500kV超高压输电塔在线监测系统的应用

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摘要：本文简述了500kv超高压输电塔在线监测系统的意义和国内外的发展现状，并对其组成部分传感器系统、数据采集系统、数据传输系统、GPRS模块等分别做了介绍。

关键词：输电塔 在线 监测系统

我国因大气候和微地形的影响，冰灾事故也时有发生。对我国电力线路的安全与人民的正常生活造成了非常大的影响。特别是西电东送、北电南送的战略目标的实现，大量的输电线路必然要经过高海拔、重覆冰的地区。覆冰可以引起输电线路过荷载、导线舞动、杆塔倾斜、倒杆（塔）、断线及绝缘子闪络及发生不均匀覆冰或不同期脱冰等重大事故，严重威胁电力系统的安全运行，从而造成巨大的经济损失和一定的社会影响。因此，对输电塔-线系统的状态进行实时在线的监测是非常有必要的，这有助于工作人员在第一时间掌握输电塔的各种情况，在发生意外时也能及时并准确的对其进行抢修，这与普通的单纯依靠人工对输电塔进行巡线检测相比，大大降低了费用，并更加实际、可靠。

一、500kV超高压输电塔在线监测系统的研究意义

输电塔作为重要的电力能源输送设施，其安全性直接关系到电网供电的可靠性，高压输电塔，特别是大跨越输电塔，具有塔体高、跨距远、柔度大等特点，对地震、强风及导线覆冰等环境载荷反应强烈，经过长时间的运营和使用后，塔体某些部位会出现一定程度的振动疲劳损伤，在遭遇冰雪等恶劣天气时，容易发生极端条件下的动态倒塌破坏。

此项目能够为电力甚至各个领域中的在线监测及信息传输提供强有力的保障。相对于人工方式， 该系统具有很多优点： 节省了大量的人力物力， 可以随时抽测电力线路的各项运行参数， 实时发现环境变化， 实现对电力线路的实时控制等， 真正地体现了智能化管理。

二、500kV超高压输电塔在线监测系统国内外发展状况

全世界各国都对500kV超高压输电的相关技术进行了长期深入的研究，并有了显著的成果。目前我国的输电高速公路-500kV超高压输电电网主要是500kV交流和500kV直流输电系统。近年来，随着国家在输电线路在线监测技术方面投入的研究，输电线路在线监测技术得到了飞速的发展。在2008年冰雪灾害后，国家电网、南方电网均分别加大了对输电线路覆冰、舞动的研究投入。2010年开始国家智能电网报告提出要加强对在线监测装置及系统的研制开发，完成覆盖整个电网的在线监测系统建设，利用测量、采集、通信、控制等高端技术，以输电线路运行环境和状态参数的在线监测为基础，实现对全国电网线路的实时在线监测，对其开展状态评估，实现灾害预警。

到2008年止，南方电网公司召集包括清华大学在内的10余家厂商召开了技术交流会，会上对在线监测的规约及通讯标准做出了规定，改善了从前因厂家各自为政，出现同一监控中心监测主机却来自多个厂家，对系统维护造成的巨大困难。2012年国家电网公司制定了相关标准。

历经十余年，我国的电力线路在线监测系统可以说是从牙牙学语开始，一步一步走向成熟，虽然还有很多的盲区及不足的地方，当凭借通信等技术的迅速发展，在线监测技术一定会在不久的将来为全世界的电网安全提供最可靠的保障。

三、系统的结构组成

500kV超高压输电塔在线监测系统主要由传感器系统、数据采集系统、数据传输系统三部分组成。首先通过传感器系统的对输电塔环境参数及振动参数进行进行监测。再在数据采集系统的作用下对监测到的各项数据参数进行采集、处理，在设定的采集间隔内， 由MCU 控制完成张力和气象数据的采集，再通过串口将信息传递到数据传输系统。数据传输系统中GPRS模块将会对信息进行打包分组、协议封装，然后再有GPRS模块进行GPRS网络连接，在拨号之后，经过一系列的握手协议操作，数据将通过GPRS模块传送至GPRS网络。最后由监测中心对接受的数据进行分析和处理，并将有用的信息进行保存。与此同时，监测中心也能对监测终端发出各种指令，实现远程控制。

1.传感器系统

该系统可进行环境参数（风向、风速、温度、湿度）及振动参数（加速度、位移）的监测。自动记录任意时刻的环境参数和振动参数，通过GPRS把采集到的数据传输到远程控制中心并进行长期的振动趋势分析、波形分析、频率分析等状态监测，为500kV超高压输电塔振动状态的评估提供依据，并能记录在突发载荷作用下输电塔的振动变形，与有限元动力分析计算对比，分析输电塔受力状态。振动传感器在测试技术中是关键部件之一，它的作用主要是将机械量接收下来，并转换为与之成比例的电量。

2.数据采集系统

数据是整个500kV超高压输电塔在线监测系统的核心部分，因此数据的安全准确的传送是整个系统最重要的任务之一。

系统的主要功能有数据采集传送、故障报警、实时控制和数据处理。传感器系统设备采集加速度、位移、温度、湿度、风向、风速等6项数据参数后， 根据中心指令实时上传。监控中心接收到数据信息后， 绘出电力线路一个运行周期内各项数据的曲线图， 再由技术人员对信息进行分析处理。在现场出现故障温度过高、风速太大、通讯不畅等情况时， 监控终端也能够实时上传故障信息。该设计利用GPRS 能接入Internet 的功能，实现数据的实时采集与传输。

3.数据传输系统

本系统的数据传输系统主要是利用电信成熟的GPRS/CDMA系统，将500kV超高压大跨越塔本地状态监测系统（即自动监测站）和远端的控制中心连接起来。状态监测系统和远程控制中心均连接有GPRS/CDMA设备，监测数据保存在本地NAS中。数据远程传输的过程是：输电塔本地状态监测系统利用GPRS/CDMA DTU设备（数据传输单元）通过移动运营商提供的GPRS/CDMA系统点对点业务（P2P）与远程控制中心的GPRS/CDMA DTU设备建立双向无线传输链接，远程控制中心通过无线数据传输将监测数据下载存放至中心数据库中，同时利用上传方式将指令和信息传输到本地状态监测系统。

4.GPRS模块

GPRS（General Packet Radio System）是通用无线分组业务的缩写，它是介于第二代和第三代之间的一种技术，所以也被称为2.5G，它是在现有的GSM基础上叠加一个新的网络，形成了一种基于GSM的新型移动分组数据包交换技术，主要是通过升级GSM网络实现的，充分地利用GSM网络已经拥有的技术资源，也对原GSM系统的一些硬件设备和软件进行了升级。

GPRS是现阶段解决移动通信服务的一种比较完善的系统，它的提出和普及给人们的通讯带来了极大的方便。

四、结论

信息技术在当今社会发展非常迅猛，可谓是日新月异。因此对于500kV超高压输电塔的监控方式，与曾经常见的人工方式相比，无线监测系统优良了许多。不仅可以节省大量的人力物力，还可以定时甚至随时掌握输电塔各项运行参数和环境参数，实现了对输电塔的实时监控，真正体现了智能化管理。

参考文献

[1]刘畅. 基于DSSA的在线监测系统研究，2009.

[2]伍星， 毛剑琳， 迟毅林. 设备状态监测与诊断系统的概念模型[J]. 2009.

[3]刘畅， 伍星， 蒋明等. 面向在线监测系统的组件模型研究[C]2008.

[4]伍星， 陈进， 李如强， 等. 设备远程监测与诊断系统体系结构的研究[J]. 2005.

作者简介：赵煜（1972- ），男，内蒙古呼和浩特人，工程师，长期从事变电运行管理及安全监督工作。