摘要：本文简要介绍了高压输电线路在线监测系统的的内容，分析了其发展过程，对高压输电线路在线监测系统的改进提出了几点建议，以供参考。
关键词：高压输电线路；在线监测；发展过程；改进
随着社会经济的高速发展，各行各业对电力供应的质量提出了更高的要求。由于电网中输电线路所处环境的不稳定性，线路运行的安全与否已成为电网可靠性的一项重要指标。由于输电线路覆盖范围几十甚至几百千米，处在不同的环境中，高压输电线路容易受到地理环境和气候的影响，据统计每年电网停电事故主要是由线路事故引起的。高压输电线路在线监测系统通过实时监控电网的输电运行情况，能够有效保障高压输电线路的良好运行。
1输电线路在线监测系统发展过程
随着电力系统状态检修工作的开展和智能电网的建设日益壮大，输电线路在线监测技术得到迅速发展。2008年初的罕见冰雪灾害发生后，国家电网公司、南方电网公司都加大了对输电线路覆冰、舞动的研究投入，2010年国家智能电网规划总报告中提出要加大对输电线路状态监测装置和在线监测系统的研究开发，全面建成覆盖全网范围状态监测系统。
1998年国内各高等院校及厂家陆续开展了对输电线路在线监测方面的产品的研发，2000年各电力公司陆续安装绝缘子泄漏电流在线系统，由于技术水平低，缺乏专业的技术手段，一直处于停滞不前状态；2002－2004年国内相继研发成功了输电线路图像监测系统及输电线路覆冰监测系统，目前国内应用量较大，据估计，覆冰监测装置在国内总体应用量在1500余套左右，图像监测装置在3000套以上，以上两种产品对线路覆冰监测及线路巡视维护起到了很大的作用。2004年后相关厂家接着开发了线路微气象监测系统、线路导线温度监测系统、线路导线舞动监测系统等产品，都到了一定量的应用。在线监测产品制造厂家达到10余家，监测装置总体产品应用量达到1万台左右。从2008年开始，南方电网公司召集包括清华大学在内的10余厂家召开技术交流会，对在线监测的规约及通信标准做出了规定，2009年国家电网公司也启动了相关标准的起草工作，目前各厂家的产品能够达到中心兼容。
2输电线路在线监测系统内容
输电线路在线监测系统是通过无线网络3G/GPRS/EDGE/CDMA1X通信传输方式，对输电线路的环境通道环境、温度、湿度、风速、风向、泄漏电流、覆冰、导线温度、风偏、弧垂、舞动、绝缘子污秽、周围施工情况、杆塔倾斜等参数进行实时监测，发出线路异常状况的预警，通过对线路各有效参数的监测，能够提高输电线路安全经济运行的管理水平，并为输电线路的状态检修工作提供必要的数据参考。
输电线路在线监测系统包括7个子系统，分别是：输电线路图像视频在线监测系统；输电线路微气象在线监测系统；输电线路杆塔倾斜在线监测系统；输电线路覆冰在线监测系统；输电线路绝缘子泄漏电流在线监测系统；输电线路导线温度在线监测系统；输电线路风偏、舞动、弧垂在线监测系统。
其中，图像视频在线监测系统采用的是先进的数字视频压缩技术，通过无线通讯实时将线路周围情况传到后台监控中心，并可以设置一定的程序对危害线路安全的行为进行报警。它还采取红外探测技术对输电线路高危地区杆塔进行全天候监测，将事故隐患及时排除，大大地减少因线路周围建筑施工等外力行为造成的电力事故。在巡视人员不易到达地区，大大减少巡视次数，为输电线路的巡视及状态检修提供了便捷条件。另外，该系统软件具有强大的查询、比较、分析功能，可及时了解设备及环境变化信息，为预防事故的发生及事后分析提供事实依据。
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，它将所测监测点的温度、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，线路技术人员根据数据变化，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，防止线路发生停电事故。
覆冰监测系统是采用精确的监测分析方法和实用的数学模型，对输电线路覆冰状态进行实时监测，它能够对在恶劣大气环境中运行的高压输电线路及变电站绝缘子的覆冰情况进行在线监测，再根据线路设计标准，为用户提供预警值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆还能够对现场的覆冰情况进行拍照，通过GPRS/CDMA无线通讯网络将照片、环境参数传往监控中心，在监控中心即可随时掌握线路的覆冰情况。通过对照片的比较分析可判断积冰速度，综合各种气象条件，做出相应的处理措施，防止大范围停电事故的发生。
杆塔倾斜在线监测系统的运行模式是杆塔倾斜传感器将采集到的杆塔横向倾斜、纵向倾斜、复合倾斜等数据通过3G/GPRS/EDGE/CDMA1X通信方式发送到监测中心，监测中心对横向倾斜、纵向倾斜等状态参数进行数据存储、显示、统计报表，并结合杆塔自身设计参数进行分析，完成杆塔倾斜的多参数预警功能。它可以及时判断杆塔倾斜的发展变化，在达到报警状态之前能够得到及时处理。这种监测系统多应用在矿井开采及雨水朴刷较多地区。
3 高压输电线路在线监测系统的改进
3.1 系统架构
根据监测需求部署无线传感器节点，每级杆塔不一定都要安装。比如：在水塘附近的杆塔上安装监测塔基的图像采集终端，以防被水侵蚀；在跨越立交桥的导线上安装监测导线弧垂的采集终端，以防导线下垂太多危及桥上车辆。监测子站部署在无线传感器节点附近，通常安装在杆塔上。一方面负责收集附近的传感器监测数据；另一方面，监测子站为簇头节点，构成无线多跳网络，将数据传送至汇聚节点，再由汇聚节点接入互联网或电力部门内部网络，传到后端的监控中心。汇聚节点通常设在高压变电站。如果监测子站支持的传输距离远，就可以更灵敏地根据监测点的布局部署监测子站，使得每个监测点都在某个监测子站的覆盖范围内，而且所有监测子站都能多跳连接到监测网关。按照这种方式进行架构，监测子站设置得最少，能大大减少安装和维护的工作量。否则，受传输距离的限制，有可能需要部署专门用于转发数据的监测子站，耗费了大量的人力物力。
3.2 采集终端的设计
采集终端的主要模块有传感器模块、电源模块和无线通信模块。无线通信模块选择支持Zigbee标准的模块。电源模块可以根据传感器节点放置的位置确定。根据不同情况选择不同的供电方式。如果采集终端设置在杆塔上，可以选择太阳能电源供电。如果设置在导线上，则可以应用电磁感应电源，利用导线上的电流供电。
3.3网络故障诊断和维护
随着网络规模的不断增大和节点个数的不断增多，网络故障和维护成为制约该系统实施应用的一个重要问题。研究与开发网络故障诊断和维护的工具，能够便于协助发现、定位网络中失效节点，对网络性能也能进行实时监测。
4 结语
电子信息技术和无线网络的发展，推动了我国电力系统的发展。高压输电线路在线监测系统可以实时监测输电线路的运行状态对于保障输电线路的良好运行有着重要的作用。通过对高压输电线路在线监测系统的整体改进保障电网输电 线路的稳定运行，为我国电力系统发挥更大的作用。
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论文作者:冯博,王硕,韩立奎,张帅
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/19
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