输电线路在线监测装置研制及其通信组网应用

输电线路在线监测装置研制及其通信组网应用

申波

国网山西省电力公司超高压输电分公司 山西太原 030000

摘要：随着超、特高压输电工程的快速发展，输电线路运行状态对电网的影响日益突出。而通过各种输电线路在线监测装置获取输电线路各状态参量，对输电设备的状态评估、维修策略及维修计划具有重要意义。目前，输电线路在线监测装置在电网中已得到了广泛应用，与输电线路状态检修相关的静态数据及定期检测获得的测试数据大部分已实现计算机管理。然而，随着电网规模的不断扩大，目前的输电线路监测装置存在分散配置、管理困难，互不关联、信息无法整合、系统庞大及资源浪费等问题，对输电线路实时运行状态的监测越来越困难，因此急需对输电线路在线监测装置通信、管理工作进行提高，以适应电网的发展。

关键词：输电线路；在线监测装置；通信组网；应用；

引言

   随着高压输电工程的迅速发展，输电线路运行的状态与电网之间的联系更为紧密，对其产生的影响也愈加明显。当前通过对输电线路的运行实施在线装置监测，通过监测的数据反映出输电线路是否在安全有序运行，对于日常维护输电线路、对输电装备开展有效评估等方面意义重大。目前输电线路在线装置已经在电网的运行中得到了应用和推广，并且发挥着重要的作用。尤其是输电线路在线监测装置与通信网两者的有效结合，其取得的成就是非常显著的，有数据可以证实：装置在3000 m范围内的数据平均传输速率为12.1 M b/s，且数据传输速率均不低于10.8 M b/s.这两者的有效结合，为实现分散监测主机间的相互关联、监测数据共享及信息整合，形成光纤、北斗、全球定位系统及无线通信方式组合的通信网络相互契合，为快速反馈输电线路实时数据和命令提供了可能[1]。

1监测装置研制
1.1设计原则

监测装置的运行目标，即是对杆塔、绝缘子以及输电导线的状态参数进行监测，通过该种方式的应用在掌握线路故障情况以及运行状态的基础上对其开展综合分析与评估，以此为输电线路状态检修工作的开展实现重要依据的提供：第一，监测参量。对于输电线路来说，其在实际运行当中具有着较多的参量需要检测，并因此需要将较多的传感器设备在绝缘子、输电导线以及杆塔上部署，以此同线路监测装置实现一个基本感知区域的构建，对杆塔附近的环境信息进行良好的感知；第二，通信方案[2]。为了保证主站同监测装置之间通信的正常性，对相应的配置原则进行了设置。对于不同通信技术来说，因其在具体传输能力方面差异情况的存在，则根据其类型的不同将其分为两类，一类即高清图片、视频等具有较大数据量的监测数据，二类即覆冰厚度以及线路摆动频率等关键报文数据。在GPRS通信以及允许光纤接入的情况下，需要保证一类监测数据具有正常的接入特征，而在GPRS不能够正常通讯、且光纤不允许接入的情况下，则需要对高清图像以及视频等数据进行自动丢弃，通过北斗卫星终端的应用对数据传输进行保证。而在相邻杆塔当中，通过ZigBee技术的应用对装置间的网络互连进行实现，在杆塔上检测装置对无线路由器进行配置，以此对数据的无线接受与转发功能进行实现，形成不同检测装置具有相互关联特征的链式网络。在本研究当中，其所使用的为无线Mesh网络接力同电力光纤复合地线结合为主，以公共通信网为辅的网络解决方案，在该方案当中，对两级网络结构进行了应用，由智能传感器、手持式接入设备以及监测主IED实现星型子网络的组成，在不同子网间，通过无线Mesh网络的应用进行连接，且Mesh网络会以中继方式将线路多级杆塔信息实现对OPGW信息接入点的汇聚，以此实现OPGW开口次数的减少；第三，电源方案。在本研究当中，使用蓄电池、高电位感应取能装置以及太阳能为传感器以及输电线路检测装置进行供电，同传统供电方式相比，能够对环境方面的依赖进行有效的降低，同时有效实现监测装置以及传感器供电可靠性的增强[3]。

2.2监测装置设计原则及架构
  一是监测装置设计原则。输电线路监测装置的总体目标在于综合监测输电导线、杆塔及绝缘子等设备的主要状态参数，实现对输电线路运行状态和故障情况的在线监测、实时分析和综合评估，为输电线路状态检修提供重要的依据。
  二是监测参量。输电线路监测参量众多，大量监测传感器部署于杆塔、绝缘子或输电导线之上，与输电线路监测装置构建基本感知区域，以实现对杆塔周围环境信息感知。
3输电线路在线监测装置通信组网应用
  随着光纤通信技术的发展，基于电力专网的EPON/工业以太网交换机技术/WIFI技术也逐渐成为输电线路状态监测系统的重要数据通信方式。装置在3 0 0 0 m范围内的数据平均传输速率为12.1 Mb/s，且数据传输速率均不低于10.8 M b/s.这两者的有效结合，为实现分散监测主机间的相互关联、监测数据共享及信息整合提供的技术支撑。在输电线路在线监测系统装置中，通信组网的应用需要先进的科学技术作为重要依托，也是组成输电线路在线监测装置系统中必不可少的部分。在输电线路在线监测装置中渗入通信组网技术，在很大程度上提高了监测装置对输电线路监测的精确度和广泛度，使其更好地确保我国输电线路安全、降低输电线路出现安全事故的发生率起到重要的促进作用。

  在我们日常的输电线路监测装置中，已经逐步应用到了通信组网络技术，而且多数采用的是光纤通信技术，相比较其他通信技术，光纤技术在我国基本上趋于成熟，并在日常输电电路在线监测装置中发挥着自己不可替代的作用。光纤通信技术目前已经摆脱了其他自然因素，如气候、温度、地理环境等因素对它的干扰和限制，而已经逐渐从主干网络的数据传输环节向接入环节迈进；同时，作为以太网技术的关键特征技术，分组交换技术也在从局域网向城域网甚至是广域网的方面进行延伸，这就在一定程度上拓展了输电线路监测系统装置对于我国输电线路在更宽、更广的领域实现有效检测，对传输电路中出现的故障问题能够及时的向电力监督管理部门发出警报，而且传播速度已经得到了人们的高度认可，其有具体数据可以证实。通过该技术的使用，能够实现分散监测主机间的相互关联、监测数据共享及信息整合，形成光纤、北斗、全球定位系统及无线通信方式组合的通信网络相互契合，有效的确保了我国线路在线装置在日常工作中对输电线路的有效监测。或者即使有输电线路出了问题，监测装置会借助先进的通信组网技术将有效信息传递给电力管理部门，及时采取有效措施排除输电线路出现的安全隐患问题，从根本上确保了我国电网安全有效的日常运行。

4 结束语
在我国高压输电工程不断发展的过程当中，输电线路运行状态对于电网也具有着非常大的影响。在实际工作开展当中，通过在线监测装置对输电线路状态参量进行获取对于输电设备的维修策略、计划以及状态评估等工作的开展都具有着十分积极的意义。对此，在本研究当中，对以无限传感网络为基础的监测装置进行了提出，以期在实际工作当中能够充分的发挥作用。
参考文献
   [1]郝艳捧，刘国特，薛艺为，朱俊霖，史尊伟，李立浧.输电线路覆冰厚度的小波分析图像识别[J].高电压技术.2014（02）
   [2]滕云，田阳，李辉，苏蔚，余伟成.绝缘子等值盐密的组合预测模型[J].高电压技术.2013（06）
   [3]刘芹，王钢，董镝，李昭廷，郝艳捧，戴栋，李立浧，朱功辉，罗兵.线路在线监测的自组织自愈无线传感器网络方案[J].高电压技术，2010，03：616-620.