輸電線路雷電在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)

韓 寶,李 峰,李孟孟,牛中峰,朱玉磊

（鄒平縣供電公司,256200）

輸電線路雷電在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)

韓 寶,李 峰,李孟孟,牛中峰,朱玉磊

（鄒平縣供電公司,256200）

輸電線路大都分布在戶外，長期受到雷電等惡劣氣候的影響，很容易造成電力事故并引發(fā)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此有必要對輸電線路進(jìn)行雷電防護(hù)，鑒于此，本文對目前輸電線路主要防雷措施進(jìn)行分析，并根據(jù)雷擊對電力系統(tǒng)破壞的機(jī)理，對輸電線路雷電在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)進(jìn)行深入分析。

輸電線路；防雷技術(shù)；在線監(jiān)控；設(shè)計(jì)

0 引言

輸電線路主要用于電流的輸送，通常設(shè)置在戶外，因此容易受到氣候、地形等外界條件的影響，尤其是雷電等惡劣氣候，當(dāng)輸電線路遭受雷擊時(shí)，會(huì)使導(dǎo)線上的電荷量急劇上升，輕則引起絕緣子閃絡(luò)，重則導(dǎo)致絕緣子破裂、擊穿以及斷線，從而直接影響供電設(shè)備的安全運(yùn)行。因此有必要對輸電線路進(jìn)行雷電的在線監(jiān)測與防護(hù)，根據(jù)天氣等情況及時(shí)報(bào)警提高線路運(yùn)行的可靠性和安全性。

1 在線監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)

輸電線路雷電在線監(jiān)控系統(tǒng)主要用于氣象條件和輸電線路狀況的監(jiān)測，借助現(xiàn)代通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，結(jié)合專家數(shù)據(jù)庫及時(shí)的給出氣候和雷電信息，有效地預(yù)防輸電線路遭受雷擊引起的事故。整個(gè)輸電線路雷電在線監(jiān)控系統(tǒng)主要由專家軟件、省監(jiān)控中心主機(jī)、地市局監(jiān)控中心主機(jī)以及線路監(jiān)測分機(jī)構(gòu)成，輸電線路雷電在線監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖-1所示：

由圖可知，各個(gè)線路監(jiān)測分機(jī)負(fù)責(zé)對氣象條件例如溫度、濕度、風(fēng)速以及雨量等信息進(jìn)行采集，然后再利用全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（Global System for Mobile Communication，GSM）以及短信息服務(wù)技術(shù)（ShortMessageService，SMS）發(fā)送至上一層的地市局監(jiān)控中心主機(jī)，通過監(jiān)測中心可以對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理。地市局監(jiān)控中心主機(jī)與省監(jiān)控中心主機(jī)通過局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）互聯(lián)，省監(jiān)測中心可以直接調(diào)用地市局監(jiān)測中心的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并借助專家軟件了解該地區(qū)輸電線路的運(yùn)行狀況。

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

上文中分析了輸電線路雷電在線監(jiān)控系統(tǒng)由專家軟件、省監(jiān)控中心主機(jī)、地市局監(jiān)控中心主機(jī)以及線路監(jiān)測分機(jī)構(gòu)成，下面我們就對這幾大部分的具體設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)分析：

2.1 前端設(shè)備

輸電線路雷電在線監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備，也就是在線監(jiān)測分機(jī)是信息采集的核心部位，主要負(fù)責(zé)對輸電線路周圍環(huán)境的溫度、濕度、風(fēng)速以及雨量等信息進(jìn)行采集。主要設(shè)置于戶外輸電線路上，整體設(shè)計(jì)采用球形機(jī)結(jié)構(gòu)，真空密閉防止戶外灰塵吸附產(chǎn)生靜電干擾，并且可以有效地降低維護(hù)成本。

2.2 信息傳輸設(shè)備

由于輸電線路雷電在線監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備大都位于戶外，而且受到線路分布廣、跨度大、環(huán)境復(fù)雜的影響，要想將前端設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，就必須借助現(xiàn)代化的通信設(shè)備。本文研究的輸電線路雷電在線監(jiān)控系統(tǒng)的信息傳輸設(shè)備主要采用GSM以及SMS，將前端設(shè)備采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)信息、報(bào)警數(shù)據(jù)信息以及各項(xiàng)視頻信息準(zhǔn)確、及時(shí)的傳送至監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)對輸電線路、塔桿情況的在線監(jiān)測并且實(shí)現(xiàn)本地儲(chǔ)存。

2.3 后端設(shè)備

后端設(shè)備是整個(gè)輸電線路雷電在線監(jiān)控系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，通過專用的服務(wù)器以及互聯(lián)網(wǎng)作支撐，采用網(wǎng)頁瀏覽的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的查詢和維護(hù)，管轄區(qū)域內(nèi)的工作人員可以通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)輸電線路雷電防護(hù)的現(xiàn)場視頻瀏覽，線路運(yùn)行維護(hù)人員也可以通過計(jì)算機(jī)定期查看重點(diǎn)防護(hù)區(qū)域內(nèi)的雷電預(yù)防視頻，而且操作更加方便和快捷。

2.4 專家軟件

專家軟件可以對輸電線路桿塔上的氣象條件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，然后通過對分機(jī)的點(diǎn)測、巡測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，利用建立的數(shù)據(jù)庫對環(huán)境溫度、雨量、風(fēng)速、風(fēng)向等信息分析輸電線路區(qū)域當(dāng)前的天氣狀況，并且提供及時(shí)的雷電預(yù)警，并且把報(bào)警信息以短信的形式發(fā)送給輸電線路管理人員。專家軟件集中了導(dǎo)線應(yīng)力、絕緣子串傾斜角、風(fēng)偏角以及環(huán)境適度等信息，建立該線路的雷電信息數(shù)據(jù)庫，便于省地市級(jí)監(jiān)控中心的調(diào)用和查看。

3 雷電在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用效果

輸電線路雷電在線監(jiān)控系統(tǒng)在線路視頻監(jiān)控方面，由于其供電和信號(hào)傳輸方式的特殊性，需要在正是投入運(yùn)行過程中借助光纜進(jìn)行信號(hào)傳輸。該系統(tǒng)可以有效的對溫度、濕度、風(fēng)速以及雨量等信息進(jìn)行采集，并借助現(xiàn)代通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，結(jié)合專家軟件給出輸電線路現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)信息以及雷雨信息，有效地預(yù)防雷擊事故的發(fā)生。并且通過對數(shù)據(jù)的分類和整理建立有關(guān)雷電氣象的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)省地市之間的資源共享，為輸電線路雷電在線檢測和后期維護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并且對雷電重災(zāi)區(qū)的輸電線路改造和事后重建提供理論依據(jù)。

4 結(jié)束語

綜上所述，雷電會(huì)嚴(yán)重破壞戶外輸電線路，從而引發(fā)嚴(yán)重的電力安全事故。因此采用科學(xué)有效地防雷措施是輸電線路防雷工作的關(guān)鍵所在。通過對現(xiàn)階段國內(nèi)電網(wǎng)架空線路以及變電站的主要防雷措施進(jìn)行細(xì)致分析并且對戶外架空線路的防雷措施提出了一些改進(jìn)建議，強(qiáng)調(diào)了采取防雷改進(jìn)措施的必要性，也只有正確的實(shí)施雷電的在線監(jiān)控，才能有效地確保輸電線路防雷工作地可靠性。

[1] 王琪.雷擊架空輸電線路暫態(tài)電流行波仿真與模式識(shí)別方法研究[D]重慶大學(xué)，2014

[2] 陳家宏.中國電網(wǎng)雷電定位系統(tǒng)與雷電監(jiān)測網(wǎng)[J]高電壓技術(shù).2008(03)

[3] 喻劍輝,張?jiān)季幹?高電壓技術(shù)[M]中國電力出版社,2006

韓寶，男，1987 - ，本科，鄒平縣供電公司，助理工程師，從事農(nóng)電管理方向研究。

Design and development of transmission line lightning-line monitoring system

Han Bao,Li Feng,Li Mengmeng,Niu Zhongfeng,Zhu Yulei
(Zouping County power company,256200)

Most transmission line located in the outdoors,long affected by lightning and other bad weather, it is easy to cause electrical accidents and caused huge economic losses.Therefore it is necessary transmission lines lightning protection, in view of this,the paper is currently the main transmission line lightning protection measures were analyzed and the mechanism of lightning damage to the power system according to the design and development of transmission line lightning-line monitoring system for further analysis.

Transmission Line；Lightning protection；Online Monitoring；Design

圖-1 雷電在線監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D