物联网技术在电力智能在线监测的应用

李 巍

随着我国经济的持续高速增长,各行各业用电需求快速增长。现有输电线路的运行安全和线路的使用寿命,已被广大电力工作者所关注。

目前线路出现故障往往由于外界因素导致,例如大风刮断树枝掉落在线路上,或向导线上抛掷金属物体,也会引起导线的相间短路,甚至断线。此外,超高的汽车通过线路下方或吊车在线路下面作业时,也可能会引起线路短路或断线事故。甚至目前还有人偷窃输电杆塔的金具,对线路安全运行造成很大的影响。在地势险峻的地带,靠人工巡检成本过高,效率过低,无法面对各种突发事故。

通过现代技术手段来保证输电线路更加安全可靠地运行,是电力部门致力解决的重大课题。

“输电线路在线监测系统”就是针对输电线路的安全性和使用寿命等问题而研制的电力行业设备在线监测产品。

该系统主要由两大部分组成:前端监测终端(下位机)和后台主站系统(上位机)。前端监测终端安装在线路杆塔上,主要由各种传感器、摄像机、主处理器单元、通信模块和供电单元构成。传感器包含拉力传感器、风速传感器、风向传感器、环境温度传感器、湿度传感器、倾角传感器、泄漏电流传感器及导线温度传感器等。前端监测终端采集上述传感器的数据以及图像数据,通过GPRS/CDMA/SMS网络传送到在INTERNET上的上位机(接收中心),上位机把当前的图像数据和相关传感器数据存到数据库或者硬盘中,电力监控网用户通过监控软件访问接收中心并从数据库或硬盘中读取当前杆塔位置的信息,为输电线路灾害预警提供依据。

该系统主要功能包括覆冰状态监测、气象参数监测、图像监测功能、电气参数监测、力学参数监测及导线温度监测等功能。

覆冰状态监测:通过相关的在线监测设备,实时测量导线重量、绝缘子串风偏角、风速、风向、温度等参数,分析软件综合上述数据、导线相关参数及相关数据模型,计算出目前导/地线的等值覆冰厚度。

气象参数监测:微气象监测通过在线监测线路环境温度、湿度、风速、风向、雨量、大气压力等参数,对气象数据进行综合分析,将所有数据通过各种报表、统计图、曲线等方式显示给用户。

图像监测:通过在杆塔上/或输电线上安装摄像装置,实现在线监测输电线路运行状况。通过图像监测可以直观地实现对线路覆冰情况的观测。远程图像监控适用于危险点、突发事故点的有效监控。

电气参数监测:电气参数监测主要指绝缘子泄露电流监测。采集运行状态下绝缘子表面的泄露电流和脉冲频次及温度、湿度等参数,将采集到的信息以GSM/GPRS/CDMA方式传输到监控中心,经过系统分析软件的智能分析和判断,显示出绝缘子表面的积污状态及其发展趋势,绘出各种变化曲线,在污秽过限时,发出报警信号;同时,系统分析软件能根据各监测终端采集的运行数据,自动绘制出各地市甚至整个区域的污区分布图,在经过一段时间后,系统还可以更新污区分布图,有效防止和减少线路污闪及冰闪事故,提高线路安全运行及信息化管理水平。

导线温度在线监测:通过采集导线温度,掌握各导线温升情况,当某处温度超限时及时通过短信的方式发给相关管理人员。该系统也为动态提高电网输送能力提供决策依据,增加输电能力,缓解电力紧张形式。

力学参数监测:力学参数监测功能除了结合等值覆冰厚度监测功能实现绝缘子拉力、倾角测量外,还可以实现导线振动频率的监测。

目前,“输电线路在线监测系统”,这一由中国电子科技集团公司第五十二研究所控股企业杭州海康雷鸟信息技术有限公司专门致力于研制开发的基于物联网的高科技产品,已经成功运用于浙江、上海、福建、安徽、北京、山东、湖北、重庆、广东、广西、贵州、江西、云南、河北、辽宁、宁夏、云南、河北、辽宁、宁夏、新疆等电力公司,为当地的正常供电及应急工作发挥着重要作用。

(作者单位:中国科技集团公司第五十二研究所)