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【摘 要】本文根据近几年来我国现有高压输电线路在线监测经验,探讨高压输电线路在北斗全球定位系统下实施的一些思考,并对一些行业密切关注的问题进行了探寻。
【关键词】高压输电线路在线监测;北斗卫星导航系统
Research of high voltage transmission line monitoring based on Global Positioning System
Du Tao
(Shaanxi Zhongbang Technology Co., Ltd.Shaanxi Xi'an 710000)
【Abstract】According to the existing high voltage transmission line in China in recent years, online monitoring experience of high voltage transmission line in the Compass Global Positioning System implemented some of the thinking, and some industries pay close attention to the issues to explore.
【Key words】High voltage transmission line monitoring, Compass satellite navigation system
1. 引言
高压输电线路在线监测技术,是指直接安装在线路杆塔上的设备可实时记录表征设备运行状态特征量的测量系统及技术,通过GSM/GPRS/CDMA等地面通讯网络传递信号,在偏远山区或无线信号极弱的地方,都无法实施监测。
北斗卫星导航系统是有由空间段、地面段和用户段三部分组成,空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星,地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。北斗卫星定位系统能够提供用户与用户、用户与中心控制系统间的双向简短数字报文通信。
近年来,随着经济持续快速增长,用电量猛增,供用电形势日趋严峻, 电网规划建设滞后和输电能力不足的问题日益突出,加剧了电网和电源发展的不协调矛盾,进而带来了一系列问题,在一些经济发达地区以上问题尤为突出。一些输电线路由于受到输送容量热稳定限额的限制,已严重制约了系统内输电线路的输送容量,极大地影响了电网供电能力。与此同时,建设新的输电线路不仅投资巨大,建设周期长,在用地紧张的经济发达地区开辟新的线路走廊更是难上加难。因此,现有架空输电线路的输送效率和安全,则成为确保电网安全、经济、可靠运行的一个关键,而高压输电线路在线监测是确保输电线路高效率、安全输送的有效手段之一。大力发展高压输电线路在线监测成为当前国家电网工作的重中之重。本文正是在这样的背景下,讨论基于全球定位系统下的高压输电线路在线监测。
下图为系统框图。
图1
(1)高压输电线路在线监测技术现状及北斗卫星导航系统的实现。
为加强输电线路状态运行管理,对预防和减少事故发生,提高电力系统的安全性、可靠性、稳定性十分重要。早期电力系统管理员采用定期巡视,定期检修的方式有效保障了输电线路的安全运行,但存在运行效率低、人力维护成本大,更是由于缺乏实时监控手段无法实时反映线路的状态变化导致事故的发生。随着计算机、传感器技术、无线通讯技术以及网络信息技术的迅猛发展,产生了许多先进的输电线路在线监测设备和仪器。北斗卫星定位系统的双向简短数字报文通信,更是为现阶段处于地面网络覆盖下的高压线路监测提供了可以替代的可能。
高压输电线路在线监测目前包括输电线路覆冰在线监测、输电线路绝缘子在线监测、输电线路导线(金具)温度在线监测及动态增容、输电线路微气象区远程监测、输电线路导线舞动在线监测、输电线路绝缘子风偏角在线监测、输电线路杆塔倾斜在线监测等,其中监测信息可以包括固定参数:电压等级、线路总长、导线型号、架空地线型号、排列方式、杆塔种类、杆塔型号、杆塔数量、污区划分、绝缘配合、换相长度、防震装置、输送电压、输送功率等,与动态变化的参数:拉力、倾角、风偏角,导线温度等实时比较。主要对输电线路的环境条件、污秽、冰害、杆塔形变以及导线(金具)温度等参量的在线监测,将监测信息进行处理后通过GSM/GPRS\CDMA等远程无线通讯网路传输至输电线路全工况在线监测中心,监测中心配备数据服务器、监测分机、集中心软件系统等,可进行数据分析、预报警、本地及远程浏览查询。
工作原理如下:
图2
因其在地面通讯网络覆盖区域下运行,存在一定的局限性,如果建立在北斗全球定位系统平台下,其通讯方式也是北斗双向简短数字报文通信,则在如下几个方面得到改观:
(2)关于建立在北斗全球定位系统平台下的优势分析。
2. 监控范围
针对高压输电线路交叉跨越、海拔高、环境恶略等等,现有的高压输电线路在线监测系统,只能在地面网络覆盖区域内正常运行,其网络盲区打,监测难度大,而北斗导航系统是覆盖中国本土的所有区域,如果现有的监测系统能够升级到直接利用该系统的通讯方式,在高压输电线路交叉跨越、海拔高、环境恶略等等的地区,完全可以实施全天候监测。
2. 创新的运行方式
在该系统下运行,可以将高压输电线路的线路图绘制成电子地图,同时将高压输电线路在线监测系统监测的信息,实时的显示在电子地图上,由该系统代替原有的地面通讯网络,使更偏远地区的线路也得到监测;由每基塔都进行监测替代原来的监测点代表区域性变化,使每基塔实际监测信息动态显示。
3. 安全性
制定进一步的安全策略,使全国内的所有线路从原有的安全基础上上升至军事安全领域,由全国性监测至地市局级监测代替现有局级监测,形成从全国性最高监控到地市局级,及更下一级树形监控网络,保证每条线路(每条回路)正常运行。
4. 降低巡检难度
以前每次巡检都要相关班组定期去线路查看,在此只需要每台监测设备中开启图像视频监测模块,可以对人工巡检周期长的线路进行监测,也可对人工未巡检或以巡检线路复查,对及时发现线路问题提供可靠保障。
5. 技术要求
在需要监测的输电线路的相应杆塔上分别安装监测主机。接收本塔所辖各监测系统监测到日照、风速、风向、环境温度、湿度、拉力、倾角、导线温度等数据,同时实现自身工作状态的维护与调整。塔上监测主机负责将监测回来的所有数据压缩打包后通过北斗系统将数据传往监测中心。在各供电局设置一个监测中心(由无人职守的PC机担承,内装分析处理软件),对各塔上监测主机上传的数据进行分析、比较、预警和储存,并形成综合数据库供专业人员查询;另外,基站还能根据用户的要求和采集数据的情况将修正命令传送到每个监测单元。
(3)在高压输电线路监测领域采用北斗全球定位系统平台的必要性。
总之,在高压输电线路监测领域,从监测地域范围广,操作更加智能化和实时化、更加安全等方面考虑,通讯手段和计算机技术的更新是必不可少的。为了让监测数据更好的实时显示和处理,只有在通讯覆盖面更广更稳定的前提下,才能达到最好的效果,而北斗卫星通讯系统刚好好的达到。本系统方案已用于某电力公司融冰实时监测系统中,效果良好。
参考文献
[1] 黄新波.输电线路在线监测与故障诊断.中国电力出版社,2008
[2] 吉春生,杨小小,一种基于双星导航系统的无源定位方法研究及其实现方案[J],海军工程大学学报,2005
[3] 施浒立,赵彦,误差设计新理念与方法[A],中国电子学会电子机械工程分会2007年机械电子学学术会议论文集[C],2007
[4] 王威,GPS用于对地观测编队卫星状态的高精度确定[D],解放军信息工程大学,2004
[5] 刘晓燕,双星定位系统中扩频码同步技术研究及FPGA实现[D],西北工业大学,2005
[6] 童铠,我国卫星移动通信、导航定位及航天测控技术发展趋向[J],测控技术,1991
[文章编号]1006-7619(2010)06-28-593
【关键词】高压输电线路在线监测;北斗卫星导航系统
Research of high voltage transmission line monitoring based on Global Positioning System
Du Tao
(Shaanxi Zhongbang Technology Co., Ltd.Shaanxi Xi'an 710000)
【Abstract】According to the existing high voltage transmission line in China in recent years, online monitoring experience of high voltage transmission line in the Compass Global Positioning System implemented some of the thinking, and some industries pay close attention to the issues to explore.
【Key words】High voltage transmission line monitoring, Compass satellite navigation system
1. 引言
高压输电线路在线监测技术,是指直接安装在线路杆塔上的设备可实时记录表征设备运行状态特征量的测量系统及技术,通过GSM/GPRS/CDMA等地面通讯网络传递信号,在偏远山区或无线信号极弱的地方,都无法实施监测。
北斗卫星导航系统是有由空间段、地面段和用户段三部分组成,空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星,地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。北斗卫星定位系统能够提供用户与用户、用户与中心控制系统间的双向简短数字报文通信。
近年来,随着经济持续快速增长,用电量猛增,供用电形势日趋严峻, 电网规划建设滞后和输电能力不足的问题日益突出,加剧了电网和电源发展的不协调矛盾,进而带来了一系列问题,在一些经济发达地区以上问题尤为突出。一些输电线路由于受到输送容量热稳定限额的限制,已严重制约了系统内输电线路的输送容量,极大地影响了电网供电能力。与此同时,建设新的输电线路不仅投资巨大,建设周期长,在用地紧张的经济发达地区开辟新的线路走廊更是难上加难。因此,现有架空输电线路的输送效率和安全,则成为确保电网安全、经济、可靠运行的一个关键,而高压输电线路在线监测是确保输电线路高效率、安全输送的有效手段之一。大力发展高压输电线路在线监测成为当前国家电网工作的重中之重。本文正是在这样的背景下,讨论基于全球定位系统下的高压输电线路在线监测。
下图为系统框图。
图1
(1)高压输电线路在线监测技术现状及北斗卫星导航系统的实现。
为加强输电线路状态运行管理,对预防和减少事故发生,提高电力系统的安全性、可靠性、稳定性十分重要。早期电力系统管理员采用定期巡视,定期检修的方式有效保障了输电线路的安全运行,但存在运行效率低、人力维护成本大,更是由于缺乏实时监控手段无法实时反映线路的状态变化导致事故的发生。随着计算机、传感器技术、无线通讯技术以及网络信息技术的迅猛发展,产生了许多先进的输电线路在线监测设备和仪器。北斗卫星定位系统的双向简短数字报文通信,更是为现阶段处于地面网络覆盖下的高压线路监测提供了可以替代的可能。
高压输电线路在线监测目前包括输电线路覆冰在线监测、输电线路绝缘子在线监测、输电线路导线(金具)温度在线监测及动态增容、输电线路微气象区远程监测、输电线路导线舞动在线监测、输电线路绝缘子风偏角在线监测、输电线路杆塔倾斜在线监测等,其中监测信息可以包括固定参数:电压等级、线路总长、导线型号、架空地线型号、排列方式、杆塔种类、杆塔型号、杆塔数量、污区划分、绝缘配合、换相长度、防震装置、输送电压、输送功率等,与动态变化的参数:拉力、倾角、风偏角,导线温度等实时比较。主要对输电线路的环境条件、污秽、冰害、杆塔形变以及导线(金具)温度等参量的在线监测,将监测信息进行处理后通过GSM/GPRS\CDMA等远程无线通讯网路传输至输电线路全工况在线监测中心,监测中心配备数据服务器、监测分机、集中心软件系统等,可进行数据分析、预报警、本地及远程浏览查询。
工作原理如下:
图2
因其在地面通讯网络覆盖区域下运行,存在一定的局限性,如果建立在北斗全球定位系统平台下,其通讯方式也是北斗双向简短数字报文通信,则在如下几个方面得到改观:
(2)关于建立在北斗全球定位系统平台下的优势分析。
2. 监控范围
针对高压输电线路交叉跨越、海拔高、环境恶略等等,现有的高压输电线路在线监测系统,只能在地面网络覆盖区域内正常运行,其网络盲区打,监测难度大,而北斗导航系统是覆盖中国本土的所有区域,如果现有的监测系统能够升级到直接利用该系统的通讯方式,在高压输电线路交叉跨越、海拔高、环境恶略等等的地区,完全可以实施全天候监测。
2. 创新的运行方式
在该系统下运行,可以将高压输电线路的线路图绘制成电子地图,同时将高压输电线路在线监测系统监测的信息,实时的显示在电子地图上,由该系统代替原有的地面通讯网络,使更偏远地区的线路也得到监测;由每基塔都进行监测替代原来的监测点代表区域性变化,使每基塔实际监测信息动态显示。
3. 安全性
制定进一步的安全策略,使全国内的所有线路从原有的安全基础上上升至军事安全领域,由全国性监测至地市局级监测代替现有局级监测,形成从全国性最高监控到地市局级,及更下一级树形监控网络,保证每条线路(每条回路)正常运行。
4. 降低巡检难度
以前每次巡检都要相关班组定期去线路查看,在此只需要每台监测设备中开启图像视频监测模块,可以对人工巡检周期长的线路进行监测,也可对人工未巡检或以巡检线路复查,对及时发现线路问题提供可靠保障。
5. 技术要求
在需要监测的输电线路的相应杆塔上分别安装监测主机。接收本塔所辖各监测系统监测到日照、风速、风向、环境温度、湿度、拉力、倾角、导线温度等数据,同时实现自身工作状态的维护与调整。塔上监测主机负责将监测回来的所有数据压缩打包后通过北斗系统将数据传往监测中心。在各供电局设置一个监测中心(由无人职守的PC机担承,内装分析处理软件),对各塔上监测主机上传的数据进行分析、比较、预警和储存,并形成综合数据库供专业人员查询;另外,基站还能根据用户的要求和采集数据的情况将修正命令传送到每个监测单元。
(3)在高压输电线路监测领域采用北斗全球定位系统平台的必要性。
总之,在高压输电线路监测领域,从监测地域范围广,操作更加智能化和实时化、更加安全等方面考虑,通讯手段和计算机技术的更新是必不可少的。为了让监测数据更好的实时显示和处理,只有在通讯覆盖面更广更稳定的前提下,才能达到最好的效果,而北斗卫星通讯系统刚好好的达到。本系统方案已用于某电力公司融冰实时监测系统中,效果良好。
参考文献
[1] 黄新波.输电线路在线监测与故障诊断.中国电力出版社,2008
[2] 吉春生,杨小小,一种基于双星导航系统的无源定位方法研究及其实现方案[J],海军工程大学学报,2005
[3] 施浒立,赵彦,误差设计新理念与方法[A],中国电子学会电子机械工程分会2007年机械电子学学术会议论文集[C],2007
[4] 王威,GPS用于对地观测编队卫星状态的高精度确定[D],解放军信息工程大学,2004
[5] 刘晓燕,双星定位系统中扩频码同步技术研究及FPGA实现[D],西北工业大学,2005
[6] 童铠,我国卫星移动通信、导航定位及航天测控技术发展趋向[J],测控技术,1991
[文章编号]1006-7619(2010)06-28-593