在線監(jiān)測技術在500kV超高壓大跨越輸電線路中的應用

陳立斌，林志軍，潘松波，陳 亦，李 倩

（1.廣東電網(wǎng)公司江門供電局，廣東江門，529000；2.廣東省電力設計研究院，廣東廣州，510663）

在線監(jiān)測技術在500kV超高壓大跨越輸電線路中的應用

陳立斌1，林志軍1，潘松波1，陳 亦1，李 倩2

（1.廣東電網(wǎng)公司江門供電局，廣東江門，529000；2.廣東省電力設計研究院，廣東廣州，510663）

大跨越輸電線路在電力系統(tǒng)中處于重要地位。一旦發(fā)生故障修復非常困難，還將嚴重影響航道運輸。對其實施在線監(jiān)測是保證線路安全可靠運行的重要措施。本文以500kV獅洋至五邑大跨越輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)為例，介紹了系統(tǒng)構成和系統(tǒng)要求。在此基礎上，從溫度監(jiān)測、微氣象監(jiān)測、微風振動監(jiān)測和視頻圖像監(jiān)測四個方面闡述了在線監(jiān)測系統(tǒng)的技術指標和功能實現(xiàn)情況。

在線監(jiān)測；大跨越；超高壓；管理平臺

0 引言

500kV獅洋至五邑線路是粵西地區(qū)送電珠三角的重要電力通道，該工程含兩個同塔四回路西江大跨越，是目前國內(nèi)乃至世界上首條500kV電壓等級的同塔四回路大跨越，在系統(tǒng)中處于重要地位。大跨越線路工程的跨越檔距大，跨越塔高，設計風速及導地線的荷載大，故投資極大，且一旦發(fā)生故障修復特別困難，還將嚴重影響通航運輸。

在大跨越輸電線路上安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以有效監(jiān)測大跨越導線的疲勞振動、導線溫度和輸送能力、線路附近的微氣象條件等運行參數(shù)，便于運行單位對大跨越輸電線路運行狀態(tài)做出綜合判斷和故障預防，保證大跨越的安全運行和維護，同時有助于智能輸電網(wǎng)的建設，推動線路的智能控制和調(diào)度。

1 在線監(jiān)測系統(tǒng)概述

500kV獅洋至五邑大跨越輸電線路狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)由監(jiān)測終端、監(jiān)測主站兩大部分組成。輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)終端安裝在線路桿塔和導線上，主要由各種監(jiān)測單元（包含導線溫度傳感器、微氣象傳感器、微風振動傳感器、視頻圖像傳感器）、主控單元、通信模塊和供電單元構成。監(jiān)測主機收集桿塔及附近所有監(jiān)測點的圖像和傳感器信息，通過主處理單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理，再由通信模塊實現(xiàn)與后臺服務器之間的通信。系統(tǒng)采用220V市電作為主電源供電的方式，同時提供支持系統(tǒng)正常運行30天的備用電源。500kV獅洋至五邑大跨越線路狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)結構如圖1所示。

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)要求

500kV獅洋至五邑大跨越輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)滿足以下要求：1）工作可靠性高，平均無故障工作時間不低于25000h，年均數(shù)據(jù)缺失率不大于1%。2）環(huán)境耐受等級高，能抗電磁場的干擾、抗振、防潮、工作穩(wěn)定，適用于高低溫等惡劣氣候以及在雪、霧、冰凍等惡劣條件下正常工作。3）監(jiān)測終端與主站間的數(shù)據(jù)傳輸方式符合標準，各監(jiān)測裝置有統(tǒng)一的通訊規(guī)約，數(shù)據(jù)存儲方式

及傳輸接口符合標準。4）充分考慮線路運行人員的高空作業(yè)環(huán)境，安裝方式簡單、方便、可靠。5）安裝裝置不影響線路機械可靠性和電氣可靠性，滿足500 kV交流線路的電暈要求和無線電干擾要求。

3 在線監(jiān)測系統(tǒng)主要技術指標

3.1 導線溫度監(jiān)測

測量范圍為－40 ℃～+180℃，測量精度達到±1℃，分辨率達到0.1 ℃，采樣間隔為2min，平均功耗小于1mw，通訊距離大于50m。

3.2 微氣象監(jiān)測

溫度測量范圍為-50 °C~60°C，溫度測量精度為±0.2°C；濕度測量范圍為0~100 % RH，濕度測量精度為±2% RH；大氣壓測量范圍為300~1200 hPa，大氣壓測量精度為±0.5 hPa；風向測量范圍為0 ~359.9 °，風向測量精度為小于3°；風速測量范圍為0~60 m/s，風速測量精度為±0.3m/s；降雨強度測量范圍為0~4mm/min，降雨量測量分辨率為0.2mm/min；日照強度測量范圍為0~1400W/m2，日照強度測量非線性誤差小于3%。

3.3 導地線微風振動監(jiān)測

測量振幅范圍為±1.3mm，測量頻率范圍為0～150Hz，測量分辨率為0.01mm，采樣間隔為5min，采樣時長為1s，平均功耗小于10 mw，通訊距離大于50m。

3.4 圖像視頻監(jiān)測

有效像數(shù)為752(H) ×582(V) PAL，最低照度為1.0Lux/ F1.4，光學變倍為18X，數(shù)字變倍為10X，云臺水平旋轉度為0～360°，云臺垂直旋轉度為0～90°。

4 在線監(jiān)測系統(tǒng)功能

4.1 導線溫度、弧垂監(jiān)測

圖1 西江大跨線路狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)結構圖

導線溫度監(jiān)測采用接觸式溫度傳感器，對導線及金具溫度進行監(jiān)測，實時采集導線溫度、氣溫、風速、風向、光輻射以及導線相關參數(shù)，一方面可對導線溫度、以及容易產(chǎn)生熱缺陷的導線接續(xù)或導線金具連接部位進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)溫度越限時，能及時做出預警；同時可為輸電線路的動態(tài)增容提供數(shù)據(jù)和參考。根據(jù)線路的實測電流、允許的最高運行溫度以及實時氣象條件，計算最大允許載流量，提高線路的輸送容量。另外還可預測導線在給定電流下，一定時長后的溫升，作為線路短時超負荷運行的依據(jù)。

導線弧垂監(jiān)測通過安裝在導線上的導線弧垂采集單元，采用溫度法實現(xiàn)對導線弧垂進行測量?？梢员苊猱a(chǎn)生運行溫度提高后或者線下物體高度發(fā)生變化（如樹木生長、施工等）時，導線交叉跨越或對地面安全間距不夠的情況。

4.2 微氣象監(jiān)測

微氣象監(jiān)測通過溫度傳感器、濕度傳感器、風速和風向傳感器、日照強度傳感器等實時采集輸電線路現(xiàn)場的溫度、濕度、風速、風向、日照、雨量、氣壓等氣象參數(shù)，準確掌握現(xiàn)場的微氣象條件和環(huán)境狀況，為設計部門進行合理線路規(guī)劃設計提供直接數(shù)據(jù)資料，為線路的覆冰、微風振動、舞動、動態(tài)增容等監(jiān)測和預警判斷提供必要的基礎數(shù)據(jù)和科學依據(jù)。

4.3 微風振動監(jiān)測

微風振動系統(tǒng)主要應用于大跨越線路和大檔距線路。微風振動監(jiān)測采用彎曲振幅法測量導地線微風振動振幅、頻率等振動信號及氣象參數(shù)，對線路防振效果進行評估，根據(jù)實時數(shù)據(jù)掌握防振效果的變化并及時做出檢修策略，避免導地線、OPGW疲勞斷股的產(chǎn)生或加劇。

4.4 視頻圖像監(jiān)測

視頻圖像監(jiān)測依靠安裝在桿塔上的攝像機和紅外攝像功能采集現(xiàn)場視頻或圖像，并將輸電線路設備以及周邊通道環(huán)境的現(xiàn)場圖像信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，便于運行管理人員對線路的覆冰、山火、舞動、人類活動和施工、外力破壞等進行全方位的及時監(jiān)

控，有效減少各類電力事故的發(fā)生，并可大大減輕巡線人員的勞動強度，提高巡線和檢修效率。

4.5 主站管理平臺

本系統(tǒng)主站管理平臺架構采用J2EE技術路線，平臺的設計遵循應SOA設計理念，主要具有以下四個方面的功能：1）對導線溫度，輸電線路現(xiàn)場的溫度、濕度、風速、風向、日照、雨量、氣壓，導線微風振動的振幅、頻率，輸電線路設備和周圍環(huán)境等信息實時監(jiān)測，并及時給出預報警信息，以期實現(xiàn)將事故隱患消除在萌芽狀態(tài)。2）對收集到的信息進行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)實測的導線溫度，結合現(xiàn)場環(huán)境溫度、風速、日照等參數(shù)，計算出導線的實時弧垂和載流量，為線路動態(tài)增容提供依據(jù)；根據(jù)實際的微風振動的振幅和頻率，結合氣象信息氣溫、濕度、風速和地理情況，對導線進行壽命評估。3）實現(xiàn)對各個模塊的信息查詢、圖形修改和數(shù)據(jù)表的操作，建立各個模塊的動態(tài)鏈接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、表格、圖形的信息的整體交互查詢。4）實現(xiàn)人員角色權限管理和系統(tǒng)參數(shù)配置維護管理。

5 結論

在大跨越輸電線路上安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了對微風振動、導線運行溫度、微氣象和走廊的環(huán)境的監(jiān)測，可以實時掌握大跨越輸電線路導線的疲勞振動、導線溫度和輸送能力、線路附近的微氣象條件等運行參數(shù)，便于運行單位對大跨越輸電線路運行狀態(tài)做出綜合判斷和故障預防，保證大跨越輸電線路的安全運行和維護。500kV獅洋至五邑大跨越輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)與應用，將推動智能輸電網(wǎng)的建設，為輸電線路的智能控制、調(diào)度乃至狀態(tài)檢修提供基礎資料。

[1] 陳海波，王成等.特高壓輸電線路在線監(jiān)測技術的應用[J].電網(wǎng)技術，2009，33（10）：55~58.

[2] 孫鳳杰、趙孟丹等.架空輸電線路在線監(jiān)測技術研究[J].南方電網(wǎng)技術，2012，6（4）：17~22.

[3] 黃新波，張國威.輸電線路在線監(jiān)測技術現(xiàn)狀分析[J].廣東電力，2009，22（1）：13~20.

[4] 韋舒天，汪里等.特高壓直流輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用分析[J].浙江電力，2012，4：57~59.

[5] 康會西，李宏斌等.輸電線路綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)設計[J].電網(wǎng)與清潔能源，2010，26（5）：27~34.

[6] 黃新波等.輸電線路在線監(jiān)測與故障診斷[M].中國電力出版社，2008.

[7] 徐青松，季洪獻等.監(jiān)測導線溫度實現(xiàn)輸電線路增容新技術[J].電網(wǎng)技術，2006，30（增）：171~176.

[8] 王孝敬.輸電線路導線測溫與動態(tài)增容關鍵技術研究[J].江西電力，2011，35（1）：31~34.

[9] 陽林，郝艷捧等.輸電線路覆冰與導線溫度和微氣象參數(shù)關聯(lián)分析[J].高電壓技術，2010，36（3）：775~781.

[10] 鄧春宇.微氣象實時監(jiān)測技術在輸電線路中的應用[J].電力信息化，2008，6（10）：67~71.

[11] 馬建國，傅軍等.高壓架空線路導線微風振動的監(jiān)測[J].湖北電力，2000，24（4）：17~19.

[12] 萬軍，范春菊等.微風振動預警在輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)中的應用[J].水電能源科學，2012，30（7）：169~172.

[13] 周偉才，譚衛(wèi)成.高壓架空輸電線路視頻在線監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].廣東電力，2011.

3 結束語

本文從工業(yè)設計的角度出發(fā)，介紹了工業(yè)設計的概念，并從構建產(chǎn)品的知識模型、異地設計和設計管理、基于案例的工業(yè)設計三方面進行了闡述，分析了多媒體技術的應用研究。通過分析討論可知，多媒體技術在工業(yè)設計中的應用整合了設計資源，降低了設計成本，利于設計理念的創(chuàng)新。由于工業(yè)設計還涉及到形象思維問題，運用多媒體技術可以有效簡化設計過程，由抽象到具體，利于產(chǎn)品模型的設計。但是在工業(yè)設計需求的建模以及情境機制的產(chǎn)生方面需要進行進一步的研究。

參考文獻

[1] 張如琴.泰國曼谷地區(qū)漢語教學中多媒體技術的使用情況[J].現(xiàn)代語文(語言研究版),2013,01:105-107.

[2] 劉立妍,王茜.虛擬現(xiàn)實技術在產(chǎn)品開發(fā)設計中的應用[J].中國包裝工業(yè),2013,12:30+32.

[3] 茍秉宸,余隋懷,陸長德.CAID支撐工業(yè)設計[N].計算機世界,2007-02-05B08.

關瑛，女，1977.2 ，山西省太原市，講師，主要研究方向：工業(yè)設計

Application of On-Line Monitoring Technologies for 500kV Large Crossing EHV AC Transmission Lines

Chen Libin1，Lin Zhijun1，Pan Songbo1，Chen Yi1，Li Qian2
（1.Guangdong Grid Co of Jiangmen Power Supply Bureau,Guangdong,Jiangmen,529000；2.Guangdong Guangdong Electric Power Design Institute,Guangzhou,510663）

500kV large crossing EHV AC transmission is very important in power system.Once fault occurs, the power system will be very difficult to repair.It will seriously affect the waterway transport.Thus,the real-time on-line monitoring is a necessary measure to ensure EHV AC transmission lines secure and reliable operation. Taking the EHV AC transmission line from SiYang to WuYi for example,this paper introduces the on-line monitoring system form and system requirement.Furthermore,this paper describes the technical index and function of the on-line monitoring system from four aspects which including the monitoring of conductor temperature,local meteorology a,aeolian vibration and video image.

on-line monitoring;large crossing;extra-high voltage;management platform