《装备维修技术》2021年第17期输电线路在线监测技术现状及解决措施 毛云申
（广西电网有限责任公司河池供电局，广西 河池 547000）
摘 要：随着国民经济和社会不断发展，电力需求持续增加，电网规模持续扩大，输电线路从数量和长度上快速增长。电力输送过程需基于高压输电线路完成，作为智能电网的核心构成，高压输电线路的安全稳定运行与否会对整个电网产生直接影响，规模及范围不断扩大的电力系统对高压输电线路的监测提出了更高的要求，设计并完善高压输电线路的在线监测系统仍然是目前研究的重点领域。
关键词：输电线路；在线监测系统；故障；措施
1输电线路在线监测需求分析
高压输电线路的在线监测的关键在于选择合适的数据传输方式实现实时通信，现有远程接入方式通常采用移动通信网（如GPRS、CDMA）实现，存在的主要问题为：
（1）部分区域尚未覆盖移动通信网络，尤其是跨越环境恶劣地域（偏远山区、沙漠等）的特高压输电线路，移动通信网络故障将无法使用；
（2）监测系统的全面性及可扩展性较差，一个接入点通常仅能对一种参数进行监测，难以实现多参数、全方位的监控过程，需通过增加接入点数目的方式扩大参数监测范围，不断增加的监测规模不利于实现高效实时的后端监控功能；
（3）大规模、长时间的使用成本较高；
低压蒸汽锅炉
（4）传输速率受限，难以有效满足高清的图片及视频传输需求。2输电线路在线监测装置故障原因分析
2.1外部环境
外部环境的干扰因素包含高电压大电流、超高或超低温、雷电等，受到这些外部环境的影响，在线监测装置可能会出现数据跳变、抖动的问题。外部环境可以进一步细分为恶劣工况与环境干扰。
2.2装置本体
输电线路在线监测装置由软、硬件共同组成。在线监测装置的硬件包括电源单位、主控单位、传感器单位、通信单位以及信号处理单位。在线监测装置中信号处理单元、主控单元及传感器单元主要负责数据的采集和处理，电源单元为装置提供能量，通信单元利用无线传输方式，将信息进行传递。在线监测装置在运行过程中出现的故障与原因有以下几点：
预应力锚索一是传感器故障，外部环境恶劣、安装不当会影响测量效果，数据出现偏移；传感器超寿命运行，影响测量效果的准确性与灵敏性；检测单元出现故障会使传感器彻底失效。
二是通信故障，SIM卡欠费停机、通信模块受损会使数据出现停断现象；通信质量不佳会造成数据在短期内的中断。
三是软件故障，参数设置出现偏差或错误、软件版本内部存在缺陷都会造成装置数据长期或瞬时的中断。
3高压输电线路在线监测系统设计应用
谐振隧穿器件电网的智能化管理过程离不开对输电线路的实时监测，通过对实时获取的输电线路数据进行处理和分析实现对电力资源的合理调配过程，为提高电力资源利用效率及故障监测处理等提供参考。整个电网工作安全与效率同输电线路的正常运行密切相关，目前电网运维过程中易出现多因素导致的高压铁塔及线路被破坏的问题（包括线路老化、天气、环境、人为等），如果没有得到及时有效的预防和处理将会不同程度的影响到电网的安全可靠运行，目前国内针对高压输电线路的监测方法普遍存在着监测精度、稳定性、传输速度、经济投入等方面的不足，限制了全方位的实时监测输电线路功能的实现，影响了区域供电的可靠性。
3.1高压输电线路在线监测系统架构
以监测需求为依据对监测点（即无线传感器节点）进行部署，无需各级杆塔均安装，例如在水塘附近为防被水侵蚀将图像采集终端安装于杆塔上以便监测塔基；在跨越立交桥部分为防导线下垂将采集终端安装于导线上以便监测导线弧垂等。监测子站通常安装在杆塔上且需位于无线传感器节点附近，在对附近传感器监测数据进行收集的同时，使呈现为簇头节点的监测子站形成了无线多跳网络，由连接网络的汇聚节点（监测网关，通常设在高压变电站）将接收到的数据向后端的监控中心传送。支持远距离传输的监测子站能够以监测点的布局为依据对监测子站进行灵活部署，确保各监测点均有能多跳连接到监测网关的监测子站相对应，使用监测子站最少。
3.2异构无线传感器网络架构
本文所构建的层次型异构无线传感器网络的架构示意图，如图1所示
高增益天线
。
图1无线传感器网络架构示意图
监控中心负责对骨干网络和子网进行监测，子网为星形网络采用Zigbee无线通信技术，由监测子站和无线传感器节点构成（节点1跳即可接入监测子站），带宽可达250kbit/s，可有效满足小范围网
vr漫游络内的标量数据传输（如温度、弧垂等）及大量数据（如图片、视频等）的传输需求。基于IEEE802.11b/g标准的骨干网络主要由监测子站构成，呈现簇头节点形式的监测子站具备较强的信息传输和处理能力，骨干网络采用自组织网络，通过配置高增益天线可有效满足远距离传输需求，并且单跳链路具备较高的带宽。作为监测系统的主要构成，采集终端主要由传感器、无线通信（支持Zigbee标准）及电源几个模块构成，以传感器节点位置为依据确定电源模块，位于杆塔上的采集终端可采用太阳能供电，位于导线上可使用电磁感应电源。监测子站主要由主控模块（低功耗芯片）、通信模块（包括Zig.TIFbee和IEE802.11标准）及电源模块构成，放置于杆塔上的监测子站可采用太阳能供电。
呈线性或网状排布的监测网络需对动态路由协议进行设计，考虑到数据传输量在单一的数据流向下越靠近汇聚节点越大，导致电能易耗尽，因此采用能耗受限的可靠路由协议，以链路传输状态为依据对发送功率进行自动调节，兼顾低能耗需求及传输速率和丢包率，为使由监测数据大量聚集导致的网络拥塞问题得以有效避免，并能对报警事件进行及时处理，设计了2种数据查询方式：（1）事件驱动，
放水阀在传感器节点监测到异常事件的情况下会及时产生具有高优先级的报警数据包并向监控中心上传，各中间节点均需对报警数据包进行优先处理、转发；（2）查询驱动，各传感器节点向监测子站周期性的上传普通数据包（即收集到的监测数据），由监测子站完成汇聚、缓存处理后传送至监控中心对监测数据进行存储、处理和分析。由监控中心负责调度各监测子站上传时间，通过轮询方式的使用可使网络拥塞问题得以有效避免，采取时间及事件唤醒机制，上传周期间隔内保持睡眠状态。此外还提供历史数据查询、故障点定位、数据可视化等功能。包括泄漏电流等在内的特殊数据需结合专家知识进一步处理。
4结束语
高压输电线路分布比较广泛，并且运行条件非常复杂，在此种条件下进行监测，难度比较大，只有采用在线实时监控，才能够保证监测线路实际运行情况能够达到运行目的。为了保证实时监测运行的顺畅性，就需要对数据传输、传感装置、供电等相关问题进行处理。保证输电线路状态监测工作的顺利进行，进而实现监测的目的。
参考文献：
[1] 伍海波.高压输电线路状态检修及维护技术分析[J].通讯世界，
2017（11）
[2] 韩文.高压输电线路在线监测设备供电技术发展综述[J].电子世
界，2018（10）
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