智能電網(wǎng)在線監(jiān)測與故障診斷課件

智能電網(wǎng)在線監(jiān)測與故障診斷智能電網(wǎng)在線監(jiān)測與故障診斷12001年開始研發(fā)輸電線路在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)。本項目涵蓋的監(jiān)測診斷內(nèi)容：1）導線、絕緣子、MOA、桿塔等設備自身故障；2）自然災害對輸電設備造成的破壞（暴雪、臺風、泥石流、雷擊等）；3）人為因素對輸電設備的破壞等。項目簡介本項目解決了2個問題：確保了輸電線路運行可靠性，成為防止電網(wǎng)大面積停電事故第一道防御系統(tǒng)的有力手段。推進了我國智能電網(wǎng)建設進程，成為智能電網(wǎng)重要組成部分。22001年開始研發(fā)輸電線路在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)GPRS/CDMA/GSM二、項目概況（1）

自2001年起研發(fā)成功系列在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，并產(chǎn)業(yè)化，包括：

1）輸電線路覆冰監(jiān)測與預測模型；

2）輸電線路導線測溫及動態(tài)增容系統(tǒng)；

3）輸電線路導線舞動監(jiān)測與診斷算法

；

4）輸電線路導線風偏角監(jiān)測與計算；

5）輸電線路導線微風振動監(jiān)測與診斷算法；

6）輸電線路絕緣子污穢狀況監(jiān)測與診斷算法；

7）輸電線路MOA監(jiān)測與診斷算法；

8）輸電線路桿塔傾斜監(jiān)測與計算

；

9）輸電線路微氣象監(jiān)測及微氣象對線路運行的影響機理

；

10）輸電線路防盜監(jiān)控及報警策略

；

11）輸電線路圖像/視頻監(jiān)控及差異性分析;

12）輸電線路運行工況智能化故障診斷專家系統(tǒng)。

3GPRS/CDMA/GSM二、項目概況（1）自44監(jiān)控中心查詢終端圖像、力、傾斜角度、風偏角度、溫度、濕度、風速、風向等GPRS/CDMA/GSM監(jiān)測裝置監(jiān)測裝置監(jiān)測裝置監(jiān)測裝置項目概況（1）

（1）輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)與相關模型研究5監(jiān)控中心查詢終端圖像、力、傾斜角度、風偏角度、溫度、濕度、風66★

實時監(jiān)測各桿塔上的覆冰和導線舞動情況，并通過對分機的點測巡測的實時數(shù)據(jù)進行分析判斷，利用各種模型計算、判斷該監(jiān)測點的覆冰狀況，根據(jù)用戶需求和覆冰生長機理給出預報警；★

報警信息有界面報警和短消息模式發(fā)給當前管理員和相關領導；★

專家軟件集中管理覆冰導線重量變化以及環(huán)境參數(shù)，提供單獨和全面的查詢、分析和圖表等，建立完善覆冰信息數(shù)據(jù)庫，為理論模型的修正和準確計算提供一種手段；★

部分開放計算模型，允許用戶將運行經(jīng)驗導入計算模型，使載荷、覆冰計算更加準確，報警更加可靠；7★實時監(jiān)測各桿塔上的覆冰和導線舞動情況，并通過對分機的覆冰雪在線監(jiān)測系統(tǒng)成功監(jiān)測案例（1）人工除冰，冰災成功避免監(jiān)測系統(tǒng)報警8覆冰雪在線監(jiān)測系統(tǒng)成功監(jiān)測案例（1）人工除冰，冰災成功避免監(jiān)2007年1月安裝在武漢超高壓公司的監(jiān)測系統(tǒng)成功監(jiān)測線路冰雪發(fā)展過程覆冰雪在線監(jiān)測系統(tǒng)成功監(jiān)測案例（2）92007年1月安裝在武漢超高壓公司的監(jiān)測系統(tǒng)成功監(jiān)測線路冰雪2008-2-279:38:002008-2-2614:39:002008-2-269:39:002008-2-2514:35:00四川省電力公司西昌電業(yè)局的覆冰定性在線監(jiān)測系統(tǒng)

覆冰雪在線監(jiān)測系統(tǒng)成功監(jiān)測案例（3）102008-2-279:38:002008-2-2614覆冰預測模型研究貴州電網(wǎng)110kV濫二線2008-12-14至2009-01-28的覆冰監(jiān)測數(shù)據(jù)為分析對象11覆冰預測模型研究貴州電網(wǎng)110kV濫二線2008-12-14表1模糊規(guī)則表ET（環(huán)境溫度）EH（環(huán)境濕度）EW（環(huán)境風速）CT（導線溫度）IT（覆冰厚度）ONBOONBNSPBNSNSPSNSPBOOONSPBNSONSNSPBNBNSPBNSPBOOPS圖6各樣本點實際覆冰與預測覆冰數(shù)據(jù)的對比12表1模糊規(guī)則表ETEHEWCTITONBOONBNSPBN辦公環(huán)境2005年3月，國家電網(wǎng)公司在北京特別召開提高電網(wǎng)輸送能力工作會議，會議指出“在加快特高壓骨干電網(wǎng)建設的同時，需積極提高現(xiàn)有電網(wǎng)輸送能力”。如何安全提高現(xiàn)有輸電線路單位走廊的輸送容量?2009年國家電網(wǎng)提出建造“智能電網(wǎng)(SmartGrid)”，動態(tài)增容系統(tǒng)作為前端儀表、輸送容量調(diào)度中心的最重要組成單元，進一步確定了這一研究的必要性。靜態(tài)提溫增容技術—實時動態(tài)增容技術項目概況---

（2）輸電線路測溫及動態(tài)增容系統(tǒng)13辦公環(huán)境2005年3月，國家電網(wǎng)公司在北京特別召開提高電網(wǎng)輸設備或斷面名稱越限次數(shù)累計時間（分鐘）徐州地區(qū)趙桃2617/2618線453168571.40淮安地區(qū)淮漣2637線20328664.24泰州地區(qū)靖園2H36線1495537.40南通地區(qū)通秀2662/2665/2666線14713026.33無錫地區(qū)梁錫4553線1263231.65蘇州地區(qū)瀏前2K18/2K19線1124439.76華東區(qū)域電網(wǎng)越限次數(shù)統(tǒng)計14設備或斷面名稱越限次數(shù)累計時間（分鐘）徐州地區(qū)趙桃2617/溫度、濕度、日照強度、雨量、風速、風向等）后臺單元現(xiàn)場單元15溫度、濕度、日照強度、雨量、風速、風向等）后臺單元現(xiàn)場單系統(tǒng)功能：實時監(jiān)測導線溫度及環(huán)境溫度、濕度、風速、日照等；診斷中心以曲線、報表等方式反映各接點溫度變化情況；按照動態(tài)增容理論計算當前線路可允許的最大載流量；為電網(wǎng)運行提供微氣候參考；具有智能報警功能。16系統(tǒng)功能：16

輸電線路載流量簡化計算模型840/848930/9361010/101590750/748855/850950/93980630/627760/750865/85370470/467640/628775/75360403020環(huán)境溫度（℃）導線溫度(℃)模型驗證結果動態(tài)增容模型研究17輸電線路載流量簡化計算模型840/848930/936圖模型預測實時載流量與SCADA實際電流比較18圖模型預測實時載流量與SCADA實際電流比較18表2專家軟件計算的載流量與SCADA數(shù)據(jù)對比（A）

時間環(huán)境溫度(℃)風速(m/s)日照(w/m2)導線溫度(℃)預測實時載流量（A）SCADA實際電流（A）誤差2009-5-700:39160.45.7627503.2521.523%2009-5-701:191415.7620460.8482.264.5%2009-5-701:59140.55.8825477.2484.61.5%2009-5-702:39130.95.8818531.2549.063.3%2009-5-703:191315.8820539.5536.161%2009-5-703:59120.55.8820471.3492.224.3%2009-5-704:39110.45.8817338.8339.870.3%2009-5-705:19110.85.8814377.5386.752.3%2009-5-705:59121.210.1116439.5430.112.1%2009-5-706:39120.899.2920439.4448.862.0%2009-5-707:19141.1212.3523432.8413.74.6%2009-5-707:59161.3370.4724218.4209.794.3%2009-5-708:39181.3507.8926237.7223.271.8%2009-5-710:39271860.4932410389.685.4%2009-5-711:19291.7983.932380400.815%19表2專家軟件計算的載流量與SCADA數(shù)據(jù)對比（A）時間輸電線路躍遷時的溫度變化模型和弧垂變化模型20輸電線路躍遷時的溫度變化模型和弧垂變化模型20

輸電線路隱性容量計算模型日期實際輸送容量允許輸送容量隱性輸送容量提高輸送容量百分比2006-10-526146120076.62006-10-622940717877.72006-10-741666324759.42006-10-848965616734.12006-10-936156520456.52006-10-1039358319048.32006-10-1139963623759.42006-10-1226146120076.62006-10-1327749621979.12006-10-1424544720282.42006-10-1532159827786.321輸電線路隱性容量計算模型日期實際輸送容量允許輸送容量運行實例分析該系統(tǒng)自2009年在江蘇省電科院安裝運行，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，載流量計算模型經(jīng)過修正和改善，初步達到指導線路運行的目的。（a）導線溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)22運行實例分析該系統(tǒng)自2009年在江蘇省電科院安裝運行，系統(tǒng)（a）導線溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)（b）環(huán)境溫度變化曲線圖（c）環(huán)境濕度變化曲線圖（d）環(huán)境風速變化圖（e）環(huán)境日照強度變化圖23（a）導線溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)（b）環(huán)境溫度變化曲線圖（c）環(huán)境濕度

根據(jù)上述監(jiān)測數(shù)據(jù)和載流量計算出當前線路運行的載流量，并將模型計算結果與SCADA數(shù)據(jù)對比分析，分析發(fā)現(xiàn)兩者之間的誤差小于5%。載流量模型計算值與SCADA系統(tǒng)數(shù)值對比24根據(jù)上述監(jiān)測數(shù)據(jù)和載流量計算出當前線路運行的載項目概況（3）輸電線路導線舞動監(jiān)測與診斷算法實現(xiàn)了導線舞動的在線監(jiān)測。研制了基于位移傳感器、加速度傳感器的輸電導線舞動在線監(jiān)測技術，可實現(xiàn)對導線舞動特征參數(shù)包括舞動的半波數(shù)、舞動頻率、舞動幅值、舞動時的導線張力等信息的監(jiān)測。

創(chuàng)新點：舞動加速度傳感器設計、導線舞動機理以及舞動軌跡還原算法等。

授權實用新型2項、公開發(fā)明2項。安裝現(xiàn)場舞動傳感器安裝專家軟件25項目概況（3）輸電線路導線舞動監(jiān)測與診斷算法安裝現(xiàn)場舞動傳2626項目概況（4）輸電線路導線風偏角監(jiān)測與計算將角度傳感器同時安裝在導線跳線和絕緣子串下端兩個位置，建立了線路風偏角分析計算模型，保證了風偏角的測量精度。

創(chuàng)新點：角度傳感器設計、角度傳感器同步采樣、導線側角度傳感器的電源和信號傳輸設計等。授權實用新型2項、申請發(fā)明1項。

角度傳感器安裝專家運行界面27項目概況（4）輸電線路導線風偏角監(jiān)測與計算角度傳感器安裝專項目概況（5）輸電線路導線微風振動監(jiān)測與診斷算法由若干臺導線振動采集單元和一臺線路監(jiān)測子站組成。通過測量在導線線夾出口處附近的動彎應變來反映風振狀況。

創(chuàng)新點：振動振幅/頻率采集處理、微風振動疲勞破壞機理以及振動破壞診斷算法等。公開發(fā)明2項。微風振動傳感器安裝現(xiàn)場專家界面28項目概況（5）輸電線路導線微風振動監(jiān)測與診斷算法微風振動傳項目概況(6)輸電線路絕緣子污穢在線監(jiān)測系統(tǒng)前期采用絕緣子泄漏電流進行絕緣子污穢的判斷，并設計了新型光學傳感器進行污穢檢測，建立了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡方法等專家診斷模型，繪制了國內(nèi)第一套動態(tài)污區(qū)分布圖。創(chuàng)新點：泄漏電流傳感器、新型光學傳感器、污穢診斷分析模型等。授權發(fā)明1項、實用新型2項。安裝現(xiàn)場動態(tài)污區(qū)圖泄漏電流傳感器光學鹽密傳感器29項目概況(6)輸電線路絕緣子污穢在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝現(xiàn)場動態(tài)污區(qū)項目概況(7)輸電線路桿塔傾斜監(jiān)測與計算通過雙軸傾角傳感器測出桿塔在順線路方向和橫線路方向傾斜角度，進而計算出桿塔在順線路方向和橫線路方向的傾斜度和綜合傾斜度。

創(chuàng)新點：雙軸傾角傳感器的設計。

申請發(fā)明1項。角度傳感器安裝現(xiàn)場專家軟件界面30項目概況(7)輸電線路桿塔傾斜監(jiān)測與計算角度傳感器安裝現(xiàn)場專項目概況（8）輸電線路微氣象監(jiān)測及微氣象對線路運行的影響機理實現(xiàn)了運行輸電線路沿線區(qū)域的溫度、濕度、風速、風向、雨量、氣壓、日照強度等氣象信息采集；研究了微氣象對輸電線路運行的影響機理，提出并制定了覆冰區(qū)、舞動區(qū)、微風振動區(qū)、污穢區(qū)等微氣象區(qū)劃分標準。

創(chuàng)新點：新型傳感器設計、微氣象對線路運行影響機理等。

授權實用新型1項、申請發(fā)明1項。安裝現(xiàn)場1000kV輸電線路微氣象區(qū)劃分31項目概況（8）輸電線路微氣象監(jiān)測及微氣象對線路運行的影響機理項目概況（9）輸電線路防盜監(jiān)控及報警策略

現(xiàn)場布置生物傳感器、微波、超聲以及振動傳感器，當在遭到人為破壞時，并可配置攝像機，自動調(diào)整云臺和鏡頭，進行拍攝并報警。

創(chuàng)新點：新型防盜傳感器、防盜報警策略。

安裝桿塔總體圖安裝現(xiàn)場32項目概況（9）輸電線路防盜監(jiān)控及報警策略安裝桿塔總體圖安裝項目概況（10）輸電線路圖像/視頻監(jiān)控及差異性分析

研究了彈性圖匹配、隱馬爾可夫模型、小波分析、神經(jīng)網(wǎng)絡等各種圖像處理算法并嵌入到監(jiān)控中心專家軟件中，首次基于圖像視頻差異性分析實現(xiàn)了絕緣子覆冰、導線覆冰、導線風偏、導線舞動和桿塔防盜等線路運行狀態(tài)提取。

創(chuàng)新點：各種圖像識別智能算法、攝像機低功耗設計及專家診斷模型等。申請發(fā)明3項。

安裝現(xiàn)場專家軟件33項目概況（10）輸電線路圖像/視頻監(jiān)控及差異性分析安裝現(xiàn)場舞動差異化分析過程覆冰差異化分析過程34舞動差異化分析過程覆冰差異化分析過程34項目概況（11）全工況在線監(jiān)測和預警專家系統(tǒng)

提出并實現(xiàn)了基于因特網(wǎng)技術的電氣設備遠程在線狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的構架，研究了系統(tǒng)結構和子系統(tǒng)功能，實現(xiàn)了系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信、遠程診斷及多服務器/多專家網(wǎng)上會診等工作機制和關鍵技術。

創(chuàng)新點：多信息數(shù)據(jù)融合技術、綜合診斷算法等。授權軟件著作權3項。全國輸電線路在線監(jiān)測中心（西安金源）監(jiān)測中心運行專家軟件界面35項目概況（11）全工況在線監(jiān)測和預警專家系統(tǒng)全國輸電線路在線技術認定證明：1產(chǎn)品鑒定證書陜工交辦簽字（2007）003號2國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢驗中心檢驗報告06391號和06844號3國網(wǎng)武漢高壓研究所2007輸電字第3073號4國網(wǎng)電力建設研究院檢驗報告K307S39075國家電電力建設研究院檢驗報告K106S35976電力工業(yè)電力線路器材質(zhì)量檢測中心S211-20077陜西國防區(qū)域計量站7101校準實驗室拉力傳感器檢定證書L105121858西安航空發(fā)動機有限公司理化檢測中心拉桿受力檢測報告(2006)第15字9陜西電力科學研究院高低溫、振動試驗報告10國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢驗報告07310號

36技術認定證明：1產(chǎn)品鑒定證書陜工交辦簽字（2007）0011國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢驗報告07551號12陜西省軟件評測中心檢測報告2007-4171號13陜西電力科學研究院檢測報告2006-083號14產(chǎn)品鑒定證書陜工交辦簽字（2004）030號15國家絕緣子避雷器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢驗報告NO.WJ-090-200416國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢驗中心檢驗報告NO.0595517西北電力試驗研究院檢驗報告18西安科技計劃項目驗收證書（2006）50號19華北電網(wǎng)北京超高壓公司驗收會資料20陜西省軟件評測中心檢測報告2007-4170號21陜西電力科學研究院檢測報告2006-109號22國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢驗報告07552號

3711國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢驗報告07551號37四、推廣應用產(chǎn)品用于除臺灣外全國網(wǎng)省公司，并出口菲律賓；用于國內(nèi)首條1000kV晉東南-荊陽交流特高壓、±800kV向家壩-上海直流特高壓、西北750kV平?jīng)?乾縣、三峽輸變電工程等國家重點工程；已及時發(fā)現(xiàn)100余起線路安全隱患，發(fā)揮了重要作用。

38四、推廣應用產(chǎn)品用于除臺灣外全國網(wǎng)省公司，并出口菲律賓；38運行案例(1000kVHVAC)39運行案例(1000kVHVAC)392011年貴州電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)分析【20套裝置，19套運行正常，截至2011年1月16日共正確指導了20次融冰過程?！?02011年貴州電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)分析【20套裝置，19套運行正常，

在線監(jiān)測技術是真正實現(xiàn)狀態(tài)檢修的重要基礎，但在線監(jiān)測裝置由于發(fā)展時間短、運行條件惡劣等原因還存在一些問題。如華東電網(wǎng)公司及華東電研院2005年對國家電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的在線監(jiān)測裝置進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)：在已裝的742套主變在線監(jiān)測設備中，已成功地發(fā)現(xiàn)缺陷及報警的有19臺次，這說明還是有效果的；但監(jiān)測設備的自身事故卻有350臺次，因而在調(diào)查該不該進一步推廣該類在線監(jiān)測設備時，贊成的僅占三分之一。可是與主變在線監(jiān)測設備相比，對金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測持贊成態(tài)度的達83％，而對電容型設備在線監(jiān)測持贊成態(tài)度的僅14％。出現(xiàn)此類差異主要是由于裝置的穩(wěn)定性和實用性引起的。據(jù)統(tǒng)計在2002~2005年安裝的輸電線路在線監(jiān)測裝置80%以上已經(jīng)無法運行，筆者在2002年研發(fā)了輸電線路泄漏電流在線監(jiān)測系統(tǒng)，截至到2006年合作單位西安金源電氣有限公司更換了泄漏電流在線監(jiān)測裝置250余套。這其中既有裝置本身的原因，也有用戶管理維護的原因以及產(chǎn)品缺乏行業(yè)標準無法指導生產(chǎn)等原因，為了使在線監(jiān)測技術真正成為防止電網(wǎng)事故大面積停電的第一道防御系統(tǒng)的關鍵技術，我們必須盡快解決如下相關問題。

現(xiàn)場安裝視頻。

當前在線監(jiān)測技術存在的問題：41在線監(jiān)測技術是真正實現(xiàn)狀態(tài)檢修的重要基礎，但在線監(jiān)測與故障診斷技術的標準化

在線監(jiān)測技術總體還處于研發(fā)階段，其新技術、新方法和診斷軟件都在不斷完善和改進，加之市場競爭導致相互溝通少，因此在線監(jiān)測裝置與診斷閾值的標準化問題進展緩慢。在線監(jiān)測能實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測設備運行狀態(tài)的變化，但要判斷被監(jiān)測設備是否需停電維修或報警，還需要積累大量的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)；同時離線試驗與在線監(jiān)測的同一個特征量是否等價也還需要運行經(jīng)驗來檢驗。對于運行部門目前最關心的報警閾值問題，其閾值只能按已有的運行經(jīng)驗和參考同類設備安裝在線監(jiān)測設備后連續(xù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)變化規(guī)律或已發(fā)生事故的數(shù)據(jù)來確定，且因同一類輸變電設備不同廠家采用的工藝水平、材質(zhì)等也有很大差異，實際上也很難規(guī)定不同類型輸電設備的統(tǒng)一報警的閾值。隨著在線監(jiān)測裝置的推廣應用，在掌握大量數(shù)據(jù)變化規(guī)律與設備故障的實踐經(jīng)驗后，最終可制定出不同輸變電設備的報警閾值范圍。目前，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)與離線試驗數(shù)據(jù)之間有一定差異，不能把在離線試驗診斷標準中的數(shù)據(jù)作為在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的診斷標準。42在線監(jiān)測與故障診斷技術的標準化在線監(jiān)測技術在線監(jiān)測技術的穩(wěn)定性與可靠性電路設計監(jiān)測分機為了能夠在高低溫、強磁場下穩(wěn)定運行，需采取一些措施，硬件方面：需要采用工業(yè)級甚至軍品級的元器件；需針對各輸入輸出接口，采取防雷、防滲、防干擾等措施的保護電路設計；此外，各傳感器和主電子線路分置于獨立的屏蔽盒中，系統(tǒng)采用屏蔽盒內(nèi)多層隔離的方法，防止大信號串入燒壞核心電路。軟件方面：微處理器軟件除設置有常用的看門狗、防飛指令外，還應設置有大量的錯誤陷阱及標志，一旦程序出現(xiàn)任何問題，系統(tǒng)都能采取復位、自動糾錯等方式自行維護，保證軟件常年正常運行。另外，對于一些重要數(shù)據(jù)和標志，系統(tǒng)還采用多重備份的方式對其進行保護。43在線監(jiān)測技術的穩(wěn)定性與可靠性電路設計432.超低功耗技術現(xiàn)場在線監(jiān)測分機往往安裝在高壓桿塔上，對輸電設備狀態(tài)信息和環(huán)境參數(shù)進行長年24小時不間斷監(jiān)測，能源問題成為系統(tǒng)功能實現(xiàn)和可靠運行的關鍵?，F(xiàn)場監(jiān)測分機應在綜合應用各種先進的超低功耗設計方案的基礎上，塔上監(jiān)測主機采用超低功耗微處理器及其它低功耗器件，降低整機工作電流。桿塔監(jiān)測單元可采用以太陽能電池對硅能蓄電池進行浮充的供電方式，并采用微處理器對電池特性進行實時檢測，嚴格按照蓄電池充放電特性曲線進行充放電控制。系統(tǒng)同時采用系統(tǒng)休眠、待機及定時開機的工作方式，使系統(tǒng)整機即使在無陽光情況下也可連續(xù)運行45天以上，以確保其常年運行。對于測量導線溫度、導線舞動、振動監(jiān)測的單元則需要采取導線抽能、太陽能加蓄電池、電池等方式供電。442.超低功耗技術443.傳感器技術

先進的傳感器是實現(xiàn)預測性維修的重要手段，也是一個長盛不衰的研究熱點。因為故障診斷技術的發(fā)展首先取決于能否獲取盡可能多的有用信息，這是數(shù)據(jù)處理和診斷決策的基礎。一些原來用于軍事方面的傳感技術已有一部分移植到電氣設備的狀態(tài)監(jiān)測上來，如光纖傳感器等。目前研究重點就是發(fā)展集成化、陣列化、智能化的傳感器和壓敏、熱敏及氣敏等敏感元器件產(chǎn)品。除傳感器本身的問題外，需要研究的還包括傳感器的放置問題，在很多情況下，傳感器的位置不同可能會造成不同的測量結果。453.傳感器技術454.無線通信針對輸電線路分布廣、距離遠的特點，采用傳統(tǒng)的RS232、RS485、紅外、無線電等短距離通信手段無法實現(xiàn)對輸電線路的實時監(jiān)測。通信技術是制約在線監(jiān)測技術發(fā)展的瓶頸，隨著GSM/GPRS/CDMA/衛(wèi)星通信技術的發(fā)展，實現(xiàn)遠距離監(jiān)測成為可能。桿塔上現(xiàn)場監(jiān)測分機通過GSM/GPRS/CDMA模塊與監(jiān)控中心進行遠距離無線通信。通過優(yōu)化天線設計、對通訊單元和采樣單元進行時間和空間隔離、整機多層屏蔽等方式保證數(shù)據(jù)采集和通訊的正常運行。對于沒有移動信號的地區(qū)可采用無線接力方式將信號傳遞到有移動信號桿塔，再通過GSM/GPRS/CDMA網(wǎng)絡遠距離傳輸?；虿捎眯l(wèi)星通信的方式，但其功耗大，價格高。桿塔有光纖桿塔無光纖464.無線通信桿塔有光纖桿塔無光纖465.老化試驗作為制造商，首先是在線監(jiān)測裝置的所有元器件要經(jīng)過相應的老化試驗才能選用；其次是整機系統(tǒng)的各個單元通過必要的老化試驗找出薄弱環(huán)節(jié)，同時整機系統(tǒng)也要進行出廠老化試驗，要進行哪些老化試驗項目，目前雖無標準可循，但可借用相應的其它行業(yè)標準。475.老化試驗476.電磁兼容性在高電壓、大電流的強電場環(huán)境中，以微電子線路為主體的微處理器、計算機及網(wǎng)絡等監(jiān)測裝置常受到強電磁輻射、雷電沖擊、高頻噪聲和諧波干擾等，引起系統(tǒng)可靠性降低，輕則產(chǎn)生誤動作，重則系統(tǒng)“死機”。為解決抗干擾問題，研究者和制造商們花了很大的力氣研究防電磁干擾的問題，系統(tǒng)在硬件和軟件兩方面都采用了相應措施。目前在實驗室已做到非常高的精度，問題在于對不同變電站的干擾源及其傳播路徑需要做出對應的分析和采取相應的措施。因此，需要在總結運行經(jīng)驗的基礎上，制定相應的出廠和安裝完后交接時的電磁兼容性試驗標準。按照先前經(jīng)驗，在750kV以下的輸電線路至少需通過以下四項試驗：靜電放電抗擾度試驗四級，工頻磁場抗擾度試驗四級，浪涌(沖擊)抗擾度試驗四級，電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗四級。486.電磁兼容性487.現(xiàn)場維護在線監(jiān)測系統(tǒng)同其他設備一樣，需要進行維護，而目前沒有相關的運行維護標準，也未出臺相應的維護制度，必須將在線監(jiān)測系統(tǒng)納入到與其他設備一樣的維護制度中來，才能發(fā)揮它的作用。在線監(jiān)測的傳感器及前置放大器等輔助器件，在長時間復雜而惡劣環(huán)境中運行后，電子器件因老化而使相應特性及靈敏度發(fā)生變化，光敏、氣敏等傳感件敏感性降低、機構部件不靈等，都會使檢測的數(shù)據(jù)發(fā)生偏差，需要定期重新設置標定、檢修或更新。因此在線監(jiān)測裝置廠商需要給出可靠的免維護時間或更換周期，廠商與用戶可通過在線監(jiān)測技術及時了解和掌握運行狀況，商定維修方案。廠商在目前需要建立自己產(chǎn)品分布的信息管理網(wǎng)站和高水平的快速反映維護隊伍，用戶也要有從事在線監(jiān)測裝置維修與技術管理的專職工程師。497.現(xiàn)場維護49狀態(tài)分析與故障診斷1.監(jiān)測量選擇問題要求系統(tǒng)所選的監(jiān)測參量能夠有效地反映設備的特征狀態(tài)，其測量準確度要滿足狀態(tài)評估的要求，監(jiān)測參數(shù)的選擇是選用在線監(jiān)測系統(tǒng)時非常重要的一個環(huán)節(jié)。經(jīng)過多年的輸變電設備運行維護尤其是預防性試驗積累的經(jīng)驗，對輸變電設備的狀態(tài)參數(shù)已有了較多的了解，這在DL/T596中已闡釋。在線監(jiān)測的主要任務是對既能直接或間接反映主設備性能狀態(tài)又可實現(xiàn)在線測量的參數(shù)進行監(jiān)測。在線監(jiān)測的特征量既包含了一些可實現(xiàn)在線監(jiān)測的離線試驗項目，也在不斷研究和引入一些反映設備運行狀態(tài)的新特征量，從而全面地反映設備的運行狀態(tài)；同時，運行電壓下測量的特征量參數(shù)比預防性試驗所加電壓下的離線試驗的同一特征參數(shù)正確度高，更能真實地反映設備運行的實時狀態(tài)。50狀態(tài)分析與故障診斷1.監(jiān)測量選擇問題50表1-1輸電線路在線監(jiān)測的主要項目設備污穢電流阻性電流容性電流導線溫度圖像視頻力傾斜角度風偏角度振動生物感應超聲電磁波光纖雷電流氣象參數(shù)絕緣子污穢√√√氧化避雷器√√√導線溫度及動態(tài)增容√√√√遠程遙視√√導線覆冰√√√√√導線舞動√√√√√√防盜√√驅(qū)鳥√√雷擊√√微風振動√√桿塔傾斜√√51表1-1輸電線路在線監(jiān)測的主要項目污穢電流阻性電流容性電流2.智能算法

由于監(jiān)測量與故障之間往往缺乏一一對應關系，如何處理監(jiān)測技術的狀態(tài)分析準確度和智能化水平之間的關系仍是一個重要課題。目前在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的積累還遠未達到制定分析判斷標準的程度，報警閾值設置多少合適沒有充分依據(jù)。目前模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、專家知識等智能算法已經(jīng)開始應用于在線監(jiān)測。由于神經(jīng)網(wǎng)絡具有突出的特征提取、模式識別和模式分類的能力，因此可采用神經(jīng)網(wǎng)絡來提取設備狀態(tài)特征、狀態(tài)識別和故障診斷。而基于知識的系統(tǒng)（專家系統(tǒng)）則具有知識的綜合、推理、判別的能力，因而可應用于設備的綜合管理、狀態(tài)評估和系統(tǒng)集成。此外，近年發(fā)展迅速的小波變換，用于突變的非平穩(wěn)信號的分析，比傳統(tǒng)的FFT變換有更好的效果，因此用它來分析由于狀態(tài)的變化而引起的信號突變及特征提取將是一種很有用的工具。為盡快制定診斷標準，各電力行業(yè)必須組織一些專業(yè)技術人員對管轄區(qū)域監(jiān)測系統(tǒng)統(tǒng)一管理和對監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)一分析；積極采用多種特征量的在線監(jiān)測系統(tǒng)，以便積累各種特征量與故障間的關系及變化規(guī)律，而不要輕易放棄某些特征，否則只局限于報警，而放棄健康狀況在線評估的數(shù)據(jù)積累。只有兩者兼顧才能為制定科學的診斷標準提供依據(jù)。522.智能算法5253533.狀態(tài)在線監(jiān)測與剩余壽命在線預測技術大多數(shù)工業(yè)化國家的電力基礎設施在20世紀60與70年代間得到極大擴充，因此多數(shù)電力主設備的在役時間在25~30年左右，且進入老化階段的設備所占份額愈來愈大。這種情況迫使各電力公司考慮如何延長設備壽命并保證效益。運行狀態(tài)在線監(jiān)測與剩余壽命在線預測技術的應用，有利于科學合理地安排檢修和提高設備的可用率。在線監(jiān)測的優(yōu)點是能對輸電線路狀態(tài)進行監(jiān)測，因此在積累大量數(shù)據(jù)和總結出狀態(tài)變化規(guī)律后，診斷系統(tǒng)應具有對健康狀態(tài)進行實時或定時在線評估和剩余壽命在線預測的功能，這應當是研究的重點內(nèi)容之一。543.狀態(tài)在線監(jiān)測與剩余壽命在線預測技術54智能變電站在線監(jiān)測與故障診斷智能變電站在線監(jiān)測與故障診斷55變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)架構56變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)架構56JPower2000-T智能油侵式變壓器部分，監(jiān)測項目含：油中氣體分析及微水、局部放電、套管絕緣監(jiān)測、變壓器工況、有載調(diào)壓及冷卻系統(tǒng)監(jiān)控等。JPower2000-G智能斷路器GIS類部分，監(jiān)測項目含：

GIS局部放電、斷路器動作特性、SF6絕緣氣體監(jiān)測、開關柜溫度監(jiān)測、輔助接點監(jiān)測。JPower2000-C智能容性設備、避雷器部分，監(jiān)測項目含：CT電流互感器、CVT電壓互感器、OY耦合式電容器、避雷器監(jiān)測等。57JPower2000-T智能油侵式變壓器部分，監(jiān)測項目含：J58581－局部放電2－油中氣體3－油中水分4—套管絕緣性能5－鐵芯接地電流6－運行電壓/電流7－油溫及環(huán)溫8－繞阻熱點溫度9－有載調(diào)壓開關10-冷卻器狀態(tài)11-繞組變形變壓器監(jiān)測單元591－局部放電變壓器監(jiān)測單元59變電站監(jiān)測中心系統(tǒng)60變電站監(jiān)測中心系統(tǒng)606161專家診斷原理62專家診斷原理6263636464斷路器與GIS主IED65斷路器與GIS主IED65避雷器容性設備主IED66避雷器容性設備主IED66所取得的成果（2）—相關學術論文100余篇國際刊物：6篇（IEEETrans.DEI、ASS等）；國內(nèi)刊物：58篇（中國電機工程學報、電力系統(tǒng)自動化、高電壓技術、電網(wǎng)技術等），專家約稿4篇；國際會議：26篇（IEEE及Cigre等），特邀報告4次；國內(nèi)會議：12篇，特邀報告3次；SCI收錄5篇，EI收錄30余篇。67所取得的成果（2）—相關學術論文100余篇國際刊物：6篇（I智能電網(wǎng)在線監(jiān)測與故障診斷智能電網(wǎng)在線監(jiān)測與故障診斷682001年開始研發(fā)輸電線路在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)。本項目涵蓋的監(jiān)測診斷內(nèi)容：1）導線、絕緣子、MOA、桿塔等設備自身故障；2）自然災害對輸電設備造成的破壞（暴雪、臺風、泥石流、雷擊等）；3）人為因素對輸電設備的破壞等。項目簡介本項目解決了2個問題：確保了輸電線路運行可靠性，成為防止電網(wǎng)大面積停電事故第一道防御系統(tǒng)的有力手段。推進了我國智能電網(wǎng)建設進程，成為智能電網(wǎng)重要組成部分。692001年開始研發(fā)輸電線路在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)GPRS/CDMA/GSM二、項目概況（1）

自2001年起研發(fā)成功系列在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，并產(chǎn)業(yè)化，包括：

1）輸電線路覆冰監(jiān)測與預測模型；

2）輸電線路導線測溫及動態(tài)增容系統(tǒng)；

3）輸電線路導線舞動監(jiān)測與診斷算法

；

4）輸電線路導線風偏角監(jiān)測與計算；

5）輸電線路導線微風振動監(jiān)測與診斷算法；

6）輸電線路絕緣子污穢狀況監(jiān)測與診斷算法；

7）輸電線路MOA監(jiān)測與診斷算法；

8）輸電線路桿塔傾斜監(jiān)測與計算

；

9）輸電線路微氣象監(jiān)測及微氣象對線路運行的影響機理

；

10）輸電線路防盜監(jiān)控及報警策略

；

11）輸電線路圖像/視頻監(jiān)控及差異性分析;

12）輸電線路運行工況智能化故障診斷專家系統(tǒng)。

70GPRS/CDMA/GSM二、項目概況（1）自714監(jiān)控中心查詢終端圖像、力、傾斜角度、風偏角度、溫度、濕度、風速、風向等GPRS/CDMA/GSM監(jiān)測裝置監(jiān)測裝置監(jiān)測裝置監(jiān)測裝置項目概況（1）

（1）輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)與相關模型研究72監(jiān)控中心查詢終端圖像、力、傾斜角度、風偏角度、溫度、濕度、風736★

實時監(jiān)測各桿塔上的覆冰和導線舞動情況，并通過對分機的點測巡測的實時數(shù)據(jù)進行分析判斷，利用各種模型計算、判斷該監(jiān)測點的覆冰狀況，根據(jù)用戶需求和覆冰生長機理給出預報警；★

報警信息有界面報警和短消息模式發(fā)給當前管理員和相關領導；★

專家軟件集中管理覆冰導線重量變化以及環(huán)境參數(shù)，提供單獨和全面的查詢、分析和圖表等，建立完善覆冰信息數(shù)據(jù)庫，為理論模型的修正和準確計算提供一種手段；★

部分開放計算模型，允許用戶將運行經(jīng)驗導入計算模型，使載荷、覆冰計算更加準確，報警更加可靠；74★實時監(jiān)測各桿塔上的覆冰和導線舞動情況，并通過對分機的覆冰雪在線監(jiān)測系統(tǒng)成功監(jiān)測案例（1）人工除冰，冰災成功避免監(jiān)測系統(tǒng)報警75覆冰雪在線監(jiān)測系統(tǒng)成功監(jiān)測案例（1）人工除冰，冰災成功避免監(jiān)2007年1月安裝在武漢超高壓公司的監(jiān)測系統(tǒng)成功監(jiān)測線路冰雪發(fā)展過程覆冰雪在線監(jiān)測系統(tǒng)成功監(jiān)測案例（2）762007年1月安裝在武漢超高壓公司的監(jiān)測系統(tǒng)成功監(jiān)測線路冰雪2008-2-279:38:002008-2-2614:39:002008-2-269:39:002008-2-2514:35:00四川省電力公司西昌電業(yè)局的覆冰定性在線監(jiān)測系統(tǒng)

覆冰雪在線監(jiān)測系統(tǒng)成功監(jiān)測案例（3）772008-2-279:38:002008-2-2614覆冰預測模型研究貴州電網(wǎng)110kV濫二線2008-12-14至2009-01-28的覆冰監(jiān)測數(shù)據(jù)為分析對象78覆冰預測模型研究貴州電網(wǎng)110kV濫二線2008-12-14表1模糊規(guī)則表ET（環(huán)境溫度）EH（環(huán)境濕度）EW（環(huán)境風速）CT（導線溫度）IT（覆冰厚度）ONBOONBNSPBNSNSPSNSPBOOONSPBNSONSNSPBNBNSPBNSPBOOPS圖6各樣本點實際覆冰與預測覆冰數(shù)據(jù)的對比79表1模糊規(guī)則表ETEHEWCTITONBOONBNSPBN辦公環(huán)境2005年3月，國家電網(wǎng)公司在北京特別召開提高電網(wǎng)輸送能力工作會議，會議指出“在加快特高壓骨干電網(wǎng)建設的同時，需積極提高現(xiàn)有電網(wǎng)輸送能力”。如何安全提高現(xiàn)有輸電線路單位走廊的輸送容量?2009年國家電網(wǎng)提出建造“智能電網(wǎng)(SmartGrid)”，動態(tài)增容系統(tǒng)作為前端儀表、輸送容量調(diào)度中心的最重要組成單元，進一步確定了這一研究的必要性。靜態(tài)提溫增容技術—實時動態(tài)增容技術項目概況---

（2）輸電線路測溫及動態(tài)增容系統(tǒng)80辦公環(huán)境2005年3月，國家電網(wǎng)公司在北京特別召開提高電網(wǎng)輸設備或斷面名稱越限次數(shù)累計時間（分鐘）徐州地區(qū)趙桃2617/2618線453168571.40淮安地區(qū)淮漣2637線20328664.24泰州地區(qū)靖園2H36線1495537.40南通地區(qū)通秀2662/2665/2666線14713026.33無錫地區(qū)梁錫4553線1263231.65蘇州地區(qū)瀏前2K18/2K19線1124439.76華東區(qū)域電網(wǎng)越限次數(shù)統(tǒng)計81設備或斷面名稱越限次數(shù)累計時間（分鐘）徐州地區(qū)趙桃2617/溫度、濕度、日照強度、雨量、風速、風向等）后臺單元現(xiàn)場單元82溫度、濕度、日照強度、雨量、風速、風向等）后臺單元現(xiàn)場單系統(tǒng)功能：實時監(jiān)測導線溫度及環(huán)境溫度、濕度、風速、日照等；診斷中心以曲線、報表等方式反映各接點溫度變化情況；按照動態(tài)增容理論計算當前線路可允許的最大載流量；為電網(wǎng)運行提供微氣候參考；具有智能報警功能。83系統(tǒng)功能：16

輸電線路載流量簡化計算模型840/848930/9361010/101590750/748855/850950/93980630/627760/750865/85370470/467640/628775/75360403020環(huán)境溫度（℃）導線溫度(℃)模型驗證結果動態(tài)增容模型研究84輸電線路載流量簡化計算模型840/848930/936圖模型預測實時載流量與SCADA實際電流比較85圖模型預測實時載流量與SCADA實際電流比較18表2專家軟件計算的載流量與SCADA數(shù)據(jù)對比（A）

時間環(huán)境溫度(℃)風速(m/s)日照(w/m2)導線溫度(℃)預測實時載流量（A）SCADA實際電流（A）誤差2009-5-700:39160.45.7627503.2521.523%2009-5-701:191415.7620460.8482.264.5%2009-5-701:59140.55.8825477.2484.61.5%2009-5-702:39130.95.8818531.2549.063.3%2009-5-703:191315.8820539.5536.161%2009-5-703:59120.55.8820471.3492.224.3%2009-5-704:39110.45.8817338.8339.870.3%2009-5-705:19110.85.8814377.5386.752.3%2009-5-705:59121.210.1116439.5430.112.1%2009-5-706:39120.899.2920439.4448.862.0%2009-5-707:19141.1212.3523432.8413.74.6%2009-5-707:59161.3370.4724218.4209.794.3%2009-5-708:39181.3507.8926237.7223.271.8%2009-5-710:39271860.4932410389.685.4%2009-5-711:19291.7983.932380400.815%86表2專家軟件計算的載流量與SCADA數(shù)據(jù)對比（A）時間輸電線路躍遷時的溫度變化模型和弧垂變化模型87輸電線路躍遷時的溫度變化模型和弧垂變化模型20

輸電線路隱性容量計算模型日期實際輸送容量允許輸送容量隱性輸送容量提高輸送容量百分比2006-10-526146120076.62006-10-622940717877.72006-10-741666324759.42006-10-848965616734.12006-10-936156520456.52006-10-1039358319048.32006-10-1139963623759.42006-10-1226146120076.62006-10-1327749621979.12006-10-1424544720282.42006-10-1532159827786.388輸電線路隱性容量計算模型日期實際輸送容量允許輸送容量運行實例分析該系統(tǒng)自2009年在江蘇省電科院安裝運行，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，載流量計算模型經(jīng)過修正和改善，初步達到指導線路運行的目的。（a）導線溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)89運行實例分析該系統(tǒng)自2009年在江蘇省電科院安裝運行，系統(tǒng)（a）導線溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)（b）環(huán)境溫度變化曲線圖（c）環(huán)境濕度變化曲線圖（d）環(huán)境風速變化圖（e）環(huán)境日照強度變化圖90（a）導線溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)（b）環(huán)境溫度變化曲線圖（c）環(huán)境濕度

根據(jù)上述監(jiān)測數(shù)據(jù)和載流量計算出當前線路運行的載流量，并將模型計算結果與SCADA數(shù)據(jù)對比分析，分析發(fā)現(xiàn)兩者之間的誤差小于5%。載流量模型計算值與SCADA系統(tǒng)數(shù)值對比91根據(jù)上述監(jiān)測數(shù)據(jù)和載流量計算出當前線路運行的載項目概況（3）輸電線路導線舞動監(jiān)測與診斷算法實現(xiàn)了導線舞動的在線監(jiān)測。研制了基于位移傳感器、加速度傳感器的輸電導線舞動在線監(jiān)測技術，可實現(xiàn)對導線舞動特征參數(shù)包括舞動的半波數(shù)、舞動頻率、舞動幅值、舞動時的導線張力等信息的監(jiān)測。

創(chuàng)新點：舞動加速度傳感器設計、導線舞動機理以及舞動軌跡還原算法等。

授權實用新型2項、公開發(fā)明2項。安裝現(xiàn)場舞動傳感器安裝專家軟件92項目概況（3）輸電線路導線舞動監(jiān)測與診斷算法安裝現(xiàn)場舞動傳9326項目概況（4）輸電線路導線風偏角監(jiān)測與計算將角度傳感器同時安裝在導線跳線和絕緣子串下端兩個位置，建立了線路風偏角分析計算模型，保證了風偏角的測量精度。

創(chuàng)新點：角度傳感器設計、角度傳感器同步采樣、導線側角度傳感器的電源和信號傳輸設計等。授權實用新型2項、申請發(fā)明1項。

角度傳感器安裝專家運行界面94項目概況（4）輸電線路導線風偏角監(jiān)測與計算角度傳感器安裝專項目概況（5）輸電線路導線微風振動監(jiān)測與診斷算法由若干臺導線振動采集單元和一臺線路監(jiān)測子站組成。通過測量在導線線夾出口處附近的動彎應變來反映風振狀況。

創(chuàng)新點：振動振幅/頻率采集處理、微風振動疲勞破壞機理以及振動破壞診斷算法等。公開發(fā)明2項。微風振動傳感器安裝現(xiàn)場專家界面95項目概況（5）輸電線路導線微風振動監(jiān)測與診斷算法微風振動傳項目概況(6)輸電線路絕緣子污穢在線監(jiān)測系統(tǒng)前期采用絕緣子泄漏電流進行絕緣子污穢的判斷，并設計了新型光學傳感器進行污穢檢測，建立了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡方法等專家診斷模型，繪制了國內(nèi)第一套動態(tài)污區(qū)分布圖。創(chuàng)新點：泄漏電流傳感器、新型光學傳感器、污穢診斷分析模型等。授權發(fā)明1項、實用新型2項。安裝現(xiàn)場動態(tài)污區(qū)圖泄漏電流傳感器光學鹽密傳感器96項目概況(6)輸電線路絕緣子污穢在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝現(xiàn)場動態(tài)污區(qū)項目概況(7)輸電線路桿塔傾斜監(jiān)測與計算通過雙軸傾角傳感器測出桿塔在順線路方向和橫線路方向傾斜角度，進而計算出桿塔在順線路方向和橫線路方向的傾斜度和綜合傾斜度。

創(chuàng)新點：雙軸傾角傳感器的設計。

申請發(fā)明1項。角度傳感器安裝現(xiàn)場專家軟件界面97項目概況(7)輸電線路桿塔傾斜監(jiān)測與計算角度傳感器安裝現(xiàn)場專項目概況（8）輸電線路微氣象監(jiān)測及微氣象對線路運行的影響機理實現(xiàn)了運行輸電線路沿線區(qū)域的溫度、濕度、風速、風向、雨量、氣壓、日照強度等氣象信息采集；研究了微氣象對輸電線路運行的影響機理，提出并制定了覆冰區(qū)、舞動區(qū)、微風振動區(qū)、污穢區(qū)等微氣象區(qū)劃分標準。

創(chuàng)新點：新型傳感器設計、微氣象對線路運行影響機理等。

授權實用新型1項、申請發(fā)明1項。安裝現(xiàn)場1000kV輸電線路微氣象區(qū)劃分98項目概況（8）輸電線路微氣象監(jiān)測及微氣象對線路運行的影響機理項目概況（9）輸電線路防盜監(jiān)控及報警策略

現(xiàn)場布置生物傳感器、微波、超聲以及振動傳感器，當在遭到人為破壞時，并可配置攝像機，自動調(diào)整云臺和鏡頭，進行拍攝并報警。

創(chuàng)新點：新型防盜傳感器、防盜報警策略。

安裝桿塔總體圖安裝現(xiàn)場99項目概況（9）輸電線路防盜監(jiān)控及報警策略安裝桿塔總體圖安裝項目概況（10）輸電線路圖像/視頻監(jiān)控及差異性分析

研究了彈性圖匹配、隱馬爾可夫模型、小波分析、神經(jīng)網(wǎng)絡等各種圖像處理算法并嵌入到監(jiān)控中心專家軟件中，首次基于圖像視頻差異性分析實現(xiàn)了絕緣子覆冰、導線覆冰、導線風偏、導線舞動和桿塔防盜等線路運行狀態(tài)提取。

創(chuàng)新點：各種圖像識別智能算法、攝像機低功耗設計及專家診斷模型等。申請發(fā)明3項。

安裝現(xiàn)場專家軟件100項目概況（10）輸電線路圖像/視頻監(jiān)控及差異性分析安裝現(xiàn)場舞動差異化分析過程覆冰差異化分析過程101舞動差異化分析過程覆冰差異化分析過程34項目概況（11）全工況在線監(jiān)測和預警專家系統(tǒng)

提出并實現(xiàn)了基于因特網(wǎng)技術的電氣設備遠程在線狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的構架，研究了系統(tǒng)結構和子系統(tǒng)功能，實現(xiàn)了系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信、遠程診斷及多服務器/多專家網(wǎng)上會診等工作機制和關鍵技術。

創(chuàng)新點：多信息數(shù)據(jù)融合技術、綜合診斷算法等。授權軟件著作權3項。全國輸電線路在線監(jiān)測中心（西安金源）監(jiān)測中心運行專家軟件界面102項目概況（11）全工況在線監(jiān)測和預警專家系統(tǒng)全國輸電線路在線技術認定證明：1產(chǎn)品鑒定證書陜工交辦簽字（2007）003號2國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢驗中心檢驗報告06391號和06844號3國網(wǎng)武漢高壓研究所2007輸電字第3073號4國網(wǎng)電力建設研究院檢驗報告K307S39075國家電電力建設研究院檢驗報告K106S35976電力工業(yè)電力線路器材質(zhì)量檢測中心S211-20077陜西國防區(qū)域計量站7101校準實驗室拉力傳感器檢定證書L105121858西安航空發(fā)動機有限公司理化檢測中心拉桿受力檢測報告(2006)第15字9陜西電力科學研究院高低溫、振動試驗報告10國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢驗報告07310號

103技術認定證明：1產(chǎn)品鑒定證書陜工交辦簽字（2007）0011國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢驗報告07551號12陜西省軟件評測中心檢測報告2007-4171號13陜西電力科學研究院檢測報告2006-083號14產(chǎn)品鑒定證書陜工交辦簽字（2004）030號15國家絕緣子避雷器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢驗報告NO.WJ-090-200416國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢驗中心檢驗報告NO.0595517西北電力試驗研究院檢驗報告18西安科技計劃項目驗收證書（2006）50號19華北電網(wǎng)北京超高壓公司驗收會資料20陜西省軟件評測中心檢測報告2007-4170號21陜西電力科學研究院檢測報告2006-109號22國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢驗報告07552號

10411國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢驗報告07551號37四、推廣應用產(chǎn)品用于除臺灣外全國網(wǎng)省公司，并出口菲律賓；用于國內(nèi)首條1000kV晉東南-荊陽交流特高壓、±800kV向家壩-上海直流特高壓、西北750kV平?jīng)?乾縣、三峽輸變電工程等國家重點工程；已及時發(fā)現(xiàn)100余起線路安全隱患，發(fā)揮了重要作用。

105四、推廣應用產(chǎn)品用于除臺灣外全國網(wǎng)省公司，并出口菲律賓；38運行案例(1000kVHVAC)106運行案例(1000kVHVAC)392011年貴州電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)分析【20套裝置，19套運行正常，截至2011年1月16日共正確指導了20次融冰過程。】1072011年貴州電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)分析【20套裝置，19套運行正常，

在線監(jiān)測技術是真正實現(xiàn)狀態(tài)檢修的重要基礎，但在線監(jiān)測裝置由于發(fā)展時間短、運行條件惡劣等原因還存在一些問題。如華東電網(wǎng)公司及華東電研院2005年對國家電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的在線監(jiān)測裝置進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)：在已裝的742套主變在線監(jiān)測設備中，已成功地發(fā)現(xiàn)缺陷及報警的有19臺次，這說明還是有效果的；但監(jiān)測設備的自身事故卻有350臺次，因而在調(diào)查該不該進一步推廣該類在線監(jiān)測設備時，贊成的僅占三分之一。可是與主變在線監(jiān)測設備相比，對金屬氧化物避雷器的在線監(jiān)測持贊成態(tài)度的達83％，而對電容型設備在線監(jiān)測持贊成態(tài)度的僅14％。出現(xiàn)此類差異主要是由于裝置的穩(wěn)定性和實用性引起的。據(jù)統(tǒng)計在2002~2005年安裝的輸電線路在線監(jiān)測裝置80%以上已經(jīng)無法運行，筆者在2002年研發(fā)了輸電線路泄漏電流在線監(jiān)測系統(tǒng)，截至到2006年合作單位西安金源電氣有限公司更換了泄漏電流在線監(jiān)測裝置250余套。這其中既有裝置本身的原因，也有用戶管理維護的原因以及產(chǎn)品缺乏行業(yè)標準無法指導生產(chǎn)等原因，為了使在線監(jiān)測技術真正成為防止電網(wǎng)事故大面積停電的第一道防御系統(tǒng)的關鍵技術，我們必須盡快解決如下相關問題。

現(xiàn)場安裝視頻。

當前在線監(jiān)測技術存在的問題：108在線監(jiān)測技術是真正實現(xiàn)狀態(tài)檢修的重要基礎，但在線監(jiān)測與故障診斷技術的標準化

在線監(jiān)測技術總體還處于研發(fā)階段，其新技術、新方法和診斷軟件都在不斷完善和改進，加之市場競爭導致相互溝通少，因此在線監(jiān)測裝置與診斷閾值的標準化問題進展緩慢。在線監(jiān)測能實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測設備運行狀態(tài)的變化，但要判斷被監(jiān)測設備是否需停電維修或報警，還需要積累大量的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)；同時離線試驗與在線監(jiān)測的同一個特征量是否等價也還需要運行經(jīng)驗來檢驗。對于運行部門目前最關心的報警閾值問題，其閾值只能按已有的運行經(jīng)驗和參考同類設備安裝在線監(jiān)測設備后連續(xù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)變化規(guī)律或已發(fā)生事故的數(shù)據(jù)來確定，且因同一類輸變電設備不同廠家采用的工藝水平、材質(zhì)等也有很大差異，實際上也很難規(guī)定不同類型輸電設備的統(tǒng)一報警的閾值。隨著在線監(jiān)測裝置的推廣應用，在掌握大量數(shù)據(jù)變化規(guī)律與設備故障的實踐經(jīng)驗后，最終可制定出不同輸變電設備的報警閾值范圍。目前，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)與離線試驗數(shù)據(jù)之間有一定差異，不能把在離線試驗診斷標準中的數(shù)據(jù)作為在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的診斷標準。109在線監(jiān)測與故障診斷技術的標準化在線監(jiān)測技術在線監(jiān)測技術的穩(wěn)定性與可靠性電路設計監(jiān)測分機為了能夠在高低溫、強磁場下穩(wěn)定運行，需采取一些措施，硬件方面：需要采用工業(yè)級甚至軍品級的元器件；需針對各輸入輸出接口，采取防雷、防滲、防干擾等措施的保護電路設計；此外，各傳感器和主電子線路分置于獨立的屏蔽盒中，系統(tǒng)采用屏蔽盒內(nèi)多層隔離的方法，防止大信號串入燒壞核心電路。軟件方面：微處理器軟件除設置有常用的看門狗、防飛指令外，還應設置有大量的錯誤陷阱及標志，一旦程序出現(xiàn)任何問題，系統(tǒng)都能采取復位、自動糾錯等方式自行維護，保證軟件常年正常運行。另外，對于一些重要數(shù)據(jù)和標志，系統(tǒng)還采用多重備份的方式對其進行保護。110在線監(jiān)測技術的穩(wěn)定性與可靠性電路設計432.超低功耗技術現(xiàn)場在線監(jiān)測分機往往安裝在高壓桿塔上，對輸電設備狀態(tài)信息和環(huán)境參數(shù)進行長年24小時不間斷監(jiān)測，能源問題成為系統(tǒng)功能實現(xiàn)和可靠運行的關鍵?，F(xiàn)場監(jiān)測分機應在綜合應用各種先進的超低功耗設計方案的基礎上，塔上監(jiān)測主機采用超低功耗微處理器及其它低功耗器件，降低整機工作電流。桿塔監(jiān)測單元可采用以太陽能電池對硅能蓄電池進行浮充的供電方式，并采用微處理器對電池特性進行實時檢測，嚴格按照蓄電池充放電特性曲線進行充放電控制。系統(tǒng)同時采用系統(tǒng)休眠、待機及定時開機的工作方式，使系統(tǒng)整機即使在無陽光情況下也可連續(xù)運行45天以上，以確保其常年運行。對于測量導線溫度、導線舞動、振動監(jiān)測的單元則需要采取導線抽能、太陽能加蓄電池、電池等方式供電。1112.超低功耗技術443.傳感器技術

先進的傳感器是實現(xiàn)預測性維修的重要手段，也是一個長盛不衰的研究熱點。因為故障診斷技術的發(fā)展首先取決于能否獲取盡可能多的有用信息，這是數(shù)據(jù)處理和診斷決策的基礎。一些原來用于軍事方面的傳感技術已有一部分移植到電氣設備的狀態(tài)監(jiān)測上來，如光纖傳感器等。目前研究重點就是發(fā)展集成化、陣列化、智能化的傳感器和壓敏、熱敏及氣敏等敏感元器件產(chǎn)品。除傳感器本身的問題外，需要研究的還包括傳感器的放置問題，在很多情況下，傳感器的位置不同可能會造成不同的測量結果。1123.傳感器技術454.無線通信針對輸電線路分布廣、距離遠的特點，采用傳統(tǒng)的RS232、RS485、紅外、無線電等短距離通信手段無法實現(xiàn)對輸電線路的實時監(jiān)測。通信技術是制約在線監(jiān)測技術發(fā)展的瓶頸，隨著GSM/GPRS/CDMA/衛(wèi)星通信技術的發(fā)展，實現(xiàn)遠距離監(jiān)測成為可能。桿塔上現(xiàn)場監(jiān)測分機通過GSM/GPRS/CDMA模塊與監(jiān)控中心進行遠距離無線通信。通過優(yōu)化天線設計、對通訊單元和采樣單元進行時間和空間隔離、整機多層屏蔽等方式保證數(shù)據(jù)采集和通訊的正常運行。對于沒有移動信號的地區(qū)可采用無線接力方式將信號傳遞到有移動信號桿塔，再通過GSM/GPRS/CDMA網(wǎng)絡遠距離傳輸。或采用衛(wèi)星通信的方式，但其功耗大，價格高。桿塔有光纖桿塔無光纖1134.無線通信桿塔有光纖桿塔無光纖465.老化試驗作為制造商，首先是在線監(jiān)測裝置的所有元器件要經(jīng)過相應的老化試驗才能選用；其次是整機系統(tǒng)的各個單元通過必要的老化試驗找出薄弱環(huán)節(jié)，同時整機系統(tǒng)也要進行出廠老化試驗，要進行哪些老化試驗項目，目前雖無標準可循，但可借用相應的其它行業(yè)標準。1145.老化試驗476.電磁兼容性在高電壓、大電流的強電場環(huán)境中，以微電子線路為主體的微處理器、計算機及網(wǎng)絡等監(jiān)測裝置常受到強電磁輻射、雷電沖擊、高頻噪聲和諧波干擾等，引起系統(tǒng)可靠性降低，輕則產(chǎn)生誤動作，重則系統(tǒng)“死機”。為解決抗干擾問題，研究者和制造商們花了很大的力氣研究防電磁干擾的問題，系統(tǒng)在硬件和軟件兩方面都采用了相應措施。目前在實驗室已做到非常高的精度，問題在于對不同變電站的干擾源及其傳播路徑需要做出對應的分析和采取相應的措施。因此，需要在總結運行經(jīng)驗的基礎上，制定相應的出廠和安裝完后交接時的電磁兼容性試驗標準。按照先前經(jīng)驗，在750kV以下的輸電線路至少需通過以下四項試驗：靜電放電抗擾度試驗四級，工頻磁場抗擾度試驗四級，浪涌(沖擊)抗擾度試驗四級，電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗四級。1156.電磁兼容性487.現(xiàn)場維護在線監(jiān)測系統(tǒng)同其他設備一樣，