在线技术在输电网的应用研究

赵勇，张锦云，吴增明

(云南电网公司大理供电局，云南 大理 671000)

0 前言

输电网是电力系统的主干网络。包括绝缘子、金具、杆塔和输电线等设备和器材。广泛分布在平原及高山峻岭，直接暴露于风雪雨露等自然环境之中，同时还受到洪水、滑坡、冰灾等自然条件的损害，运行环境恶劣。很多架空线路的导地线及金具锈蚀、绝缘劣化、导线舞动、导线覆冰等因素，很可能成为输电网安全运行的隐患，特别是在冬季，导线覆冰时常威胁电网的安全运行。电力系统的安全可靠性运行至关重要。输电网可靠性及运行情况直接决定着电力系统的稳定和安全。

1 运维现状

1.1 电网特性

1)输电网地处偏远，现场运行维护工作需要持续一定的时间。所以，维护需投入的人员、物资、工具、交通等，要提前安排与准备。

2)输电网所处的环境信息变化频繁，维护人员需要不断地熟悉去往目标作业点的环境信息，很难以非常直接有效的、针对性很强的方式开展工作。严重影响现场工作的效率。

3)大部分输电网架设在险要之地，工作人员现场作业时，人身安全存在一定程度的风险。

综上所述，由于输电网的以上特性。使在距离、时间、环境、安全、技术等方面的因素成为开展输电网运行维护工作不可忽视的考虑参数。

1.2 传统运维

目前，基于输电网架设的客观特性与各管理单位所具备的实际条件，主要采用周期性巡视、离线设备检测和预防性实验等方式。采用了部分在线监测的技术手段，但应用面狭窄，普及率低。

2 输电网在线监测技术

输电网在线监测技术是直接安装在线路设备上，可实时记录表征设备运行状态特征量的监测系统及技术。

2.1 监测技术架构

架构体系分为:置前现场监测终端，中间网络通信媒介，后方监控管理中心。现场监测终端是安置在输电网现场的监测设备。其目的是对关于输电网的实时运行状态特征量进行在线监测，以通信网络为媒介将监测结果回传后台监控中心。通信网络是检测终端与监控中心进行通信的交通枢纽。以GPRS 或3G 无线网络实现跨区域异地通信。监控中心对监测数据集中存储，专家软件对监测数据进行统一、专业分析，监控主机开放视窗，统一展现信息。整体化实现远程输电网运行状况在线监测与应用。应用架构如图1 所示:

图1 在线监测技术架构图

2.2 终端监测支撑

监测终端安装在输电网现场的线路节点上，实时工作，实现对不同项目、不同内容的在线监测，产生监测结果，分发回传结果数据，同时受控远程指令，终端有源供电。其结构复杂，运行机理科学。

1)整体运行机理:能源供应模块提供工作电源，电路模块实现电流通路，实现载电，而后输送各支撑模块单元启动运行，传感器实时探测电网设备运行状态参数，软件模块对终端各模块工作实现统一、协调管理，无线通信模块被动受软件模块的管理，实现与后方监控中心的在线通信应用。

2)传感器:一种能够感受和响应规定的被测量物，并按照一定的规律将其转化成有用的输出技术设备。

敏感元件直接感受被测量，输出与它成确定关系的电物理量。其中被测量可以是物理量、化学量、生物量等。输出的量便于传输、转化、处理、显示。传感器元件一般不直接感受被测量，而是将敏感元件的输出转化为电量输出。

3)能源供应模块:负责设备运行的能源供给。主要采用太阳能电池加硅能蓄电池进行浮充的供电方式、导线抽能供电方式、太阳能加蓄电池或电池等的供电方式。

电路模块:设备载电通电的运行单元。同时，还对各输入、输出接口，实现防雷、防渗、防干扰等保护措施。

元器件:设备组成构件，以适应各种不同条件下的气候、电磁环境为目的。采用新进的设计工艺，工业或军用级的材料制造的构件。

软件模块:实现监测终端和后方监控中心远程双向交互的应用管理功能。实现常用看门狗、防飞等指令应用功能。支持设置错误陷阱及标志，一旦程序出现任何问题，系统都能采取复位、自动纠错等方式进行自行维护，保证软件常年正常运行;另外，对于一些重要数据和标志，系统还采用多重备份的方式对其进行保护。

4)无线通信模块:输电线路分布广、距离远的特点，传统的RS232、RS485、红外、元线电等短距离通信手段，已经无法实现对输电线路的在线监测的应用需求。通信技术是制约在线监测技术发展与应用的关键瓶颈。随着GPRS、3G 通信技术的发展，实现远距离通信与监测成为可能。杆塔现场监测终端通过GPRS、3G 网络与监控中心进行远距离无线通信。对于没网络信号的地区，可采用无线接力方式将信号传递到有信号的杆塔，再通过3G、GPRS 网络通信的方式远距离传输。

3 移动应用技术

移动应用技术是支持在手持的终端设备上，实现个人或企业应用的终端技术。在技术层面有以下方面的核心支撑:

1)基于无线网络的通信。主要以GPRS、3G为通信媒介，实现即时信息通讯、在线远距离的数据传输。

2)基于无线的移动定位技术。

3)基于终端的临时存储技术。主要指终端的存储卡技术，存储卡种类繁多，不同的移动技术产品，使用不同的存储技术。

4)基于便捷式可携带的应用特性。

5)基于移动式的应用前景。

将移动技术应用于日常输电网的日常维护工作，可实现工作人员对输电网的移动式运行维护，非常切合输电网分布于户外，工作人员的工作场地，也在户外的现实应用需要。建立运维新模式。

3.1 应用架构

架构由运维前端和管理后方两部分组成。实现输电网设备运行情况及人工现场运维情况的在线、在控及可控。

3.2 移动技术的应用

通过给输电网现场或户外作业人员装备手持式移动智能手机终端，实际应用于现场移动式作业过程。使工作人员在远程线路现场，实现便捷、高效地开展工作，同时，使现场作业的工作全程在线、在控、可控。具体应用表现如下:

1)定位与导航

2)移动信息采集

3)移动业务查询与受理

4)有效路径标识

5)现场作业跟踪

3.3 可视化展示与应用

1)可视化平台与终端负载设备一体化联动应用。

2)可视化平台与智能手机一体化联动应用。

3.4 数据整合与应用

公司内有诸多与输电网相关的专业性应用系统，各系统间没有效的交互应用和实现资源共享。所以，通过数据整合技术，实现对各专业系统中，与输电网运行相关的数据进行整合与应用。使输电网现有的、各种相关的监测、监视、检测、气象、其他等数据，在同一系统平台内得到充分汇总，并实现综合运用。

4 创新技术

4.1 异常隐患实时探测

输电网现场安装红外探测设备，当探测到有潜在危害的物体接近时，设备现场立即发出语音警告。

4.2 工作模式全新建立

实时获取输电网运行状态相关信息参数，动态分析与评估指定设备或部件的健康状况，以分析与评估的结果，作为线上工作的支撑性依据，使工作有目标性地开展。巡视到位情况实时检查。

4.3 目标移动定位

目标移动定位的应用，可以使工作人员，以当前位置为参照，动态定位目标信息，准确计算且展示当前位置与目标位置相距距离。以引导工作人员，对工作目标的现场寻迹和行进方位的确定。

4.4 有效路径动态导航

输电网线路巡视过程中，工作人员通过使用移动终端设备，对去往巡视目标的、新发现或最短路径，分别按位置进行定点记录和文字注解，以实现对一段路径的整体性信息采集，并进行集中存储。最终，形成一个统一的路径库。为后续的以下工作提供支撑性的依据。

4.5 SOS 应急求援

通过给工作人员配备的移动终端，在危害或威胁发生当时，实现一键式，方便、快捷的将求救人员的个人信息、所在位置及执行任务信息、紧急求援标识等进行封包，向指定的应急救援人员发出求救请求。

5 结束语

在线技术在国内输电网的应用正处于初步阶段，仅少数输电网运维企业建立相应系统，但都不尽成熟与完备。随着社会不断发展，为适应社会对电网生产及运行管理的更高要求。加强输电网自身安全与稳定的管理能力将是一个长期持续所面临的问题。对在线技术的深入应用与推广就是一种解决之道。其实质就是不断扩展输电网在线应用与管理手段，丰富各类在线信息的来源、类型和数量，为输电网运维工作提供有力信息支撑。最终，实现丰富管理手段，提高管理能力与水平。实现输电安全与稳定的步履长期持续，稳固发展。

［1］刘畅、输电线路在线监测技术研究，华北电力科技大学。

［2］盛金马、输电线路在线监测中的应用，《科技创新与应用》。

［3］孙鹏、基于虚拟化技术的智能手机移动办公应用的研究与应用，复旦大学。