为构建“坚强的智能化电网”保驾护航摘要：我国开展电力设备在线监测技术的开发应用已有10多年，对提高电力设备的运行维护水平，及 时发现事故隐患，减少停电事故的发生起到了积极作用。在为“坚强的智能化电网”保驾护航方面， 我们按照国网新标准做出了一些尝试和探索，并取得了一定的效果。目前在电力设备在线监测技术仍 存在一定的困难，我们提出了一些建议，希望使电力设备检测的发展朝着集成化、数字化、高清化、 新技术的应用方向进行，使电力防范技术提高到一个新的水平。关键字：在线监测 新标准 尝试 发展前景 集成化 智能化 随着电力系统朝着高电压、大容量的方向发展，保证电力设备的安全运行越来越重要，停电事故 给生产和生活带来的影响及损失也越来越大。有效地预防事故发生、打击犯罪、保障财产安全，确保 系统运行稳定，将安全防范技术提高到一个符合电力行业规范的新水平，已经成为当前电力监控技术 及产品发展的主要方向，因此迫切需要对电力设备运行状态进行实时或定时的在线监测，以便采取预 防措施，避免较大的电力事故的发生。1. 按照国网新标准，对在线监测进行了尝试和探索按照国网新标准对于检测装置的要求，我们使用最新的电子技术、传感器技术、光纤技术、计算 机技术、信息处理技术、3G 网络等技术，应用在在线监测技术中，并使之逐步走向实用化阶段。目前我公司按照国网新标准研发的监测装置共有 9 种，部分监测装置已研发完毕，并批量生产。 已完成监测装置的基本功能，监测装置能够采集各类标配传感器的原始数据参量，并根据数学模型对 原始数据参量进行二次分析自动判断输电线路运行状态。经过近期的研发监测装置已具备网络 RJ45 接口、RS485 串行通信接口、WiFi 无线通信接口、长距离微波传输或中继接口、光纤通信接口、3G 通 讯可根据现场情况进行配置选则与 CMA、服务器主站相互通讯。监测装置与各类传感器的通讯已具有 RS485、wifi、Zigbee 等多种通讯接口。系统设计中考虑了高电压恶劣运行环境的复杂因素，在整体系 统防护，系统异常处理方面做了很多改进工作了，保证系统的可靠稳定性。使用的范围涵盖了 35kV1000kV 的输电线路所有输电等级的输电线路。 该系统包括了多个子系统，涉及在线监测系统的各个层面，为确保电网安全运行提供了一整套预 警和保护方案。与预防性试验相比，在线监测系统采用更高灵敏度的传感器以采集运行中各种监测信 息，使用 3G 无线网络和 Internet 技术的完美结合，不仅可以把某些预试项目在线化，而且还可以引 进一些新的更真实反映设备运行状态的特征量，从而实现对设备运行状态的综合诊断，促进电力设备 由定期试验向状态检修过渡的进程。2. 在线监测设备工作主要技术参数以及主要性能特点2.1 系统总体结构示意图如下所示：图 1、 图 2 2.22.2、系统工作原理图、系统工作原理图专家分析系统基站数据采集终端绝缘子蓄电池中央数据处理单元传感器发送接受单元发送接受单元预处理单 元计算机无线通信系统温度传感器、 湿度传感器、 气压传感器、 泄漏电流及 脉冲电流传 感器。太阳能电池信号去噪、 脉冲提取、 数据记录 及数据发 送接收控 制。对采集 到的数 据进行 加压分 析，提 出指导 型方案。2.3 各种在线监测设备信息发送方式报警情况和主要技术参数工作环境范围 2.3.1 在线监测设备工作情况以及供电系统 系统采用数据压缩技术来减少实际数据传输量；采用具有纠错功能的数据编码方式来减小误码的 影响；采用路由探测技术来选择合适的数据群发时间，对数据进行动态修正。采用通讯方式有两种： 定时上送。系统可根据后台的设置定时的返回现场数据主动上送信息中心；报警上送：现场数据超过 报警值时，系统主动上送现场导线荷载数据及微气象数据；操作人员可在需要时主动请求监测数据、 校时、修改配置。实现短信、声音、报警对话框等多种报警方式，方便操作。系统同时采用休眠、待机及定时开机等工作方式，使系统整机平均功耗低于 3mA，硅能蓄电池即可 确保系统终端在连续 30 天无阳光的情况下正常运行，再辅以太阳能电池以辅充方式给蓄电池持续提供 长久的电能，从而彻底解决了系统终端的能源问题，保障系统可常年运行。 2.3.2 主要技术参数以及工作环境范围泄漏电流测量技术参数：测量精度可达 10；温湿度传感器：温度传感器技术参数：测量范围： -50+75，灵敏度：0.5；湿度传感器技术参数测量范围：1%100%，灵敏度：1%；雨量传感 器：雨量传感器技术参数：盛水口径 f200mm，测量范围：08mm/min，分辨力：0.20mm；气压传感器： 测量范围：30kpa120kpa，测量精度：18pa；风速测量范围 0.4m/s45m/s，精度：0.4m/s；风向测量 范围 0360，精度：3；倾斜角传感器测量范围：精度：0.01电池测量精度为 0.1V；适用 海拔高度：5000m 以下；操作系统：WindowsXP、WindowsNT、Windows2000 等；整机使用寿命：十年以 上。设备可工作信号强度：信号可正常工作信号频带 5020000Hz。 2.4 在线监测设备主要性能特点，着重介绍远程视频在线监测系统、覆冰雪在线监测系统、杆塔倾斜 在线监测系统、微气象在线监测系统 2.4.1 ATMEYE 输电线路远程视频在线监测系统 输电线路远程视频监测系统的研发虽然起步较晚，但是随着数字视频压缩技术、低功耗技术、 GPRS/CDMA 无线通讯技术等先进技术及高压输电线路在线监测其它产品的发展与应用，该系统已由早期 不连续的现场拍照片监测模式发展到如今的具有显著技术优势的连续动态视频实时监测。 ATMEYE 输电线路远程视频在线监测系统便是具有连续动态视频实时监测功能的代表产品， 该系统能够对恶劣环境中运行的高压输电线路的运行状况进行全天候、实时监测，可有效针对由于导 线覆冰、导线舞动、线路大跨越、导线悬挂异物、线路周围建筑施工、塔材被盗、洪水冲刷等因素引 起的电力事故实时监视，犹如亲临现场。系统以动态视频实时监控的直观方式，可使管理人员第一时 间了解监测点的现场信息，可针对突发的异常情况采取适当的手段予以人工干预，将事故的发生率或 事故危害降至最低。并可通过人工请求方式（无人值守时通过定时和条件触发两种方式）实现异常状 况下的图片抓拍或视频连续摄像。 ATMEYE 输电线路远程视频在线监测系统是一套远程分布式在线监测和集中式数据管理于一体的 网络多媒体视频监测系统。该系统整合了 CDMA/GPRS 网络和 Internet 网络的资源优势，实时反映高压 输电线路的动态运行状况，有利于提高电力系统的安全可靠性，并为实现输电线路状态检修的故障预 知和及时处理提供有力的科学依据。 在适合多视角监测导线、绝缘子和杆塔运行情况的杆塔部位安装摄像机，用来实时监测输电线路 的运行状况并拍摄现场的图像，通过屏蔽电缆将风速风向、温湿度传感器采集的数据及现场拍摄的图 像引入到中央数据处理单元中的微处理器进行处理，微处理器对采样数据进行处理并将结果打包存储 并发送到计算机后台供用户浏览、查询和分析。 2.4.2 ATM3000 输电线路覆冰雪在线监测系统 （专利产品国际先进） 2.4.2.1 覆冰趋势分析技术方面覆冰集控中心将接收到的现场覆冰数据写入中心网络数据库。专家分析系统以网络化方式结 合大量实验数据运用趋势分析、人工智能、模糊判断、近似推理等技术对数据进行分析处理，推算出 运行输电线路的覆冰程度及其发展趋势，对存在安全隐患的输电线路或超标的输电线路及时进行多种 方式报警，指导检修和维护。 2.4.2.2 覆冰模型的建立 根据所监测数据，先判断气象条件是否满足覆冰条件，主要采用导线的垂直荷载的计算、导线的 风压荷载计算、导线的综合荷载的理论计算、覆冰厚度的演算,通过覆冰验算的方法计算。建立导线覆 冰状态分析模型、覆冰生长机理初步分析模型，并结合收集到的气象数据等信息，给出导线覆冰厚度、 覆冰增长预测以及杆塔强度校验等数据，及时给出冰害发生的趋势和预报警信息。2.4.2.3 覆冰数学模型的建立 采用模糊逻辑诊断方法对多因素进行综合分析，建立模糊集合，对多种因素影响的具有不确定型 结论的事务或现象做出总的评价。对能反映导线覆冰性能判定的主要参数为综合荷载、温度、湿度、 风速及覆冰厚度的改变引起的综合荷载的变化进行综合考虑，作为模糊数据输入集，建立模糊数据输 出集确定出覆冰的厚度为轻微、中等、比较严重和危险四个等级，通过模糊关系集矩阵，对采集数据 结果的影响进行权重。给出更切合实际的覆冰厚度值。指导人工现场除冰，减少事故的发生。实现了 对高压输变电的各种状态的监测，同时实现了远程监控对于输电线路的有效管理。2.4.3 ATM4000 杆塔倾斜在线监测系统（专利产品：实用新型专利） 输电线路杆塔倾斜监测系统由数据采集终端，无线通讯网络和专家分析装置三部分组成，其数据 采集终端包括太阳能电池板给蓄电池充电，通过倾斜角传感器，完成对杆塔沿线路方向和垂直于线路 方向双向倾斜的实时监测。监测数据通过无线接力 GSM/CDMA/GPRS 的网络对数据进行传输，专家分析 系统完成对监测数据的转换和处理，并将所有数据显示给用户端当出现异常情况时，系统会以多种方 式发出预报警信息，提示管理人员应对报警点予以重视或采取必要的预防措施。减少停电事故的发生， 提高供电的可靠性，保障电网安全运行。 杆塔倾斜监测系统由杆塔倾斜监测装置和数据处理系统两部分组成。杆塔倾斜监测装置由 2 套倾 斜监测装置组成，其中一套固定安装在杆塔中心线上，位于离地面一定高度，一般位于杆塔 2/3 高度 处；另外一套分别安装在两个地线羊角的挂串点处。杆塔倾斜监测装置安装在输电线路杆塔上，完成 对杆塔沿线路方向和垂直于线路方向双向倾斜的实时监测。监测数据通过无线网络方式向数据处理系 统发送，数据处理系统完成对监测数据的转换和处理。 2.4.4 ATMQX3000 微气象在线监测系统 ATM-QX3000 微气象区监测系统是基于我公司的 ATM-2200 绝缘子污秽在线监测系统系统之上开发的系 统，ATM-2100 系统在监测绝缘子泄漏电流的同时，必须监测环境气象，包括温度、湿度、风速、风向 等参数，在之后的运行中，又根据用户的需要增加了雨量、气压、日照强度、紫外线强度、露点参数， 就形成了 ATM-QX3000 微气象区监测系统。ATM-QX3000 微气象区监测系统是一套针对野外架空输电线路气候监测而设计的多要素微气象监测 系统。可测量温度、湿度、风速、风向、雨量、气压、日照强度、紫外线强度、露点等气象要素，并 将采集到的各种气候参数及其变化状况，通过无线接力 GSM/CDMA/GPRS 的网络实时的传送到信息中心， 可对任何地段的输电线路的气象参数进行全天候的监测，并可设置临危报警气象环境，当出现临危恶 劣气候环境时，系统自动发出预报警短信；专家分析系统可对采集到的数据进行存储、统计、分析， 并自动绘制成监测点的年各风向频率图、年风速变化直方图、年降雨量分布图、年降雨量直方图、全 年连续无降雨日数图、年温湿均布度、年气压曲线度、年日照强度分布图、年高湿度分布图、年临危 气候分布图。 2.4.5 ATM3300 输电线路导线测温动态增容在线监测系统（专利产品：发明专利） 输电线路导线温度在线监测系统从导线温度与输电线路载流量的关系入手，基于导线运行温度 的输电线路动态增容理论模型，提出了高压输电线路导线温度在线监测系统的总体结构，测温终端采用太阳能与蓄电池结合供电的方式，很好地解决了测温终端取电困难的问题。导线温度监测的量为： 双路导线温度。为输电线路增容提供决策依据。 利用运营商已有的 3G/GPRS/EDGE/CDMA1X 网络构 建远程数据传输通道，实现输电线路在线监测系统监控中心可以实时监测远端现场的数据。 前置机子系统模块可以有效的连接现场系统，获得数据并实现数据