物聯網技術在電力智能在線監測的應用

李 巍

隨著我國經濟的持續高速增長,各行各業用電需求快速增長。現有輸電線路的運行安全和線路的使用壽命,已被廣大電力工作者所關注。

目前線路出現故障往往由于外界因素導致,例如大風刮斷樹枝掉落在線路上,或向導線上拋擲金屬物體,也會引起導線的相間短路,甚至斷線。此外,超高的汽車通過線路下方或吊車在線路下面作業時,也可能會引起線路短路或斷線事故。甚至目前還有人偷竊輸電桿塔的金具,對線路安全運行造成很大的影響。在地勢險峻的地帶,靠人工巡檢成本過高,效率過低,無法面對各種突發事故。

通過現代技術手段來保證輸電線路更加安全可靠地運行,是電力部門致力解決的重大課題。

“輸電線路在線監測系統”就是針對輸電線路的安全性和使用壽命等問題而研制的電力行業設備在線監測產品。

該系統主要由兩大部分組成:前端監測終端(下位機)和后臺主站系統(上位機)。前端監測終端安裝在線路桿塔上,主要由各種傳感器、攝像機、主處理器單元、通信模塊和供電單元構成。傳感器包含拉力傳感器、風速傳感器、風向傳感器、環境溫度傳感器、濕度傳感器、傾角傳感器、泄漏電流傳感器及導線溫度傳感器等。前端監測終端采集上述傳感器的數據以及圖像數據,通過GPRS/CDMA/SMS網絡傳送到在INTERNET上的上位機(接收中心),上位機把當前的圖像數據和相關傳感器數據存到數據庫或者硬盤中,電力監控網用戶通過監控軟件訪問接收中心并從數據庫或硬盤中讀取當前桿塔位置的信息,為輸電線路災害預警提供依據。

該系統主要功能包括覆冰狀態監測、氣象參數監測、圖像監測功能、電氣參數監測、力學參數監測及導線溫度監測等功能。

覆冰狀態監測:通過相關的在線監測設備,實時測量導線重量、絕緣子串風偏角、風速、風向、溫度等參數,分析軟件綜合上述數據、導線相關參數及相關數據模型,計算出目前導/地線的等值覆冰厚度。

氣象參數監測:微氣象監測通過在線監測線路環境溫度、濕度、風速、風向、雨量、大氣壓力等參數,對氣象數據進行綜合分析,將所有數據通過各種報表、統計圖、曲線等方式顯示給用戶。

圖像監測:通過在桿塔上/或輸電線上安裝攝像裝置,實現在線監測輸電線路運行狀況。通過圖像監測可以直觀地實現對線路覆冰情況的觀測。遠程圖像監控適用于危險點、突發事故點的有效監控。

電氣參數監測:電氣參數監測主要指絕緣子泄露電流監測。采集運行狀態下絕緣子表面的泄露電流和脈沖頻次及溫度、濕度等參數,將采集到的信息以GSM/GPRS/CDMA方式傳輸到監控中心,經過系統分析軟件的智能分析和判斷,顯示出絕緣子表面的積污狀態及其發展趨勢,繪出各種變化曲線,在污穢過限時,發出報警信號;同時,系統分析軟件能根據各監測終端采集的運行數據,自動繪制出各地市甚至整個區域的污區分布圖,在經過一段時間后,系統還可以更新污區分布圖,有效防止和減少線路污閃及冰閃事故,提高線路安全運行及信息化管理水平。

導線溫度在線監測:通過采集導線溫度,掌握各導線溫升情況,當某處溫度超限時及時通過短信的方式發給相關管理人員。該系統也為動態提高電網輸送能力提供決策依據,增加輸電能力,緩解電力緊張形式。

力學參數監測:力學參數監測功能除了結合等值覆冰厚度監測功能實現絕緣子拉力、傾角測量外,還可以實現導線振動頻率的監測。

目前,“輸電線路在線監測系統”,這一由中國電子科技集團公司第五十二研究所控股企業杭州海康雷鳥信息技術有限公司專門致力于研制開發的基于物聯網的高科技產品,已經成功運用于浙江、上海、福建、安徽、北京、山東、湖北、重慶、廣東、廣西、貴州、江西、云南、河北、遼寧、寧夏、云南、河北、遼寧、寧夏、新疆等電力公司,為當地的正常供電及應急工作發揮著重要作用。

(作者單位:中國科技集團公司第五十二研究所)