物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力智能在線監(jiān)測的應(yīng)用

李 巍

隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長,各行各業(yè)用電需求快速增長。現(xiàn)有輸電線路的運(yùn)行安全和線路的使用壽命,已被廣大電力工作者所關(guān)注。

目前線路出現(xiàn)故障往往由于外界因素導(dǎo)致,例如大風(fēng)刮斷樹枝掉落在線路上,或向?qū)Ь€上拋擲金屬物體,也會(huì)引起導(dǎo)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(yè)時(shí),也可能會(huì)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(duì)線路安全運(yùn)行造成很大的影響。在地勢險(xiǎn)峻的地帶,靠人工巡檢成本過高,效率過低,無法面對(duì)各種突發(fā)事故。

通過現(xiàn)代技術(shù)手段來保證輸電線路更加安全可靠地運(yùn)行,是電力部門致力解決的重大課題。

“輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)”就是針對(duì)輸電線路的安全性和使用壽命等問題而研制的電力行業(yè)設(shè)備在線監(jiān)測產(chǎn)品。

該系統(tǒng)主要由兩大部分組成:前端監(jiān)測終端(下位機(jī))和后臺(tái)主站系統(tǒng)(上位機(jī))。前端監(jiān)測終端安裝在線路桿塔上,主要由各種傳感器、攝像機(jī)、主處理器單元、通信模塊和供電單元構(gòu)成。傳感器包含拉力傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、環(huán)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(dǎo)線溫度傳感器等。前端監(jiān)測終端采集上述傳感器的數(shù)據(jù)以及圖像數(shù)據(jù),通過GPRS/CDMA/SMS網(wǎng)絡(luò)傳送到在INTERNET上的上位機(jī)(接收中心),上位機(jī)把當(dāng)前的圖像數(shù)據(jù)和相關(guān)傳感器數(shù)據(jù)存到數(shù)據(jù)庫或者硬盤中,電力監(jiān)控網(wǎng)用戶通過監(jiān)控軟件訪問接收中心并從數(shù)據(jù)庫或硬盤中讀取當(dāng)前桿塔位置的信息,為輸電線路災(zāi)害預(yù)警提供依據(jù)。

該系統(tǒng)主要功能包括覆冰狀態(tài)監(jiān)測、氣象參數(shù)監(jiān)測、圖像監(jiān)測功能、電氣參數(shù)監(jiān)測、力學(xué)參數(shù)監(jiān)測及導(dǎo)線溫度監(jiān)測等功能。

覆冰狀態(tài)監(jiān)測:通過相關(guān)的在線監(jiān)測設(shè)備,實(shí)時(shí)測量導(dǎo)線重量、絕緣子串風(fēng)偏角、風(fēng)速、風(fēng)向、溫度等參數(shù),分析軟件綜合上述數(shù)據(jù)、導(dǎo)線相關(guān)參數(shù)及相關(guān)數(shù)據(jù)模型,計(jì)算出目前導(dǎo)/地線的等值覆冰厚度。

氣象參數(shù)監(jiān)測:微氣象監(jiān)測通過在線監(jiān)測線路環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、大氣壓力等參數(shù),對(duì)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析,將所有數(shù)據(jù)通過各種報(bào)表、統(tǒng)計(jì)圖、曲線等方式顯示給用戶。

圖像監(jiān)測:通過在桿塔上/或輸電線上安裝攝像裝置,實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測輸電線路運(yùn)行狀況。通過圖像監(jiān)測可以直觀地實(shí)現(xiàn)對(duì)線路覆冰情況的觀測。遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控適用于危險(xiǎn)點(diǎn)、突發(fā)事故點(diǎn)的有效監(jiān)控。

電氣參數(shù)監(jiān)測:電氣參數(shù)監(jiān)測主要指絕緣子泄露電流監(jiān)測。采集運(yùn)行狀態(tài)下絕緣子表面的泄露電流和脈沖頻次及溫度、濕度等參數(shù),將采集到的信息以GSM/GPRS/CDMA方式傳輸?shù)奖O(jiān)控中心,經(jīng)過系統(tǒng)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(tài)及其發(fā)展趨勢,繪出各種變化曲線,在污穢過限時(shí),發(fā)出報(bào)警信號(hào);同時(shí),系統(tǒng)分析軟件能根據(jù)各監(jiān)測終端采集的運(yùn)行數(shù)據(jù),自動(dòng)繪制出各地市甚至整個(gè)區(qū)域的污區(qū)分布圖,在經(jīng)過一段時(shí)間后,系統(tǒng)還可以更新污區(qū)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(yùn)行及信息化管理水平。

導(dǎo)線溫度在線監(jiān)測:通過采集導(dǎo)線溫度,掌握各導(dǎo)線溫升情況,當(dāng)某處溫度超限時(shí)及時(shí)通過短信的方式發(fā)給相關(guān)管理人員。該系統(tǒng)也為動(dòng)態(tài)提高電網(wǎng)輸送能力提供決策依據(jù),增加輸電能力,緩解電力緊張形式。

力學(xué)參數(shù)監(jiān)測:力學(xué)參數(shù)監(jiān)測功能除了結(jié)合等值覆冰厚度監(jiān)測功能實(shí)現(xiàn)絕緣子拉力、傾角測量外,還可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線振動(dòng)頻率的監(jiān)測。

目前,“輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)”,這一由中國電子科技集團(tuán)公司第五十二研究所控股企業(yè)杭州?？道坐B信息技術(shù)有限公司專門致力于研制開發(fā)的基于物聯(lián)網(wǎng)的高科技產(chǎn)品,已經(jīng)成功運(yùn)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(dāng)?shù)氐恼９╇娂皯?yīng)急工作發(fā)揮著重要作用。

(作者單位:中國科技集團(tuán)公司第五十二研究所)