在线监测技术在500kV超高压大跨越输电线路中的应用

陈立斌，林志军，潘松波，陈 亦，李 倩

（1.广东电网公司江门供电局，广东江门，529000；2.广东省电力设计研究院，广东广州，510663）

在线监测技术在500kV超高压大跨越输电线路中的应用

陈立斌1，林志军1，潘松波1，陈 亦1，李 倩2

（1.广东电网公司江门供电局，广东江门，529000；2.广东省电力设计研究院，广东广州，510663）

大跨越输电线路在电力系统中处于重要地位。一旦发生故障修复非常困难，还将严重影响航道运输。对其实施在线监测是保证线路安全可靠运行的重要措施。本文以500kV狮洋至五邑大跨越输电线路在线监测系统为例，介绍了系统构成和系统要求。在此基础上，从温度监测、微气象监测、微风振动监测和视频图像监测四个方面阐述了在线监测系统的技术指标和功能实现情况。

在线监测；大跨越；超高压；管理平台

0 引言

500kV狮洋至五邑线路是粤西地区送电珠三角的重要电力通道，该工程含两个同塔四回路西江大跨越，是目前国内乃至世界上首条500kV电压等级的同塔四回路大跨越，在系统中处于重要地位。大跨越线路工程的跨越档距大，跨越塔高，设计风速及导地线的荷载大，故投资极大，且一旦发生故障修复特别困难，还将严重影响通航运输。

在大跨越输电线路上安装在线监测系统，可以有效监测大跨越导线的疲劳振动、导线温度和输送能力、线路附近的微气象条件等运行参数，便于运行单位对大跨越输电线路运行状态做出综合判断和故障预防，保证大跨越的安全运行和维护，同时有助于智能输电网的建设，推动线路的智能控制和调度。

1 在线监测系统概述

500kV狮洋至五邑大跨越输电线路状态综合监测系统由监测终端、监测主站两大部分组成。输电线路状态监测系统终端安装在线路杆塔和导线上，主要由各种监测单元（包含导线温度传感器、微气象传感器、微风振动传感器、视频图像传感器）、主控单元、通信模块和供电单元构成。监测主机收集杆塔及附近所有监测点的图像和传感器信息，通过主处理单元实现数据采集和处理，再由通信模块实现与后台服务器之间的通信。系统采用220V市电作为主电源供电的方式，同时提供支持系统正常运行30天的备用电源。500kV狮洋至五邑大跨越线路状态综合监测系统结构如图1所示。

2 在线监测系统要求

500kV狮洋至五邑大跨越输电线路在线监测系统满足以下要求：1）工作可靠性高，平均无故障工作时间不低于25000h，年均数据缺失率不大于1%。2）环境耐受等级高，能抗电磁场的干扰、抗振、防潮、工作稳定，适用于高低温等恶劣气候以及在雪、雾、冰冻等恶劣条件下正常工作。3）监测终端与主站间的数据传输方式符合标准，各监测装置有统一的通讯规约，数据存储方式

及传输接口符合标准。4）充分考虑线路运行人员的高空作业环境，安装方式简单、方便、可靠。5）安装装置不影响线路机械可靠性和电气可靠性，满足500 kV交流线路的电晕要求和无线电干扰要求。

3 在线监测系统主要技术指标

3.1 导线温度监测

测量范围为－40 ℃～+180℃，测量精度达到±1℃，分辨率达到0.1 ℃，采样间隔为2min，平均功耗小于1mw，通讯距离大于50m。

3.2 微气象监测

温度测量范围为-50 °C~60°C，温度测量精度为±0.2°C；湿度测量范围为0~100 % RH，湿度测量精度为±2% RH；大气压测量范围为300~1200 hPa，大气压测量精度为±0.5 hPa；风向测量范围为0 ~359.9 °，风向测量精度为小于3°；风速测量范围为0~60 m/s，风速测量精度为±0.3m/s；降雨强度测量范围为0~4mm/min，降雨量测量分辨率为0.2mm/min；日照强度测量范围为0~1400W/m2，日照强度测量非线性误差小于3%。

3.3 导地线微风振动监测

测量振幅范围为±1.3mm，测量频率范围为0～150Hz，测量分辨率为0.01mm，采样间隔为5min，采样时长为1s，平均功耗小于10 mw，通讯距离大于50m。

3.4 图像视频监测

有效像数为752(H) ×582(V) PAL，最低照度为1.0Lux/ F1.4，光学变倍为18X，数字变倍为10X，云台水平旋转度为0～360°，云台垂直旋转度为0～90°。

4 在线监测系统功能

4.1 导线温度、弧垂监测

图1 西江大跨线路状态综合监测系统结构图

导线温度监测采用接触式温度传感器，对导线及金具温度进行监测，实时采集导线温度、气温、风速、风向、光辐射以及导线相关参数，一方面可对导线温度、以及容易产生热缺陷的导线接续或导线金具连接部位进行监测，发现温度越限时，能及时做出预警；同时可为输电线路的动态增容提供数据和参考。根据线路的实测电流、允许的最高运行温度以及实时气象条件，计算最大允许载流量，提高线路的输送容量。另外还可预测导线在给定电流下，一定时长后的温升，作为线路短时超负荷运行的依据。

导线弧垂监测通过安装在导线上的导线弧垂采集单元，采用温度法实现对导线弧垂进行测量。可以避免产生运行温度提高后或者线下物体高度发生变化（如树木生长、施工等）时，导线交叉跨越或对地面安全间距不够的情况。

4.2 微气象监测

微气象监测通过温度传感器、湿度传感器、风速和风向传感器、日照强度传感器等实时采集输电线路现场的温度、湿度、风速、风向、日照、雨量、气压等气象参数，准确掌握现场的微气象条件和环境状况，为设计部门进行合理线路规划设计提供直接数据资料，为线路的覆冰、微风振动、舞动、动态增容等监测和预警判断提供必要的基础数据和科学依据。

4.3 微风振动监测

微风振动系统主要应用于大跨越线路和大档距线路。微风振动监测采用弯曲振幅法测量导地线微风振动振幅、频率等振动信号及气象参数，对线路防振效果进行评估，根据实时数据掌握防振效果的变化并及时做出检修策略，避免导地线、OPGW疲劳断股的产生或加剧。

4.4 视频图像监测

视频图像监测依靠安装在杆塔上的摄像机和红外摄像功能采集现场视频或图像，并将输电线路设备以及周边通道环境的现场图像信息传输到监控中心，便于运行管理人员对线路的覆冰、山火、舞动、人类活动和施工、外力破坏等进行全方位的及时监

控，有效减少各类电力事故的发生，并可大大减轻巡线人员的劳动强度，提高巡线和检修效率。

4.5 主站管理平台

本系统主站管理平台架构采用J2EE技术路线，平台的设计遵循应SOA设计理念，主要具有以下四个方面的功能：1）对导线温度，输电线路现场的温度、湿度、风速、风向、日照、雨量、气压，导线微风振动的振幅、频率，输电线路设备和周围环境等信息实时监测，并及时给出预报警信息，以期实现将事故隐患消除在萌芽状态。2）对收集到的信息进行数据分析，根据实测的导线温度，结合现场环境温度、风速、日照等参数，计算出导线的实时弧垂和载流量，为线路动态增容提供依据；根据实际的微风振动的振幅和频率，结合气象信息气温、湿度、风速和地理情况，对导线进行寿命评估。3）实现对各个模块的信息查询、图形修改和数据表的操作，建立各个模块的动态链接，实现数据、表格、图形的信息的整体交互查询。4）实现人员角色权限管理和系统参数配置维护管理。

5 结论

在大跨越输电线路上安装在线监测系统，实现了对微风振动、导线运行温度、微气象和走廊的环境的监测，可以实时掌握大跨越输电线路导线的疲劳振动、导线温度和输送能力、线路附近的微气象条件等运行参数，便于运行单位对大跨越输电线路运行状态做出综合判断和故障预防，保证大跨越输电线路的安全运行和维护。500kV狮洋至五邑大跨越输电线路在线监测系统的研发与应用，将推动智能输电网的建设，为输电线路的智能控制、调度乃至状态检修提供基础资料。

[1] 陈海波，王成等.特高压输电线路在线监测技术的应用[J].电网技术，2009，33（10）：55~58.

[2] 孙凤杰、赵孟丹等.架空输电线路在线监测技术研究[J].南方电网技术，2012，6（4）：17~22.

[3] 黄新波，张国威.输电线路在线监测技术现状分析[J].广东电力，2009，22（1）：13~20.

[4] 韦舒天，汪里等.特高压直流输电线路在线监测系统的应用分析[J].浙江电力，2012，4：57~59.

[5] 康会西，李宏斌等.输电线路综合在线监测系统设计[J].电网与清洁能源，2010，26（5）：27~34.

[6] 黄新波等.输电线路在线监测与故障诊断[M].中国电力出版社，2008.

[7] 徐青松，季洪献等.监测导线温度实现输电线路增容新技术[J].电网技术，2006，30（增）：171~176.

[8] 王孝敬.输电线路导线测温与动态增容关键技术研究[J].江西电力，2011，35（1）：31~34.

[9] 阳林，郝艳捧等.输电线路覆冰与导线温度和微气象参数关联分析[J].高电压技术，2010，36（3）：775~781.

[10] 邓春宇.微气象实时监测技术在输电线路中的应用[J].电力信息化，2008，6（10）：67~71.

[11] 马建国，傅军等.高压架空线路导线微风振动的监测[J].湖北电力，2000，24（4）：17~19.

[12] 万军，范春菊等.微风振动预警在输电线路在线监测系统中的应用[J].水电能源科学，2012，30（7）：169~172.

[13] 周伟才，谭卫成.高压架空输电线路视频在线监测系统研究[J].广东电力，2011.

3 结束语

本文从工业设计的角度出发，介绍了工业设计的概念，并从构建产品的知识模型、异地设计和设计管理、基于案例的工业设计三方面进行了阐述，分析了多媒体技术的应用研究。通过分析讨论可知，多媒体技术在工业设计中的应用整合了设计资源，降低了设计成本，利于设计理念的创新。由于工业设计还涉及到形象思维问题，运用多媒体技术可以有效简化设计过程，由抽象到具体，利于产品模型的设计。但是在工业设计需求的建模以及情境机制的产生方面需要进行进一步的研究。

参考文献

[1] 张如琴.泰国曼谷地区汉语教学中多媒体技术的使用情况[J].现代语文(语言研究版),2013,01:105-107.

[2] 刘立妍,王茜.虚拟现实技术在产品开发设计中的应用[J].中国包装工业,2013,12:30+32.

[3] 苟秉宸,余隋怀,陆长德.CAID支撑工业设计[N].计算机世界,2007-02-05B08.

关瑛，女，1977.2 ，山西省太原市，讲师，主要研究方向：工业设计

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