先进的数字技术，可以全天候监测输电线路的运行状况和其所处环境，但是，该系统目前的数据传输量较小、无法做到完全自由的控制，还常常出现装置失灵的问题。

1.6 对输电线路绝缘子污秽的监测技术。对于污秽度的在线监测来说，通常采用的方法是停电测量，通过对光能参数的检测，计算出传感器表面的盐分，从而得到绝缘子表面的盐密度；对于泄漏电流的在线监测来说，由于绝缘子表面的泄漏电流能够综合的反映出电压、污秽以及气候等因素，可以通过对泄漏电流的测量了解绝缘子污秽程度。泄漏电流是沿面形成，通过引流卡和电力传感器的实时测量，借助相应的信号处理单元，计算出泄漏电流的统计值，将数据传到总站，综合评估和预测绝缘子的积污状况。

2. 在线监测技术在高压线路中的应用

2.1 基本要求及使用范围

将在线监测技术应用于高压输电线路上具有十分重要的意义，为了对这一技术进行规范，同时也为高压线路的在线监测系统的设计提供合理依据，应该对相应的监测装置提出要求：监测装置不能对线路的电气和无线电干扰的基本要求；监测装置不能对线路的机械性能造成影响，不能给系统的结构带来隐患；在装置的安装上应该考虑到运行人员的作业，遵从简单、方便和可靠的原则；要保证监测装置能够长期稳定的运行于高压线路上，具有抵抗高压线路电磁场的能力，能够应对各种恶劣的天气；在数据的传输方式上要符合相关标准，为数据的统一管理提供方便。在应用范围上，应该以突出重点和体现差异为原则，在重要的交叉跨越地点、山区中的较长耐张地段、容易出现覆冰现象的区域应该安装在线监测装置，并配合使用视频监控设备；应该在煤矿采动影响区安装必要的杆塔倾斜监测装置，对杆塔的倾斜情况进行实时的监控，防止线路事故的发生；在容易引起舞动的区域应该安装舞动监测装置，同时注意对相关资料的积累；在污秽严重的地区应该安装绝缘子污秽监测装置，对线路的污区数据进行累计，建立污秽数据库，并及时更新，建立专家诊断系统。

2.2 高压在线监测管理平台从经济效益角度出发，为了节约资金，合理利用监测数据，建立在线监测管理平台，实现数据的集中处理是非常重要的，对这一管理平台的特点进行总结有：（1）应该具有标准的数据接收方式。我国当下的在线监测产品研发依然处于初级阶段，还没有形成一致的标准，出现了各种数据格式、通信协议以及判断标准，在市场的自由竞争环境下，很多厂家对技术实行保密管理，这对于数据接收方式的标准化来说是一大障碍。管理平台系统首要解决的问题就是数据接受的统一；（2）数据应该具有统计的功能。基于在线监测信息的采集查询，平台系统能够统计各类数据，并能对这些数据实现简单的分析，在统计报表中不仅包含有监测的数据，还包括报警信息的各类报表；（3）对输电线路的运行状态进行合理预测。在线监测数据中心可以积累输电线路的状态数据，通过相关的专业理论和技术预测导线的疲劳寿命、覆冰生长以及导线的温度等；（4）对输电线路的运行状态进行合理的预警。比较预测结果和运行状态的预警阀值，通过短信、邮件等预警方式实现在线监测功能，图1 给出了报警的基本流程图，它使得运行人员能够及早的了解到事故，预先做好处理措施。

结语

在线路的运行中，保证高压工程的可靠性是非常关键的，对线路实施在线监控是主要的技术手段。本文针对输电线路的在线监测技术，对其在高压输电线路中的应用进行了研究，首先对输电线路在线监测技术的主要内容做了总结，重点就在线监测技术在高压线路中的应用进行了分析。

参考文献：

[1] 何耀佳，刘毅刚，刘晓东，等.高压输变电设备绝缘子等值盐密的在线监测[J].电力设备，2006，7(12)：22- 25.

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应用模式。通过以上所说的系统进行分析综合，根据输电线路远程监控与故障预警在线监测系统的具体需要，设计出比较完善的输电线路远程监控系统的应用模式体系。通过倾斜角度检验传感器，从而获得输电线路倾斜角度的详细数据；远距离拉力传感器可以测出采集输电线路中所承受的拉力详细数据，振动传感器可以获得输电线路远程监控的振动数据，微气象图远程监控系统可以获得所安装铁塔时的微气象图数据。上述数据都可以通过接入口进行在线监测控制。远程监控中心管理在接收到软件传递数据后，要按照协议对其进行分析、储存和播放。其在线监测控制器在远程监控中起着承上启下的作用，所以重点讲述输电线路远程监控的系统操作。

2故障预警在线监测设计

2.1在线监测控制器设计。在线监测控制器是安装在输电线路铁塔上面的，与各种传感器和通信模式连接方式相同，实现具体数据的采集和上传。故障预警在线监测控制器采用顶端的主板外挂自制器的形式来达成监测功能。通过白色板块与顶端主板系统通信，依据通信模式协议来实行对各监测对象的检验形式，对云台顶端等设备机器的操作方式控制以及对所有外部系统设备的输电线路远程监控管理控制等。距离和倾角等物理学数据直接由传感器经过自变通过总线路与顶端主板相连接。倾斜角度检测则是采用专用的小型芯片自制而成的一体化在线监测控制器来进行检测的技术。

2.2故障预警在线监测系统。在输电线路信号塔上安装远程监控系统，通过各种传感器和变换器以及无线网络的供电，此系统对电量的消耗超大，设计时需要在阴天下进行，这样系统才能正常的工作，所有模块都有耗电性能，所以要经过不断改善减少低消耗且具有稳定性能的设备。

2.3在线监测系统处理器设计。在线监测控制器主处理器设计的主要特点有：存储量大、散热系统好、使用年限较长、开关量的输出性能较好等。在输电线路上添加在线监测系统处理器，会使远程监控的效果发挥到最好。

3故障预警在线监测的系统分析

3.1自动和手动采集数据。故障预警在线监测自动定位时其传输的数据和气象信息都调节到信息中心，调度中心的软件是根据通信系统协议对数据进行解压、储存和数据处理。同时支持手动或自动发出信息数据号召命令，在线监测控制系统接到命令后将返回所需信息数据。为调节中心软件的测试，所提供请求数据拉力及倾斜角度数据、请求输电线移动数据、请求导线温差数据等命令性按钮。

3.2故障预警在线监测存在的现象。通过系统设置拉力距离、倾斜角度、风速、泄漏电流脉总体频率次数、导线路移动幅度、导线路移动频率、泄漏电流脉冲、风偏角度、导线路温差等参数的预警在线监测值，使输电线路在停电之前能够及时进行预警措施。当采用数据出现上述温差参数超长报警时，摄像头会自动将整体图像传输到系统中心内，并且会自动发出声音进行提醒报警。管理人员通过此系统能了解到现场各数据参数和整体图像之后，才能决定是否能采取相应的监测措施，以确保输电线路的自身安全和电力系统的稳定性。

4总结

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关键词：在线监测；输电线路；应用

中图分类号：TM755 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）26-0098-02

输电线路网络的覆盖范围非常广，所处地段往往地形复杂，环境恶劣，日常巡线工作面临着很大的难度，维护检修的工作量也非常大。从2008年我们国家所出现的历史罕见的冰雪灾害来看，进一步强化输电网络的安全平稳运行显得非常关键。为了确保输电网络安全稳定运行，有效解决书店线路太长而导致人力资源不足等方面的问题，必须借助现代化先进的输电线路在线监测技术及其相应的监测设备，尽快建立监控中心，从而转变输电线路的“状态检修”模式，为更加科学、准确、客观地收集信息、处理信息以及评价机器设备性能等各个方面提供强有力的技术支撑。

1 我国在线监测技术现状

2000年中国就已经开始对输电线路在线监测技术进行研究与开发，特别是在GSM（全球移动通信系统）推广以后，加快了在线监测技术的发展速度，并且有效解决了远距离数据传输存在的一些问题。例如西安金源电气有限公司等对在线监测技术尤其是绝缘子泄漏电流方面开展了全面系统的研究工作，而中国电力科学研究院则对雷电定位系统重点进行了研究与开发工作。到2003年我国输电线路在线监测方面的研究与开发工作进入了一个阶段。该技术的前期产品主要存在运作稳定性方面的问题。比如，不能为用户提供有关生产方面的信息等问题，极大地阻碍了泄漏电流在线监测技术普及与推广应用。2005年，西安金源电气等一些公司相继研究开发了输电线路覆冰、线路预防偷盗、导线舞动以及测温等各项线监测技术，并逐步在电力系统得到较好的推广应用，其效果非常明显。除此之外，在我国多家企业以及研发机构的积极努力下，充分利用无线传感器网络、网络通讯、电磁兼容、电源以及机械电气等相关技术，并在此基础上成功地研究开发了微气象环境、杆塔振动以及视频在线监测等先进的技术先进的装置，建成了相应的监测系统。主要包括氧化锌避雷器、防盗报警监测、可视监控、驱鸟装置、导线温度以及动态增容等在线监测系统，成为我们国家目前比较成熟的在线监测技术，另外，站在我国目前在线监测研究成果角度，在线检测系统中的雷击定位以及导线微风振动等逐步得到推广应用。

2 在线检测系统的结构组成以及基本工作原理

2.1 线监测系统的结构组成

在线监测系统使用的是一种二级网络结构，通常由各种线上监测装置、监测基站以及监测中心等部分构成，线上监测装置则由导线温度以及导线覆冰监测仪等组成，气象环境以及线路监测基站通常在杆塔上进行安装，监测中心则设置在本部机房。

2.2 在线监测系统的基本工作原理

对大部分的输电线路中的技术参数进行监测的时候，所监测的技术参数有设备运行以及环境运行参数，具体分为微风振动、舞动、杆塔倾斜、导线弧垂以及视频等。运用先进的监测技术，充分利用输电线路的数据信息平台，对数据信息进行分析与管理，从而完成对有关数据信息的趋势进行分析、查阅以及信息预警等工作。

3 我国输电线路在线监测技术的应用

3.1 覆冰在线监测技术的应用

这种技术是针对导线的覆冰状况实施实时监测，从而保证在天气状况比较恶劣的条件下能够实现对高压输电线路和变电站绝缘子等覆冰状况实施实时在线监测。充分利用科学先进的监测分析方法以及建立数学模型从而分析监测数据信息，将有可能出现冰雪灾害的线路提前进行预测，并及时向有关输电线路维护工作人员进行报警，从而有效预防断线、倒塔、冰闪以及舞动等各种灾害事故造成的伤害。覆冰在线监测技术的基本工作原理是：监测导线倾斜角以及弧垂等有关数据信息，根据线路参数以及输电线路情况等进行研究分析，然后计算覆冰的重量以及厚度等相关技术参数，从而判定覆冰的危险级别，及时发出准确的除冰信息预警。除此之外，充分结合线路拉力的状况观测覆冰的具体情况，将拉力传感器安装在绝缘子串上，并对导线在覆冰以后的受力状况进行实时监测，同时对当地环境的温、湿度以及风向等数据及时进行采集，将收集到相关数据信息集市汇总并传递到监控中心，经过处理与分析，尽快预报输电线路冰情状况，从而发出除冰警报。

3.2 杆塔倾斜监测技术的运用

矗立在矿山采空地区上面的输电线路的杆塔因为受到自身重力、外部自然力等各种干扰因素产生的影响，容易造成岩体错位、地面裂隙、滑坡等一些地质自然灾害，导致矿山采空区的杆塔出现倾斜、甚至导致地基产生变形等，严重影响到输电线路的安全。而利用全球移动通信系统，可以对杆塔倾斜装置进行实时监测，并及时发出预警信号。在等级为220 kV电压的输电线路中，杆塔倾斜监测技术已经获得了非常广泛的运用，从而使得杆塔变形以及倾斜等状况能够及时被发现，保证输电线路的安全稳定运行。

3.3 导线微风振动监测技术的运用

导线微风振动往往会造成高压输电线路出现疲劳而断股，尽管其看似对输电线路不会产生太大的破坏力，然而其破坏往往比较隐蔽，长时间的不断积累，对高压输电线路造成的破坏性会变得更加严重。微风监测技术的基本工作原理是导线监测振动仪可以对导线以及线夹触点以外的适当距离的导线实施监测，特别是其对线夹弯曲的频率、振动幅度以及输电线路周边的风速、风向以及温度、湿度等各项的气象参数，根据导线自身的力学特点，对微风振动的具体状况、疲劳寿命等加以分析、研究以及判断。导线微风振动监测技术的运用不仅可以预防微风振动造成的危害，还可以为输电线路的防震设计提供技术依据。

3.4 导线风偏舞动在线监测技术的运用

导线风偏舞动在线监测系统主要包括气象采集与风偏采集单元、子站以及数据信息处理等系统构成，通常在杆塔之上安装气象采集单元以及子站，而在导线上安装风偏采集单元。通过对气象风偏角、参数以及倾斜角等有关数据信息进行采集，利用无线网络传输到数据处理系统及时进行处理。运用导线风偏舞动在线监测技术，便于运行部门在特殊状况下采取相应的措施，此外，也为输电线路设计过程中综合考虑设计预防水平、气候环境条件等提供科学合理的技术依据。

3.5 视频在线监测技术的运用

视频在线监测系统一般安装在人口比较密集区、林区以及那些交通事故发生比较频繁的地段，实时监测周边的状况，及时找出对输电线路构成威胁的行为，并能够及时采取纠正预防措施。视频在线监测技术必须借助视频压缩以及数据传输等相关技术，从而对输电线路本体状况以及周边环境参数及时进行监测。然而在视频监测的实践运行过程中，出现了数据传输量比较小、现场视频难以自行控制、信号不稳定等各种状况，伴随CDMA以及3G网络技术的迅猛发展，充分利用无线传输使得输电线路的远程实时监控可以实现。

4 在线监测技术应用亟需解决的主要问题

4.1 在线监测技术存在标准化方面的问题

目前我们国家的输电线路在线监测技术还处于发展的初级阶段，该领域的新技术、新方法、新设备不断涌现，而在线监测装置的标准化工作却进步不大。要想对被监测的设备是否需要进行检修加以准确判断，还应当结合相应的经验与数据。除此之外，在线监测与离线试验是不是等价，必须借助大量的实践经验的检验。目前输电线路监测的各个运行部门非常关注一个问题就是关于报警值的问题，报警值必须充分结合实际运行经验并根据有关的设备实际状况，并且通过所安装的监测设备来获得，同时还应当确定监测数据的波动规律，所以，不同的厂家所生产的相同的输、变电设备其采用的生产工艺、原材料等并不完全相同，其监测设备的报警值也就无法确定。大量应用在线监测装置的同时，还应当在掌握有关数据波动规律和实践运行经验的基础上，确定输、变电设备相对应的报警值范围。目前在线监测数据与离线试验存在一定的差异，无法将离线试验的相应标准有效应用于在线监测数据的对应诊断标准之中去。

4.2 在线监测技术存在稳定性不强的问题

有关调查结果表明，在线监测装置因为容易受到传感器、通信以及工作电源以及通信等各种因素的影响，其稳定性还存在一定的不足之处，对于在线监测技术推广应用产生较大的负面影响。除此之外，还有电路设计、无线通信以及传感器技术等一些技术性方面的问题也需要尽快得到解决。

5 结 语

总而言之，从目前中国的在线监测技术的研究与开发进程来看，在杆塔倾斜、覆冰、导线微风振动与风偏舞动以及视频在线监测技术等方面取得了十分重大的突破，并获得了非常广泛的应用，然而其标准化以及稳定性等相关问题亟需得到解决。

参考文献：

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关键词：高压；输电线路在线检测；覆冰；环境影响

中图分类号：TM755 文献标识码：A

1 不同种类的输电线路在线监测技术

1.1 概述

输电线路的在线和研究检测技术在应用时会受到两个因素的影响，一个是线路上监测装置的电源，另一个是监测数据的传输通信。现代科技技术日益发展，通讯电子技术和传感技术也是如此。因此，各式各样的输电线路在线监测设施被相关的技术人员发明出来。比如，导线摆动监测系统、杆塔倾斜监控系统、导线覆冰等在线监测等监测系统都被研发运用。

1.2 输电线路的在线监测在覆冰情况下的运用

导线覆冰监测，首先离不开后台诊断分析，只有在此基础上才能完成对监测数据的操作，获取准确的监测数据，将事故消灭在萌芽之中。此外，管理人员还应对监测系统发送来的警报做到及时接收、正确判断和处理，才可以有效的防止各种线路故障的发生。

输电线路的在线监测在覆冰情况下的运作原理如下。（1）根据监测线路张力反应。由于绝缘子上装有传感器，因此可以有效的实现对覆冰后的各种各样状况进行监测。此外，还可以实现各种参数的采集。然后将这些收集到的信息及时的传送到后方监控中心。后方的监控中心对这些数据进行处理，比如：计算和理论修正。在此之后冰情预报信息，发出除冰警报。（2）覆冰状况可以通过监测导线的倾斜角和弧度得到准确的反应。

覆冰技术的参数包含覆冰的平均厚度以及覆冰的重量等信息，参数的获得需要一系列程序。首先，应用导线倾斜角度和弧垂对信息进行收集。然后，进行对比和分析，对象是气象环境参数、线路参数和输电线路状况方程。最后，经过分析和比较后，计算参数。通过这些参数可以对进输电线路覆冰的危险进行分析，判断出危险的等级。这样，就可以发出除冰信息了。上面提到的第—个原理应用了绝缘子上有传感器这一点，因此将应力传感器经过实验和安全性论证做为前提条件。另—个原理是：只要线路的参数保持稳定，那么线路运行的安全性也基本上不会出现什么变动。上面介绍了两类解除高压输电线路覆冰的方案，尽管不能得出档内各段导线的覆冰形态的结论，但是可以肯定的是导线覆冰的张力大小决定了高压输电线路的覆冰厚度。

1.3 输电线路导线风偏在线监测的应用

导线风偏（舞动）是威胁架空输电线路安全稳定运行的重要因素之一，常常造成线路跳闸、导线电弧烧伤、断股、断线等严重后果。由于近些年来我国输电线路发生的导线风偏、舞动、弧垂闪络跳闸事故较多，导致了线路跳闸停运，给电网的安全稳定运行造成了较大的危害，并且风偏的发生常伴有大风和雷雨现象，给故障的判断及查找带来一定的困难。要想实施科学合理的预防风偏的方案，就必须依靠气象采集单元、风偏采集单元，把采集的气象参数、风偏角、倾斜角，通过无线网络方式向风偏监测系统发送，系统完成对监测数据的转换和处理，发出导线风偏预警信息，便于运行部门在紧急状况下制定应对措施。也可以对输电线路杆塔上最大的瞬时风险采精确的记录。同时，风偏监测系统记录导线运动的轨迹以及风压不均等状况，为输电线路运行提供历史监测数据资料，对后期的线路设计时考虑气候条件、设定预防水平提供可靠依据。

1.4 输电线路杆塔倾斜监测系统

煤矿采空区上面的覆岩会出现一些意外的状况，这和自然力、重力以及其它因素有着密不可分的关系。这些意外的状况会引发许多问题，比如：岩面的裂缝、滑坡以及地面的塌陷等各式各样的地质灾害。这些地质灾害会引起杆塔基础变形以及采空区杆塔倾斜，严重时造成倒杆断线，危及输电线路安全运行。

正在运用的杆塔顷斜度监测系统，可以在全球移动通信信号覆盖的范围监控杆塔倾斜度，实现越限报警。通过对杆塔倾斜，基础移位和塔材变形等情况的发现，可以及时的选择应对措施，从而让电网的安全运行得到进一步的保障。

电网的正常运行还会受到许多因素的干扰，比如：铁塔荷载大，偏远山区通信网络的信号不强，一些外界的因素会干扰特高压结路中塔头无线电。针对这种情况，可以研制和开发特高压GSM杆塔倾斜监测报警装置系统。此装置系统可以对高压线路的运行状况进行监控。

1.5 输电线路导线舞动监测

导线舞动损害线路会造成塔材和螺丝变形或折断，甚至金属断裂和导线落地，造成大面积的停电或电网重大事故。因此，有必要进行导线舞动在线监测技术的进一步研究，通过观测和记录导线舞动状况，就可以顺利的实现易舞线路和易舞分布图的绘制，易舞线路和易舞分布图的绘制是进行线路防舞设计的重要依据。对档距和线路的情况进行分析，在一档导线中装配导线摆动监测仪。同时收集3个方向的加速信息，根据监测点加速度信息的计算分析和线路参数情况，可以获取舞动半波数和计算导线运行轨迹的相关参数。从得到的信息分析，对可能会发生的舞动危害进行预测，在此基础上可以完成发出报警信息，及时调整系统运行方式，减少甚至避免电网事故的发生。

2 在线监测技术在特高压线路中的使用

2.1 基本的要求

特高压线路安全运行的意义是建立在在线监测技术在特高压线路中的可行性基础上的。特高压线路在线监测系统和在线监测技术的实现有以下5个要求：（1）1000kV特高压必须安装在特高压在线监测系统中，但是有一个前提，即不要干扰电气性能的可靠性。在此情况下，电气性能的可靠性才能得到有效的保证。同时，1000kV特高压交流线路的电晕要求才能得到满足。（2）保证线路机械性能可靠。特高压在线监测系统中的设备一定要保证其一切正常，防止其对线路造成威胁，带来危险。（3）由于线路运行人员要进行高空作业，因此在特高压在线监测系统下进行设备安装一定要简单、方便和可靠。（4）特高压线路压迫在稳定的状态下运行，这样才能抵御特高压线路电磁场。同时，当出现恶劣天气状况时就可以不用连接外部电源进行各种维修。（5）对在线监测数据实行统一的，需要注意的是数据传输方式和存储方式必须符合规范和标准。

2.2 应用的范围

如果想实现特高压线路中应用在线监测技术的正常运作，就需要依靠稳定、安全的线路。同时，秉持突出重点和体现差距的原则，对数据进行积累。在这个原则的指导下，6个在线监测系统的应用范围需要注意：（1）重要交叉跨越上需要安装覆冰在线监测系统，这些系统同时需要和输电线路视频监控装置相互配合，只有这样才能发挥作用。（2）微气象区和微地形区需要配备导线风偏和气象设备，同时需要对风偏数据进行监测和记录。在此基础上，根据这些数据对气象条件、运行、设计等进行全面的分析和研究。这样就能增强高压输电线路对强风的抵抗能力。（3）煤矿采动的影响区内需要配备杆塔倾斜监测装置，及时对杆塔倾斜的情况进行监测。通过这些措施可以对线路事故进行监测以及预防。（4）将微风振动监测系统安装在大跨越线路上。（5）舞动易发的区域需要安装舞动监测装置，这样就可以实现对导线舞动的曲线以及波数等进行监控和分析的目的。（6）一些重要跨越、大跨截止线路和特备偏远的区域需要安装监测装置。这样特殊地段的监控就可以实现。

3 电力电缆运行监测技术

3.1 分布式光纤测温技术

分布式光纤测温技术的工作原理是：光在光纤中输送时，在每一点上激光都会与光纤分子相互作用，进而后向散射就会发生。后向散射既Rayleigh散射，又有Raman散射。分布式光纤测温系统的构成主要有：1台主处理机，1台当地控制电脑，1台远端用户控制电脑，1条或几条传感光纤。分布式光纤测温被广泛的使用在电力电缆全线中，可以实现全天候的实时测量。它能合理、合理调节电缆的载流量，有效的防止电缆及隧道发生火灾的发生。

3.2 局部放电量的测量

电场强度有时会超过绝缘介质的耐电强度，该点的局部就会被击穿，因此放电现象就会产生，这时就需要进行局部放电量的测量，这样就能及时的发现电缆和附件中的缺点。局部放电量的测量局部放电量测量的接线原理及等价回路见下图2。

3.3 红外热成像技术监测热故障

根据辐射理论，只要物体的温度高于绝对零度，无论什么时候，什么地点都会向外辐射红外线，发射辐射能量。这些红外线用人眼是看不见的。同样，当带电电缆线路出现了热故障，就会形成热场，并且向外辐射能量。运用红外成像仪的光扫描系统，热场可以被形象的反映在荧光屏上。从热像图中可以分析出热场中的最高温度点，这个最高温度点即热故障点。尽管电缆线路热故障有很多种，但是可以被分为两类，一类是接触热故障，另一类是绝缘材料固有缺陷以及变质老化。

结语

用状态监测和运行监测可以及时了解和发现输电线路的运行状态，及时发现运行故障，这样就能将安全隐患消灭在萌芽之中，合理地使用设备，保证电力系统安全运行。

篇6

关键词：状态监测；运行监测；输电线路；检测

中图分类号：TM721 文献标识码：A

随着输电线路建设规模的不断扩大，建设位置也越来越复杂，相对的环境也比较恶劣，开展监测工作存在着一定的难度，并且日常的维护工作量也比较大。为了更好的加强输电线路运行的安全、稳定，一定要对输电线路展开相应的检测工作，这样才可以有效提高输电线路供电的可靠性与安全性。本文主要对状态监测与运行监测进行相应的分析。

一、监测装置

现阶段具备的状态监测装置与运行监测装置尽管可以确保正常的运行，但是相应装置的监测技术标准、电源供应方式、软件平台等方面均没有达到完全的一致，再加上室外装置电源方面的问题，对检测装置的运行情况都有着一定的影响。本文主要对监测装置的现状进行分析，其一，监测装置的终端一般均安置在野外，相应的工作环境比较差，并且大多数都是依靠蓄电池供电，在工作的时候经常以太阳能电池板作为辅助充电，因而在工作过程中普遍存在着电量不足的情况。通常情况下，对于输电线路状态运行监测装置的要求都比较高，一定要具备防水、防冻、防老化以及散热等特点，但是现有的装置基本上都无法保持长时间的连续运行。其二，大多数的监测装置都是自行研发的，在软件方面还存在着互不兼容的情况，并且相关数据也无法实现调用与共享，也就无法达到集成与统一的程度。除此之外，在加装装置终端经常需要设置一些设备代码，相应的运行维护单位也就无法对其展开相应的操作，进而很难实现对数据信息的动态管理。其三，在监测装置的日常工作中，一般都不具备相应的常态机制，进而在一定程度上而言，也就无法实现“运行、使用、维护”的一体化管理，无法有效发挥监测装置的作用。其四，在监测装置工作的过程中，部分模块是需要互联网予以支持的，这样才可以实现数据的有效传输，在系统内网与互联网之间缺乏相应的信息平台，如果服务器数据受到破坏，那么整个监测平台将会处在瘫痪状态。其五，监测数据一般都是使用无线网络展开传递的，这样持续的发送与接收信息，使得运行费用不断增加，并且对设备的使用年限也有着一定的影响。

二、监测技术

（一）覆冰在线监测技术

覆冰在线监测就是对导线覆冰情况展开的一种实时监测，同时可以保证在天气环境恶劣的情况下，也能够对输电线路绝缘子的覆冰情况进行监测。在此监测系统中，主要就是利用数学模型与监测分析方法对监测数据展开相应的分析，进而预测可能发生冰雪灾害的线路，及时向输电线路的工作人员提出警告信息。通过覆冰监测技术的应用可以有效避免发生断线、倒塔等灾害事故。覆冰监测技术的原理如下：其一，监测导线倾斜角与弧垂等方面的参数，之后根据输电线路状态方程以及线路参数等方面展开相应的分析，计算覆冰厚度、重量以及覆冰之后载重等方面的技术参数，然后判定覆冰的危险等级，做出除冰信息预警。其二，通过分析线路拉力的情况，观测覆冰的实际情况。在绝缘子串上安装相应的拉力传感器，同时对导线在覆冰之后的受力情况进行实时监测，除此之外，还要加强对当地环境的温度、湿度等方面进行采集，之后整理这些采集到的信息，将其汇总到监控中心，通过相应的分析与修正，对输电线路的覆冰情况进行预报，做出除冰预警。

（二）导线微风振动监测技术

导线微风振动非常容易致使输电线路疲劳进而出现断股的情况，从表面来看，微风振动对输电线路的危害比较低，但是这种危害属于隐蔽性的，在经过长时间的积累之后，往往会给输电线路造成非常严重的后果。微风监测系统的运行原理就是导线监测振动仪可以对导线以及线夹触点以外一定距离的导线展开监测工作，特别是对线夹弯曲频率与振幅、环境湿度与温度以及风向等相关气象参数，根据导线自身的力学特性，判断输电线路导线微风振动的水平预计疲劳寿命。导线微风振动监测技术不仅可以降低微风振动的危害，还可以为输电线路的防震设计提供参考依据。

（三）视频在线监测技术

视频在线监测主要就是将相关设备安装在林区、交通事故区以及人口聚居区等区域，进而对周边环境展开相应的监测，及时发现可能对输电线路状态运行产生影响的因素，并且对其进行适当的改正。在输电线路状态运行监测中，视频监测主要就是利用视频压缩技术以及数据传输技术等，对输电线路的运行状态进行实时监测。但是，从目前视频监测技术的情况而言，普遍存在着传输数据量小、无法实时控制现场视频、信号微弱等问题，然而随着CDMA网络、3G网络等相关网络飞速发展的形势下，采取无线传输的方式可以更好的达到输电线路的远程监控。

（四）杆塔倾斜监测技术

在部分区域设置杆塔的时候，经常会因为重力、自然力等因素的影响，产生岩体错位、滑坡以及裂缝等地质灾害，导致杆塔倾斜，甚至出现地基变形的问题，进而影响了输电线路运行的稳定性与安全性。在应用GSM系统的基础上，可以对杆塔倾斜展开实时监测，当其倾斜严重的时候，一定要发出相应的预警。目前，在220kV输电线路中，杆塔倾斜监测技术得到了充分的利用，并且取得了一定的成效，在保证输电线路正常运行方面提供了可靠的依据。

三、加强监测工作的对策

（一）实时监测集成化

在对输电线路进行状态监测与运行监测的时候，一定要加强对复合绝缘子运行监测、覆冰舞动监测、微风振动监测、弧垂监测等相关系统的集成统一，将输电线路的运行状态当成是监测对象，将实时数据当成是监测先导，之后分析并且判断可能会对输电线路状态运行产生的因素。除此之外，一定要充分利用监测技术，对线路运行的情况展开实时监测，获取相关的信息，进而对状态进行评估，分析输电线路中存在的危险点，因此，在很大程度上提高了输电线路运行的稳定性与安全性。

（二）健全告警功能

在输电线路状态运行监测过程中，一定要根据异常数据的类别与性质设置相应的告警信息，之后系统可以根据不同级别，完成告警操作，其主要可以分为：警报音、语音呼叫等形式，利用监测平台实现服务器与内部局域网的互通，进而防止出现重要告警信息被延误处理的现象，同时还可以加强对值班人员的绩效考核。

（三）实现一体化的系统架构

根据国网、网省、地市这三个层次开展监测部署工作，通过获取的输电线路状态信息，在地市监测系统中完成对输电线路运行状态以及环境的集中监控，之后将获取的相关数据利用系统内部网络传递到网省级别的监测系统中，发挥灾害预警、统计分析等作用，进而为规划的制定、设计、运行等方面提供技术支持；然后网省利用一体化平台将获取的相关数据传递到国网监测系统中，发挥相关作用，确保输电线路运行的安全性、稳定性与可靠性。

（四）实现信息互递的安全化

在电力系统中，对于监控系统安全的要求要比信息管理系统以及办公自动化系统高很多，各电力监控系统一定要具有非常高的可靠性，不可以与安全等级比较低的系统进行直接连接。在状态监测系统与运行监测系统中，一定要部署相应的安全接入网关。加强对自身终端安全防护问题的规范，同时对移动CDMA、GPRS、3G传输数据安全性的相关问题进行解决；处理好接入对象访问权限以及身份认证的相关问题，进而对接入对象展开统一监控与审核，这样不仅可以确保监测数据的生成、储存、传递以及使用全过程的安全性，还可以确保系统运行与操作的可靠性，实现系统运行的稳定性、安全性以及数据传输的安全性。除此之外，开展必要的设备冗杂以及数据备份对策，进而保证在系统出现问题的时候，可以快速恢复正常。信息交换的示意图见图1。

结语

随着输电线路检测工作的逐步展开，对状态监测与运行监测的重视程度也在不断提高，并且在确保输电线路安全、稳定、可靠运行方面发挥着至关重要的作用。在开展相关监测工作的时候，一定要加强对相关监测装置的分析，深入了解其使用操作过程，进而正确运用相关装置，充分发挥其应有的作用，并且对相关监测技术也要进行一定的分析，了解技术应用的特点与作用，进而在输电线路检测中予以充分利用，这样才可以有效提高输电线路运行的稳定性与安全性，为电网运行的可靠性提供坚实的基础。

参考文献

[1]平林涛，张逸群，申思勉.状态监测在输电线路深化应用的探讨[A].2011年亚太智能电网与信息工程学术会议论文集[C]，2011.

[2]邵天晓.110-500kV架空送电线路设计技术规程（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2003.

篇7

【关键词】输电线路；在线监测；硬件；软件；设计

1.综述

近年来，随着我国工农业生产的发展和人们生活水平的提高，作为先行的电力工业取得了迅猛的发展，系统装机容量和输电线路电压等级都在不断提高。随着电力系统装机容量的提升、运行电压等级的提高、电网覆盖范围的扩大，一方面提高了运行的可靠性和经济性，但是另一方面使得系统运行故障所波及的范围和对工、农业生产和人们生活造成的影响也越来越大。

中国高压输电线路分布范围广、线路长，尤其是“西电东送”工程，不但地形地貌复杂，而且部分地区气候条件比较恶劣。传统的输电线路检查主要靠运行人员周期性巡视，极易在下一个巡视未到之前由于缺乏监测发生线路事故。应用在线监测技术对线路状态进行实时监控，可以及早发现事故隐患并及时予以排除，使线路始终保持良好的状态运行，提高电力系统自动化程度，减少各种事故的发生，提高国民经济效益。

2.主要内容和方法

2.1在线监测的主要内容

2.1.1绝缘子污秽在线监测：（1）泄漏电流的在线监测。绝缘子表面泄漏电流是电压、气候、污秽三要素的综合反映，因此可将绝缘子表面泄漏电流作为监测绝缘子污秽程度的特征量；（2）污秽度在线监测。绝缘子表面的污秽度反映了输电线路的基本绝缘状况，目前世界上一般采用停电的方式测量绝缘子表面污秽度，包括等值盐密和灰密。

2.1.2输电线路覆冰在线监测：输电线路覆冰在线监测系统实时监测导线覆冰情况，依托后台诊断分析系统对监测数据进行分析，实现对线路冰害事故的提前预测，并及时发送报警信息，减少线路冰闪、舞动、断线、倒塔等事故的发生。

2.1.3雷电在线监测：（1）雷电定位系统。雷电探测定位的原理是对雷电发生时伴有的电磁辐射信号等雷电波信息特征量进行测定，再通过算法分析来得到雷电发生的时间、地点、雷电流幅值、极性与回击次数等相关雷电信息，呈现出雷电活动的实时动态图；（2）雷电流在线测量。雷电流在线测量可测量雷电流大小、波形参数，有利于判断雷击方式，可积累雷电基础参数，有助于分析雷击输电线路的影响因素，对在各种典型地区有针对性地采取合理有效的防雷措施具有重要作用。

2.1.4输电线路环境监测：输电线路环境监测是通过建立专门的环境监测站跟踪监测输电线路所处地区气象要素的变化，助于决策部门及时了解气候状况的变化，为及时采取防灾减灾措施，保障输电线路的运行安全提供科学依据。

2.1.5输电线路杆塔倾斜监测：采空区地面裂缝、岩体错位、崩塌、滑坡、地面塌陷等地质灾害，导致杆塔倾斜、地基变形的情况发生，严重威胁输电线路的安全运行。

2.1.6输电线路导线微风振动的监测：微风振动是造成高压架空输电线路疲劳断股的主要原因。微风振动对架空线路造成的破坏是长期积累性的，具有较强的隐蔽性，因此对其进行测量既能为防振设计提供科学的依据，又能为消除微风振动产生的隐患。

2.1.7输电线路导线舞动监测：导线舞动会严重损害线路，开展导线舞动在线监测技术的研究，加强对导线舞动的观测和记录工作，绘制出易舞线路和易舞区分布图，对指导线路防舞设计具有重要意义。

2.1.8输电线路视频监控：在人口密集区、林区、开发区、交通繁忙区安装线路视频监视装置，实时监视、记录环境情况，及时发现危及线路安全运行的行为，同时可观察和记录线路覆冰、覆雪等过程。

2.2输电线路在线监测的主要方法：（1）红外和紫外检测。红外和紫外检测以接收被测物体所辐射的电磁波为手段，具有远距离、不接触、不解体、安全可靠、准确高效的特点，适合带电检测；（2）超声波检测。超声波检测检测的原理是接收放电时发出的超声，再根据其信号强弱判断放电的位置和强度。超声波测法可用来检测复合绝缘子芯棒裂纹，具有操作简单、全可靠、抗干扰能力强等优点；（3）电场法检测。电场法通过测量绝缘子的电场分布来检测零值绝缘子或复合绝缘子的内绝缘缺陷，根据相应位置电场畸变判断故障点。

3.输电线路在线监测系统硬件设计

3.1系统硬件总体结构设计。输电线路运行状态综合在线监测系统是为了适应现代电力系统由计划检修向状态检修的转变而设计的，主要包括安装于输电线路高压杆塔的绝缘子污秽泄漏电流监测子系统、输电线路微气象区气象信息监测子系统、危险点图像监测子系统及安装于供电局的后台专家分析系统组成。系统结构如图1所示。

3.2数据采集的设计。本文设计系统的数据采集包括泄漏电流和分布电压采集，图像采集，报警信号采集和环境变量采集模块。

3.3数据监测系统的设计与实现

（1）污秽泄漏电流监测子系统。绝缘子污秽泄漏电流监测子系统由绝缘子泄漏电流卡环、高频率高线性度泄漏电流传感器、信号预处理单元、数据采集器、各种保护单元、环境温湿度及专家分析系统组成。

（2）微气象区气象信息监测子系统。气象信息监测子系统通过在线监测输电线路环境温度、湿度、风速、风向、雨量、大气压力等参数，将这些参数采集后，进行压缩处理，通过GSM/GPRS/CDMA等通讯方式将数据传往监测中心，供分析系统进行线路污情的综合分析，同时所有数据通过各种报表、统计图、曲线等方式显示给用户。当出现异常情况时，采用声、光报警，同时将报警信息以短信方式发往有关人员的手机上。

（3）危险点视频图像信息监测子系统。通过监测分析导线的重力变化和震动频率变化判断出当前覆冰量的大小和导线舞动的幅度实发送到监测中心，专家分析系统综合各种参数，得出覆冰程度及发展趋势，并及时进行预警和报警以指导检修和防治。

3.4系统硬件电路的设计。数据监测分机硬件电路由数据检测模块、泄漏电流传感器、温湿度传感器、数据通讯模块、电源变换及管理模块等组成。

3.5传感器调理电路设计。泄漏电流信号调理电路的作用是将外部微弱的泄漏电流信号进行一定变换，得到处理器的模/数转换模块能够进行正常处理的电压信号。设计泄漏电流信号调理电路时要求所设计的电路功耗低、性能稳定、抗干扰性能好。

3.6系统电源的设计。为了保证数据监测分机系统能长年24小时不间断地采集绝缘子的状态信息及环境参数，必须选择高效可靠的供电电源。利用太阳能为监测分机供电，采用硅能电池作为储能部件，在光照充足时太阳能电池板既为硅能电池充电，同时通过高效率的DC—DC变换器，将硅能电池的12V电压转换为3.3V工作电压；在光照不足或无阳光时，由硅能电池提供工作电压。

3.7无线数据通讯。由于输电线路杆塔分布广，系统将分机监测的数据用有线组网传输显然是不现实的。利用GSM网络，数据信息可以安全到达网络覆盖的任何地点，不受通讯距离限制，可靠性高。

4.基于B/S模式的监测系统软件设计

4.1B/S模式的体系结构。基于B/S模式应用系统将Web与数据库相结合，形成的基于数据库的Web计算模式，并将该模型应用到Internet/Intranet中，最终形成了三层客户机/服务器应用结构。三层结构将应用系统的三个功能层面进行了明确的分割，使其在逻辑上各自独立。

4.2软件系统的开发流程。输电线路在线监测系统的系统化分析与开发主要分为五大阶段：（1）系统分析；（2）系统基本结构设计；（3）组件设计；（4）建构应用程序；（5）系统整合与测试。

4.3软件系统功能模块设计。数据监测分机的软件部分主要完成如下功能：泄漏电流电气特征量及环境温湿度的实时检测和存储、系统主机各种控制命令的接收与处理及历史数据的定期发送及分机状态自动检测等。根据分机的功能，系统包括了以下程序模块：主程序控制模块；各通道泄漏电流采集及各种电气特征量的提取模块；与系统主机的数据通信模块；环境温度和湿度测量模块；时钟管理模块；采集数据信息管理模块；串行调试口处理模块、分机工作状态检测处理模块等八部分组成。

4.4监测系统软件程序开发。系统主机监测分析软件基于Windows2000 Server平台，采用Visual C++面向对象语言编制而成，数据库采用大型数据库软件SQL Server数据库。主要功能为：系统配置与参数设置；数据查询；事件记录；自动巡测；人工点测；数据分析；显示实时、历史及故障波形；显示事件列表，提供各种查询报告手段；人工或自动打印各种报表及波形；无线数据通讯；专家诊断；WEB信息共享。

4.5系统的抗干扰措施。系统的抗干扰措施主要从以下几个方面考虑：电路设计、软件设计、线路板设计、屏蔽结构、信号线/电源线滤波、电路的接地方式设计等。机箱采用铁板，可以屏蔽高频干扰；机箱内部的电路板有铜壳屏蔽，可以屏蔽低频干扰，采用铜壳加铝壳双层屏蔽的方式，可以同时屏蔽高频和低频干扰。信号线采用屏蔽线，并将屏蔽层两端接地，与机壳可靠连接，这些做法可以有效地将干扰屏蔽在设备外边。

5.结束语

输电线路运行状态在线监测系统包括多个状态量的监测，不是多种单一功能的简单拼凑，而是为了进一步完善监测手段，提高分析方法的多状态量在线监测的有机组合。随着信息技术的发展和对高压电网传输质量要求的不断提高，输电线路监测的重要性将更加突出，输电线路自动监测系统也会更快、更好的发展。

参考文献

[1]黄新波，张国威.输电线路在线监测技术现状分析[J].广东电力，2009，1（22）：13-20

[2]孙才新.输变电设备状态在线监测与诊断技术现状和前景[J].中国电力，2005，38（2）：1-7

篇8

关键词：看门狗电路；断电复位；输电线路；行波监测

中图分类号：TM73文献标识码：A文章编号：1009-0118（2013）01-0262-01

由于输电线路行波监测装置工作在高电位环境下，存在设备失控、程序“走飞”、各功能模块“死机”的情况。对此，需要在输电线路行波监测装置电路设计时放置一片看门狗（Watchdog）电路，使CPU程序在死机时，发出复位信号将系统芯片复位，强制系统重新运行，避免CPU死机造成设备长期瘫痪。

一、基本原理

本文提出了一种高可靠性的硬件断电复位看门狗技术来避免CPU死机造成设备长期瘫痪的问题，简单地说就是在CPU出现死锁的现象时通过断电、延时、再重新上电的方式来解决该问题，实际应用电路如图1所示：

本电路应用原理如下：

CPU主程序的循环中适时地通过控制看门狗引脚（WatchDog）输出周期小于1.6秒的脉冲以使IMP706计数器清零，从而保证Q1始终不导通，而Q2则导通，以便为CPU提供电源VCC。当CPU死机或死锁时，CPU的看门狗引脚不再输出脉冲来清零IMP706的计数器，此时IMP706的RESET将输出200ms宽度的高电平，此时Q1导通，则Q2截止，停止为CPU提供电源VCC。200ms后，IMP706的RESET恢复低电平，从而让Q1不导通，Q2导通，重新为CPU供电。系统则实现了死机—断电—延时—重新上电的高可靠复位方式，从而解决了CPU死锁的问题。

除此之外，手动复位端接CPU控制角RST_CON，IMP706的7脚接CPU的/RESET管脚，通过程序控制给RST_CON脉冲信号驱动Q3，当RST_CON为高电平时，使Q3导通，则导致IM706复位，当RST_CON为低电平时，D1处于截止状态，则Q3也不导通，此时IMP706处于正常运行状态。因此，可以通过CPU本身对RST_CON管脚的脉冲控制来使IM706的复位管脚输出复位信号，RESET为高电平使CPU本身完成设备复位。

下面分别讲述驱动电路、看门狗芯片、电源控制电路本应用电路中的详细设计思路：

（一）CPU看门狗控制电路

如图1中第①部分所示，CPU看门狗控制电路由正向导通二极管、分流电阻、限流电阻和起开关作用的三极管组成。CPU的IO管脚连接正向导通二极管，当CPU的IO管脚为高电平时二极管导通，IO管脚为低电平时二极管截止，使后级电路处于关断状态；二极管的负向端和分流电阻及限流电阻分别相连接，分流电阻使经过二极管的电流一部分通过分流电阻流向地，使流过限流电阻的电流减小；限流电阻的另一端连接起开关作用的三极管，通过限流电阻使流向三极管的电流减小；三极管的基极为高电平时导通，低电平时截止；当三极管导通时，其集电极由高电平变为与发射极相同的低电平，当三极管截止时，其集电极为高电平，发射极为低电平。通过此电路CPU可以控制看门狗主控芯片使其复位。

（二）看门狗主控电路

如图1中第②部分所示，看门狗主控电路由按键开关、隔直电容、滤波电容、供电电源和主控芯片组成。按键开关的一端接地，另一端分别与主控芯片的MR管脚和隔直电容连接，当按键开关按下后MR管脚变为低电平，则主控芯片的RESET管脚输出一定时长的高电平，当按键开关处于悬空状态时，MR管脚为高电平，主控芯片的RESET管脚输出为低电平。隔直电容一端接按键开关另一端连接主控芯片的PFI管脚和地，防止MR管脚与地连接，同时使PFI管脚处于无效状态。滤波电容一端接主控芯片的电源管脚VCC，另一端接地，起对VCC的滤波作用。供电电源与主控芯片的电源管脚VCC连接，对芯片供电。主控芯片的MR管脚与WDO管脚直接相连，以实现手动复位及CPU控制复位。

（三）CPU电源控制电路

如图1中第③部分所示，CPU电源控制电路由上拉电阻、起开关作用的三级管、限流电阻、退耦电容、滤波电容、电压输出以及供电电源组成。上拉电阻的一端与供电电源相连，另一端分别与三极管的基极、集电极相连接，使两者的电平上拉为高电平。三级管的集电极与供电电源相连接，发射极与电压输出端相连，当三极管截止时，三级管的基极为高电平，则三级管导通，其发射极输出为集电极电压，则电压输出与供电电源相同。限流电阻的一端与起开关作用的三级管相连，起到降压和限流的作用，用以保护三极管；三级管的基极与限流电阻的相连，集电极分别与上拉电阻的一端和三极管的基极相连，当三级管的基极为高电平时则导通，此时集电极被发射极下拉至地端，此时三极管的基极为低电平，三极管截止；当三级管的基极为低电平时，三极管关断，三极管的基极为高电平，三极管导通，电压输出为供电电源电压。

二、总结

本文深入介绍了一种利用硬件断电复位的看门狗电路的原理，通过断电、延时、再重新上电思路，实现了“死锁”CPU的复位，实际运行数据表明，该项技术能够有效解决CPU死机或死锁时复位不成功的问题。

参考文献：

[1]仇国庆，杨志龙，唐贤伦，杨莉.看门狗电路的设计与应用[J].自动化仪器与仪表，2006，（04）.

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关键词：雷击故障 电池监测系统 检测准确度 自学习

中图分类号：TM855 TP277 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0102-02

随着电力系统的不断发展，供电可靠性和安全性的要求也越来越高，运行经验表明，输电线路的故障80%是由于雷击引起，因此，加强雷击的监测和防护就成为电力工作的重点。雷击监测系统就是一种可以较为准确的对雷击进行定位和识别的监测装置，为保证雷击监测数据的准确性，需要提高雷击监测装置工作的可靠性，故而需要提高监测终端备用电池的供电可靠性，从而避免由于监测装置工作电压不稳定而导致的数据丢失现象的发生。为此，监测终端的备用电池的实时监测具有很大的研究价值。

1 基本原理

电池最大可用电量可以通过电池监测装置内部数据处理单元“自学习”过程计算得到，具体可通过以下方式实现该功能。

电池电量监测单元内部结构如图1所示。

其中，RBI：备用寄存器信号输入。VCC：电源输入。VSS：地。HDQ：单线HDQ 串行接口。BAT：电池电压检测信号输入。SRN：电池充电、放电电流检测输入（负）。SRP：电池充电、放电电流检测输入（正）。GPIO：通用输入/ 输出。

电池电量监测单元可以对由单个锂离子电池等构成的电源系统进行高精度的监测和报警。其通过检测串联在电池负极的小阻值电阻RS上的压降，判断当前电池为充放状态还是放电状态。通过内部“自学习”过程实现检测电池电量，电量的自动测量通过进行计算。电池每经过一次完整的充放电过程，就会进入一轮新的“自学习”，经过本次“自学习”可以更新电池从满到空的总电量，并写入LMD寄存器当中。通过检测NAC寄存器中当前可用电量的数值来计算出电池可用电量相对状态并写入LMD寄存器当中。通过检测NAC寄存器中当前可用电量的数值来计算出电池可用电量相对状态并写入寄存器RSOC，即

电池电量监测单元通过一个5kbits/s的双向串行接口HDQ总线与数据处理单元进行数据传输如图2所示。

其中，HDQ为一个漏极开路输出引脚，使用时需在HDQ上外接一只上拉电阻R。

双向串行接口HDQ总线与数据处理单元进行数据传输主要采用异步传输方式，每8位一组，低位在前高位在后，由下降沿触发。通过设置不同的低电平保持时间，来分别区分“0”和“1”，如图3所示。

电池充电单元通过BAT引脚与雷击故障监测终端电源备用电池连接相连接如图2所示，当电池电量监测单元监测得到电池进入低压工作状态时，即驱动电池充电单元工作给电池供电。此时电池电量监测单元开始计算电池相关信息并存入内部寄存器如图4所示。

由于电池最终可用电量，电压，温度等基本信息并不只是受单一因素影响，所以电池电量监测单元必须综合所有主要影响因素进行分析计算才能得出最终电池正确信息，其内部工作流程如图5所示。

电池标称可用电量（NAC）=电池充电电流-电池放电电流-温度补偿。最新测得电池放电量（LMD）=电池放电电流+温度补偿-电池充电电流。上述计算由电池电量监测单元内部“自学习”过程自动完成，不需要进一步计算，非常方便。

2 实测案例

某地区雷击故障监测装置长时间工作，电池老化程度不一，可以等效成工作电量不同，造成相同信号不同雷击故障监测装置监测结果存在差异，给数据分析造成隐性不准确因素，所以可以安装雷击故障监测终端电源备用电池的监测系统，以便合理分析不同终端监测得到的数据。

如图6，7两组电池测试结果显示，LMD明显不一，电池放电持续时间以及电池掉电速率也存在很大差异，因此可以判断图6测试组电池较图7测试组电池老化程度更加严重，应当及时更换电池。图8显示电池监测系统准确捕捉电池低压工作状态同时进行充电工作。

实测结果表明，引用本监测原理的系统将对监测终端电池电压、电池温度、电池可用电量等全面信息进行监测，为排除因电池因素造成的终端损坏或者数据丢失发挥巨大的作用。

3 结语

通过实测监测终端的备用电池的电量状态，结果表明本文所述方法能很清晰的记录备用电池的充放电的电量波形，从而避免了因电池因素造成的终端损坏或者数据丢失，为雷击故障监测终端正常使用，雷击故障监测数据准确可靠提供保障。具有全面监测电池当前工作信息，准确反映电池工作状态；自动识别电池低压状态并进行充电，不需要对户外雷击故障监测终端定期更换备用电池；动态设置不同生理电信号；实现雷击故障监测终端电源备用电池监测的自动化、智能化和信息化的优点。

参考文献

[1] 王欣欣.BES Ⅲ超导磁体电源的控制和监测[J].核电子学与探测技术，2006（2）.

[2] 吴承琴.TS-03C全固态PDM发射机电源监控原理及故障剖析[J].东南传播，2012（5）.

[3] 许世博.基于嵌入式系统的铁路智能电源监测系统[D].北京交通大学，2007.

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关键词：PON技术； 物联网； 模糊层次法； 智能电网； 输电线路状态监测

0 引 言

2009年，国家电网公司提出了“坚强智能电网”的概念。坚强智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”高度一体化融合的现代电网。其中输电环节在电网建设中显得尤为重要。保证输电线路的正常、稳定的工作是电网正常运行的必要条件。传统的线路检修方式主要是事后检修、定期检修，这种方式早已不能满足智能电网建设的需求，迫切地需要一套系统：能够实时地了解线路状况，并能做出正确的处理，即输电线路在线监测系统。该系统涉及到的主要有三个部分，即：前端的信息采集；监测信息的传输；信息的处理及故障诊断。提取线路中重要的特征向量，通过通信网络层传输至控制台，控制中心通过智能模型判断出线路的当前状态，输出对应的处理方式，再传达到相关部门实施[1]。

1 关键技术简介

1.1 物联网技术

物联网的定义是通过射频识别（RFID）、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把所有物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。作为新一代信息通信技术，物联网技术的发展引起了广泛关注，物联网及其产业发展已被纳入国家战略，国家科技部、工业与信息化部等部委先后在多项国家重大科技专项中设立课题支持物联网技术研究及产业化[2]。

1.2 PON技术

PON（Passive Optical Network，无源光纤网络）是指光配线网中不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器（Splitter）等无源器件组成。目前PON技术的主流是EPON和GPON技术。EPON组网的优势体现在以下几方面：

（1） 传输频带宽，通信容量大，多业务接入能力强。

（2） 组网灵活，拓扑结构可支持树型、星型、总线型、冗余型、混合型等网络拓扑结构，非常适合配电网的树形或总线型网络结构。

（3） 光分支器为无源器件，设备的使用寿命长，维护简单，网络中的任何1台ONU故障都不会影响其他设备的正常工作。

（4） 安装方便。OLT一般为机架型，可以上机架安装；ONU可以设计成工业级模块，便于安装到室外的设备箱里。

（5） OLT和ONU提供以太网接入交换功能，并且可以支持SNMP协议进行网络管理。

（6） 传输过程损耗小，无需中继设备，传输距离远，最大可达20 km左右。

（7） 安全性强，不易被窃听和干扰，适合变电站或配电变压器附近电磁环境复杂的场合。

1.3 模糊诊断专家系统

在输电线路系统诊断中存在许多边界不分明的事情，不能再用经典集合论中的二值逻辑关系来描述，必须用模糊集合论中的“隶属度”来描述。根据征兆对故障的肯定和否定程度，可以建立模糊筛选矩阵，建立故障诊断的数学模型；利用模糊筛选矩阵可以反映故障存在的充分条件，可以考虑不同征兆之间的相互影响，能够对故障隶属度进行精确计算。但涉及的故障和征兆数目太多时，就可能难以分辨征兆之间的相互作用，且模糊筛选矩阵一般是根据机组故障的典型情况建立的，一旦确定后不能根据故障的具体情况灵活地进行调整。由于故障和征兆表现的多样性，必须根据机组的不同状态和故障可能表现的形式对模糊筛选矩阵进行修正。

2 研究现状

输电线路在线监测技术是指直接安装在线路设备上可实时记录表征设备运行状态特征量的测量系统及技术，是实现状态监测、状态检修的重要手段，状态检修的实现与否很大程度取决于在线监测技术的成功与否。国外较早开展了输电线路在线监测技术的研究，并将自己国家成熟或试运行的各类在线监测设备推向中国市场，而国内有能力从事这项技术研发的高等院校及科研院所由于缺乏市场能力和足够的资金，无法将研制的成果批量产业化，导致我国目前成为全球输电线路在线监测与诊断系统需求最大的市场[3]。最近几年，随着高新技术企业的发展，国内出现了一些专业的在线监测技术生产厂家，他们在积极学习国外先进技术的同时，立足我国电力国情，开发了一系列输电线路在线监测技术，有效提高了现有输电线路的运行安全水平[4]。

3 本系统的构成及应用

结合物联网技术的输电线路状态监测的系统如图1所示。在输电电路部分，包括杆塔及输电线上装备智能传感器，这些智能传感器分别采集线路上的设备信息及周围环境的微气象信息，这些信息包括：线路覆冰、绝缘子污秽、线路舞动、温度、湿度等信息，并将这些信息通过短距离无线通信的方式（ZigBee/WIFI等）汇聚到状态监测，然后通过光纤将信息汇聚到变电站中的OLT，然后通过电力专用网络传递给远端控制中心，通过专家诊断系统，对线路的当前状态做出正确的判断，并将结果输出到相应部门，以便及时应对，避免事故的发生[5]。

3.1 感知层

采用无线传感器网络技术，无线传感器网络通常由大量具有感知、计算及无线通信能力的微小节点组成，其目的是监视环境而非通信。传感器节点部署在要监视的区域中，采集指定的环境参数，并将数据发送到汇聚节点供分析。无线传感器网络的优势：通过在物理环境中部署大量廉价的智能传感器节点，可以获得长时间、近距离、高分辨率的环境数据，这是传统监视设备无法得到的；传感器节点的计算和存储能力允许节点执行数据过滤、数据压缩等操作，也可以执行一些应用特定的处理任务；节点之间的通信能力允许节点之间协同完成更复杂的任务，如目标跟踪；通过任务的重新分配可以改变传感器网络的用途。

无线传感器网络要解决的问题：网络的自组织、自配置（节点定位、时间同步、自动校准、拓扑控制等）；通信协议（MAC、路由协议）；分布式数据管理（数据采集、存储、查询、获取等）；各种应用特定的数据融合处理；节省能耗应贯穿到所有的设计中。设计系统时主要考虑如下问题：干扰、供电、传输距离等问题[6]。

系统中将无线智能传感器布置于输电线路和杆塔上，用于检测线路和周围的环境，并将采集到的信息汇总到状态监测装置。传感器装置和状态监测装置间通过ZigBee协议进行通信[7]，如图2所示。