智能輸電網線路狀態監測數據傳輸技術的發展現狀及應用

傅榮宗，李牧軒

（廣東電網有限責任公司梅州供電局，廣東 梅州 514021）

0 引 言

智能電網的建設是為了實現電力發展的總體戰略規劃目標。因此，需要構建線路狀態監測系統，采用更多新型技術，運用可靠性較高的通信方式，實現數據的實時回傳，加快傳輸速度，降低通信費用，提高輸電線路管控水平，及時處理突發狀況。

1 發展現狀

我國對數據傳輸技術的研究相對較晚，檢修過程中需要花費大量的時間與費用，不利于實現電網的長遠發展。在科學技術的推動下，傳感器、計算機功能越發完善，目前已經應用在輸電線路中，使得數據存儲、測量與響應環節均獲得了先進技術的支持，提高了在線監測的技術水平，實現了遠距離傳輸。目前，在電力系統中，故障診斷、防外力破壞、桿塔傾斜、舞動、覆冰、絕緣子污移以及避雷器等多種監測技術已得到廣泛應用[1]。

2 狀態監測系統

內線路的管理與協同，匯集各類測量數據，與主站進行數據通信。它可連接多種類型的狀態監測裝置，更加智能且安全地接入監測裝置。第三，狀態監測裝置（CMD），安裝于被監測設備上，具有數據管理、通信等多種功能，可與其他模塊進行信息交互，向數據采集單元傳輸控制指令。CAG與網關功能類似，布設于主站邊緣，可通過CMA與主站實現連接。CMA起橋梁作用，與CMD、CAG連接通過接口來實現，多設置于變電站處；CMD為末端節點，布設于桿塔上。如圖1所示。

2.1 系統架構

監測系統的框架如圖1所示，由三大部分構成。第一，主站，包括接入網關機（CAG）、數據庫服務等多個功能模塊。它能夠監測各類設備，降低數據存儲、管理及應用的難度。CMG屬于關口設備，分為線路和變電兩種不同的類型，能夠遠程連接狀態監測代理，獲得狀態監測數據并進行校驗，實現數據信息的合理控制。第二，狀態監測代理（CMA），可實現局域范圍

圖1 監測系統框架

2.2 建設目標

監測主站和終端在建設過程中應滿足以下幾項要求。首先，主站的建設。需要接收、存儲并分析終端數據；監測線路當前及歷史負荷，并進行統計，確保線路在改造過程中能夠有可參考的數據信息；實現多種類型故障的區段定位，以便在查找故障時縮短時間；分析故障及錄波信息，以便能夠盡快查找到故障的根源和演化過程[2]；必須具備查詢及統計歷史故障的功能，并提供技術支持；通過正反向隔離裝置對接主站，實現故障的快速選線與定位，與主站進行連接，確保主站能夠在短時間內獲取傳輸信息。其次，終端建設目標。必須滿足多種線徑的安裝要求，并監測線路負荷、場強等參數；實時監測終端狀況，支持GPRS技術的應用，促使線路狀態的匯報更加及時、可靠；實現太陽能供電，并支持后備電源。

3 通信系統技術要求

通信系統必須采用可靠性較強的通信網絡，確保能夠滿足傳輸要求，覆蓋全部監測點。系統必須具備傳輸圖片、視頻等多種數據信息的功能。接入和數據兩種類型的網絡是系統的主要構成。前者又可分為現場和遠傳兩種網絡段，具體包括終端和節點。后者由電力數據網絡和CAG構成。針對現場和遠傳兩種類型的網絡，分別應采用無線和公網方式。公網可通過數據業務或GPRS實現。此外，應建立專用通信系統，采用技術水平較高且較為成熟的光通信，并且需要對系統進行加密處理，以免數據信息泄露[3]。

4 典型監測裝置技術的應用

梅州供電局結合山區輸電線路實際情況開展分布式智能故障診斷系統應用，通過減小行波定位區間和減小行波衰減強度提高故障點定位準確度。通過多個現場監測終端之間的冗余機制，提高故障定位的可靠性。同時，辨識故障原因，為及時準確找到故障點并對線路進行修復提供重要保障，成效明顯。

輸電線路智能故障診斷系按照分層分布式體系設計，由現場監測終端、數據中心和客戶端三部分組成。客戶端提供了計算機WEB查詢和手機WAP查詢兩種方式。現場監測終端和數據中心之間通過GPRS連接。

目前，廣東電網有限責任公司梅州供電局已累計在監測500 kV線路4條、220 kV線路15條、110 kV線路1條，累計掛網144臺輸電電路智能故障診斷系統監測裝置，如圖2所示。

圖2 監測終端現場安裝

輸電線路分布式故障診斷系統基于不同原因（雷擊、非雷擊等）引發的跳閘故障，根據閃絡通道特性不同，分析就近監測到的故障行波電流（未衰減和畸變），挖掘其行波電流的電磁暫態特征，從而辨識故障引起的原因，包括雷擊與非雷擊。雷擊故障有繞擊和反擊；非雷擊故障有風偏、植被和山火等[4]，如圖3所示。

截至2018年8月，梅州供電局安裝有輸電線路智能故障診斷系統監測裝置的線路共發生跳閘故障47次，系統均及時給出了具體的故障定位信息和故障原因辨識信息，故障精確定位成功率為95.7%，如表1所示。

圖3 繞擊和反擊行波電流波形

表1 輸電線路智能故障診斷系統整體故障精確定位情況

輸電線路智能故障診斷系統對45次故障進行故障原因辨識，雷擊與非雷擊故障辨識成功率為95.5%，如表2所示。

表2 輸電線路智能故障診斷系統整體故障原因辨識情況

5 結 論

智能輸電網線路狀態監測數據傳輸技術應結合系統建設需求進行調整，達到數據安全、穩定傳輸、優化系統架構的目的，從而為電力系統中故障診斷、桿塔傾斜、舞動、覆冰、絕緣子污移和避雷器等多種智能監測提供強力技術支持，有效保障線路安全、健康、良好地運行。