输电线路杆塔集成监测雷击闪络倾斜振动温湿度故障定位及分析系统0104

1、输电线路杆塔集成监测分析系统输电线路杆塔集成监测分析系统 概念及功能介绍概念及功能介绍雷击、闪络、杆塔振动、倾斜、故障定位、神经元网络传感器、多传感器信息集成、物联网以物联网通信技术和神经元网络传感器技术为核心，集雷击监测、工频闪络监测、杆塔倾斜监测、杆塔振动监测、温湿度监测等功能于一体；传感器本身又是通信的节点，这样每个传感器就如同一个神经元，以自组无线网络作为信息传递的介质，这样就解决了野外通信的困难。各传感器功能不同，但可按需添加，自由组合，节约了成本，提高了效率，可以实现快速准确的故障定位和分析功能，符合输电智能化的要求。 项目背景项目背景截止2010年底，国家电网公司共拥有66kv及

2、以上架空输电线路 27380 回，总计长度 59.39万km。 直接从事输电线路运行、检修、带电作业（试验）的班组分别为 1591 个、481 个、298 个，人员共计 23809 人，人均维护线路长度为24.9km。2010年国网公司66kv及以上输电线路跳闸3422次，跳闸率0.592次/百千米年；故障停运1080次，故障停运率0.187次/百千米年 资料来源：2010年国家电网公司架空输电线路专业工作总结项目背景项目背景2010年跳闸原因分布图年跳闸原因分布图资料来源：2010年国家电网公司架空输电线路专业工作总结项目背景项目背景资料来源：2010年国家电网公司架空输电线路专业工作总结项

3、目背景项目背景各电压等级线路雷击跳闸率分布图各电压等级线路雷击跳闸率分布图资料来源：2010年国家电网公司架空输电线路专业工作总结项目背景项目背景资料来源：2010年国家电网公司架空输电线路专业工作总结项目背景项目背景资料来源：2010年国家电网公司架空输电线路专业工作总结项目背景项目背景资料来源：2010年国家电网公司架空输电线路专业工作总结监测内容监测内容目前常见的在线监测项目有：雷击监测、覆冰监测、导线舞动监测、绝缘子风偏监测、绝缘子污秽监测、杆塔振动、杆塔基础倾斜监测、微气象环境监测我们的系统以杆塔集成监测为目标，监测项目有： 雷击及闪络监测、定位； 雷击路径监测； 闪络相关的温湿度监

4、测； 杆塔振动冲击监测； 杆塔基础倾斜监测； 系统特点系统特点多传感器信息集成技术，同步采样，使得各传感器的信息可以有效地关联分析，比如， 1、雷击和工频闪络同步采样，可以区分雷击造成的闪络故障还是污秽等其它原因造成的闪络,也可用于研究工频预电压对绝缘子雷电冲击闪络特性的影响。 2、闪络和环境温湿度的同步监测，可以反映污闪及冰闪与环境温湿度的关联 3、杆塔振动和倾斜的同步监测可以了解倾斜的原因和进展情况 4、雷击路径同步监测，为有针对性地杆塔防雷提供参考依据系统特点系统特点物联网通信技术在输电线路监测领域的应用，传感器本身又是通信的节点，这样每个传感器就如同一个神经元，以自组无线网络作为信息传

5、递的介质，这样解决了野外通信的困难，也节约了成本。以神经元网络方式的监测系统集多种监测功能于一体，各传感器功能不同，但可按需添加，自由组合，节约了成本，提高了效率，可以实现快速准确的故障定位和分析功能，符合输电智能化的要求。 无线网络传感器，没有外接引线，避免引入雷击干扰，也不会降低绝缘子及塔材本身的绝缘特性，安全防护等级高。统一管理软件平台，实现信息管理和资产管理。系统简介装置原理系统简介装置原理系统简介系统结构示意图系统简介系统结构示意图监测装置装在各级杆塔上，通过自组网络传回站端，避免公网通信的费用和部分山区无信号的困扰系统简介工作原理系统简介工作原理安装在杆塔上的每个故障监测装置就如同

6、一个神经元，它起着传感、计算和通信的功能，同时每个装置有唯一的地址编码 将带有唯一编号的故障监测装置直接安装在杆塔上，通过非接触测量技术，检测流经铁塔主干材或水泥塔接地线的工频故障电流、雷击电流，同时记录温、湿度、倾角及振动信息，并记录在监测装置里。当发现上述监测的参数越限后，记录相关信息并通过自组网络上传到主站主站对收到的信息进行汇总和分析，为运检人员的决策提供信息和帮助可开放信息通道给其它在线监测设备，把其它设备的信息通过本系统传回主站。 系统组成系统组成故障监测单元：故障监测单元：安装在输电杆塔的主杆材上，由主板、太阳能电池 板、无线通讯模块、后备锂电池和天线构成。无线通讯管理机：无线通

7、讯管理机：它提供监测装置和后台监控主机网络 之间的通讯接口，有了它就可以通过以太网来访问杆塔上的故障监测装置。它既可以安装在变电站主控室里，通过有线以太网和后台监控主机通讯，也也可以安装在杆塔上，通过gprs公用无线网和后台监控主机通讯。主站管理软件：主站管理软件：故障信息的存储、管理、发布和参数配置。系统简介系统简介- -组成单元组成单元系统简介雷击及工频闪络监测系统简介雷击及工频闪络监测监测内容：监测内容： 1、可准确检测出雷击和工频闪络的波形，便于研究工频预电压对绝缘子雷电冲击闪络特性的影响 2、雷击路径监测 3、检测闪络相关的温湿度信息 应用特点：应用特点： 1、故障监测装置直接安装在

8、杆塔上，因此定位精度高，不受采样精度和算法的影响。 2、可区分雷击、雷击闪络和其它原因的工频闪络，由于目前在变电站安装的故障纪录分析设备都检测不到线路上的雷击电流，因此不能对雷击相关的故障进行定位，这是本系统独特的功能 3、可结合故障发生时刻的温、湿度情况对故障发生与环境因素的关联关系给出分析统计 4、统计直接打在杆塔上的雷击次数，为防雷措施的采用和绝缘子老化寿命的预测提供有效数据。系统介绍系统介绍雷击及工频闪络监测雷击及工频闪络监测 实例：实例：在某线路记录到闪络波形图如下： 分析：分析：2个塔上的检测装置虽然同时记录到闪络电流，但是左图所记录到的波形上看有明显的雷击点，即幅值数倍于工频电流

9、的直流点，因此可以判断是雷击闪络。而右图是不是雷击造成闪络。这与实际人工查线的结果是相符的。注：人工查线是以绝缘子被雷击后的灼伤痕迹来判断雷击故障的 监测内容：监测内容：通过实时监测杆塔水平面x轴、y轴和垂直面z轴的振动加速度来反映杆塔的受力，及时发现加速度越限情况并报警应用特点应用特点： 1、安装时只要安装牢固即可，不需要繁琐调水平过程，节省安装成本和时间 2、通过数学模式分析可以把杆塔的振动与倾斜及重力区分开，准确反映杆塔瞬时的冲击受力情况 3、记录杆塔振动最大时刻的x、y、z轴的加速度，记录杆塔振动开始时间，记录杆塔振动持续时间 系统介绍杆塔系统介绍杆塔振动监测振动监测 监测内容：监测内

10、容：通过实时监测杆塔水平面x轴和y轴的倾角，及时发现倾角越限情况并报警应用特点：应用特点： 1、安装时只要安装牢固即可，不需要繁琐调水平过程，节省安装成本和时间 2、以倾角变差作为启动参量，具有自适应能力，避免倾角变化后多次重复报警 3、每次传上来的倾角变差具有关联性，可进行矢量累加，计算出杆塔的最终角度及变化过程系统介绍杆塔系统介绍杆塔倾斜监测倾斜监测系统简介监测装置系统简介监测装置监测装置的组成：监测装置的组成：主机箱：由主板、传感器、锂电池组、充电控制、通讯模块组成太阳能电池板：提供能源的补充通讯天线：微型全向天线主要性能指标：主要性能指标：测量范围：电流200a以上，可定制 振动加速度

11、+-2g， 杆塔倾角+-90度通讯距离：2000米无故障时间：5年以上后备电源工作时间：无光照情况下可工 作1个月左右后台系统功能：后台系统功能：通讯功能：通讯功能：通过自组无线网络与监测点通讯，采集监测点记录的监测数据，设置监测点的运行参数等。数据分析：数据分析：对采集数据进行分析判断。1、确定故障发生位置 2、判别故障属性，包括：雷击、雷击并闪络、工频闪络。3、分析影响故障发生的温、湿度环境因素4、分析杆塔振动加速度，结合杆塔倾斜角度的变化，给出报警，提示检修，防止倒塔。数据库功能：数据库功能：后台软件集中管理故障数据、线路参数和访问日志，提供单独和全面的查询、分析和图表，建立完善的信息数据库，为理论模型的修正和准确计算提供一种手段。客户端功能：客户端功能：客户浏览端采用b/s结构，授权用户可以通过internet查看监测点及数据库的 数据。主要包括:基本线路信息,故障信息,系统自检信息，用户及密码的管理等。系统简介系统简介- -后台系统后台系统系统简介产品资质系统简介产品资质 有自主知识产权的专利技术系统简介安装方式系统简介安装方式安装方式：安装方式：1、金属杆塔安装方式：将故障监测装置背壳紧贴杆塔主干材，用1420的防盗螺栓固定在距输电导线下方35米处。如右图2、水泥杆塔安装方式：将故障监测装置背壳紧贴金属接地线，用不锈钢绑扎