当前的现状和要求

随着我国经济的持续高速增长，各行各业用电需求快速增长。现有输电线路的运行安全和线路的使用寿命，已被广大电力工作者所关注。如何在现有运行条件下，通过现代技术手段来保证输电线路更加安全可靠地运行，是电力运行部门致力解决的重大课题。而本系统中导线温度和导线倾角的实时测量装置，依据温度-弧垂和倾角-弧垂二种算法，通过计算实时弧垂的情况，为线路运行管理部门和调度部门及时提供线路弧垂的变化情况，以确保线路中对地距离和被跨越设备的安全运行。

输电线路温度、倾角在线监测技术，是利用计算机与网络通讯技术，改变了原有的人工线路巡检的方式，能及时地检测出线路故障隐患，大大降低线路巡检费用，提高经济效益，同时能够实时监测导线弧垂，提高输电线路安全性，降低运行事故的发生率。本系统建成后可汇总输电线路的综合信息；本系统通过引入统计策略、专家系统等技术，来综合分析缺陷的发展程度，并及时地给出检修对策。

方案实施目标

系统根据实时测量的导线温度、倾角和气象数据，计算出输电线路导线温度、弧垂、气象环境数据，给系统实时安全分析提供依据,也给电网运行调度人员、线路检修人员提供在线安全运行的指导依据，确保电网安全、稳定、可靠运行中将起着积极的作用。

基本功能要求

实时监测输电线路导线或者节点温度、倾角、导线电流、日照、风速、风向、环境温度、湿度、雨量、大气压力等参数。

将数据传往监测中心，由分析查询系统对数据进行综合分析和显示。

分析查询系统对所有数据进行分析、比较、预警和储存，并计算出线路实际的导线弧垂，为线路调度人员提供重要的参考依据。

技术要求

前端装置主要测量线路导线温度、导线电流、倾角，一般每条线路采用5个前端装置（进线和出线各一个，另外选三个危险点进行监测）。考虑到超高压公司的实际情况，可以选两条变电站附近的线路，每条采用3个前端装置。前端装置使用GPRS通信方式将数据直接发送到主站，只要在移动信号较好的地方就能保证数据的传输，且不受通信距离的限制，采集信号发送间隔可通过主站设定，在1分钟～23小时范围内可调，正常工作一般设定为1分钟采集一次。

安装点的选择：前端装置安装在变电站线路出线基塔外的三相导线上，三相导线上任选一相安装1个前端装置，另外在选定的大跨越处、需要监测处以及线路最后的基塔的某相导线上选1个点安装，装置引出的2个温度传感器，l个固定在导线上，另l个固定在导线的连接点上，同时测量导线和连接点的温度。

小型气象站提供线路所在气象环境的气象数据，包括环境温度、风速、风向、雨量等信息。采用进口可靠的超声波免维护自动气象站，一般安装在监测点杆塔上，电源统一由终端设备进行供电，电源采用无污染的清洁能源太阳能。

由于系统采用Microsoft .NET Framework新技术构建，客户端的计算机不用安装任何软件，在主站端设定的权限下通过IE浏览器即可访问系统并进行各项操作。

先进性要求

独特的核心技术

前端装置的电源应取自于运行线路导线电流所产生的感应电量，使用简单、方便、免维护。

前端装置应与线路运行电压等电位，不能存在尖端放电的隐患。可以在任何级别的高压或超高压线路上运行。传感器应采用进口温度传感器，便于多点温度的测量，并且通过接触式直接测量对象温度，数据准确、可靠。

强大的监测覆盖

应能解决监测点的分散性、长距离问题，通过系统中央监控分析软件，用户可以实时察看每个监测点的温度信息，当线路的某个位置出现安全隐患时，从分析软件能很直观地读取故障信息，并准确给出故障点位置。

优异的产品性能

前端装置的安装应充分考虑线路人员的高空作业环境，具有安装简单，方便，便于在线安装，能有效避免线路停电造成的重大损失。

前端装置应采用双屏蔽设计，内部器件采用军工产品，能有效避免的强磁场及强电场的干扰，适用于高低温等恶劣环境。

系统中央监控分析软件应采用B/S结构，可以方便地进行发布和维护。可以与SCADA系统进行通信整合，引入数据库、网络技术，实现各级用户的不同权限访问，支持各个监测点的温度数据曲线的展示，以及报警阀值的设置等；引入统计策略、专家系统等技术，能够综合分析缺陷的发展程度。

3.2可扩充性、安全性、可靠性等要求

可扩充性：

由于以后的需求会不断发展，监控数量将随之扩大，系统设计应考虑只要增加前端采集设备和升级软件，不用添加其他附加设备，以保证用户的投资。

可靠性：

所选前端装置均应选用先进、成熟、可靠的产品，且具备良好运行业绩，并已通过国家级技术部门的评审或者鉴定。

同时，为了保证前端装置不对现有线路产生影响，所选设备均需要至少通过以下型式试验：

装置工作的最小电流

短路冲击

抗干扰试验

电流降落和短时中断

高温、低温工作条件

高温、低温存储条件

湿热试验

振动试验

系统安全性：

本系统使用访问权限管理，只能合法的用户及口令才能进行对本系统进行操作查看相关数据。

技术方案

系统主要模块功能

前端装置的巧妙设计

前端设备的圆球形设计有效避免了强电场下的电晕现象，结构多处采用密封防水处理，有效保护内部电路的正常工作。安装简单方便，充分考虑线路人员的高空作业环境，整个产品固定无需任何螺丝，能带电安装。

一个前端装置支持多个温度传感器，一个倾角传感器，采集到的数据通过GPRS无线通信方式传给数据采集器。

4.1.2.独特的核心技术

产品的电源取自于运行线路导线电流所产生的感应电量，使用简单、方便、免维护。产品与线路运行电压等电位，可以不考虑本身的绝缘水平，能在任何级别的高压或超高压线路上运行。采用进口温度传感器、倾角传感器，数据准确、可靠，同时也支持多点温度的测量，并且通过接触式直接测量对象温度。

独特的核心技术

产品的电源取自于运行线路导线电流所产生的感应电量，使用简单、方便、免维护。产品与线路运行电压等电位，可以不考虑本身的绝缘水平，能在任何级别的高压或超高压线路上运行。采用进口温度传感器、倾角传感器，数据准确、可靠，同时也支持多点温度的测量，并且通过接触式直接测量对象温度。

强大的监测覆盖

由于采用了GPRS通信模式，解决了监测点的距离问题，解决了系统布线问题、绝缘问题，而且有效的节约了系统本身的成本和运行成本。系统中央监控分析软件引入地理信息系统，用户可以实时察看每个监测点的信息，当线路的某个位置出现安全隐患时，从分析软件能很直观地读取故障信息，并准确给出故障点位置。

4.1.4.优异的产品性能

产品采用双屏蔽设计，内部器件采用军工产品，能抗电磁干扰、抗振、防潮和工作稳定，适用于高低温等恶劣环境。

4.1.5.产品主要技术参数

一、产品温度测量的主要技术参数

工作温度：－35℃～＋85℃。

储存温度：－40℃～＋85℃。

工作湿度：20%～100%RH。

储存湿度：20%～93%RH。

温度测量范围: －55℃～＋125℃,精度：±0.5℃，接触式。

正常模式下采集信号发送时间间隔：2分钟～23小时。

交流电流测量的范围：100A～1000A，精度：±5％ 

 具有温度报警功能。

具有电流跃迁报警功能。

装置可以自动保存上一次发送的数据，支持主站命令取回功能。

采用GPRS通讯方式。

可以通过后台设置方便地接入短信平台

二、倾角—弧垂在线测温装置应达到以下指标：

工作温度：－35℃～＋85℃

储存温度：－35℃～＋70℃

工作湿度：20%～100%RH

储存湿度：20%～93%RH

温度测量范围：－55℃～＋125℃

温度准确度：±0.5℃

倾角测量范围：±10°

倾角测量准确度：±0.05°

允许长期通过导线负荷电流： 50A～1000A

采集信号发送间隔时间：2分钟～23小时（该功能可以开启关闭）

通信方式：GPRS

产品设计主要标准：DL/T 5092－1999  《110～500KV架空送电线路设计规程》

装置经“电力工业电气设备质量检验测试中心”（国家电网公司武汉高压研究所）、“国家电子计算机外部设备质量监督检验中心”以及“电力工业部福建计量测试中心”测试，各项指标符合企标和相关标准的要求，并通过了“中国电力企业联合会”主持的成果鉴定，鉴定委员会一致认为该产品和系统达到“国内领先水平”。并申报了三项专利。

数据采集

前端装置：温度、倾角—弧垂

导线温度及弧垂都是线路安全可靠运行的一个重要指标。

以往对导线温度的检测都是采用间接测量的方法，如红外测温设备，由线路人员到现场检测导线或导线接头的温度，这种手段已经取得了不错的效果。但是由于这种方法不具备实时性，而且必须要线路人员到现场，牵涉大量的劳动力。输电线路温度在线监测装置提供了在线直接测量导线或导线接头的新方法，开辟了线路在线监测领域全新的应用前景。

弧垂关系到线路运行的安全，它必须控制在设计规定的范围内。由于线路运行负荷和周围环境的变化都会造成线路弧垂的变化，过大的弧垂不但造成事故隐患，也限制了线路的输送能力，因此有必要通过实时监测手段掌握线路弧垂的情况，特别是在与公路、铁路、航道和较低电压线路交叉跨越地段，树木、竹林生长地段和人烟密集地段的高压线路。线路运行管理和调度部门及时掌握线路弧垂的变化情况，通过调整负荷等手段，控制弧垂不超过规定值，确保线路运行和被跨越设备的安全，避免电力系统事故，也保障国民经济和人民生活的正常发展。本系统研究开发出弧垂实时计算的温度-弧垂和倾角-弧垂二种算法，通过在实际线路上的校核应用，取得线路弧垂实时监测的实用效果，保证线路安全运行。

小型气象站

小型气象站：提供线路局部的气象环境数据，包括环境温度、风速、风向、雨量、雨强、太阳辐射等信息。本系统采用进口可靠的便携式超声波自动气象站，该设备具有耐高低温、抗电磁干扰并能在冰雪天气正常工作。

性能指标：

参数：风速、风向、温/湿度、气压、雨量；

整机工作环境：-20℃-70℃ ，可野外工作；

工作湿度：0%～100%RH；

温度测量范围：－52℃～＋60℃,准确度：±0.3℃；

湿度监测范围：0%～100%，准确度：±3%；

风速测量范围：0m/s～60m/s；准确度：±3%；

风向测量范围：0°～360°；准确度：±3°；

雨量测量范围：0～200mm/h ；分辨率：0.01mm ；准确度：5％；

气压测量范围：660～1100hPa ；准确度： ±0.5hPa；

记录间隔: 1m, 5m, 10m, 30m, 60m, 缺省为5m，可根据用户需求进行设置修改。气象站内部采用FLASH存储器存储数据, 按每小时存储一般可连续保存数据大约30天。用户可得到“及时数据”和“存储数据”。

及时数据---指各传感器瞬时值；

存储数据---经过某些加工处理以后的数据，比如最多风向、露点温度等。

工作模式：

整点汇报---主动向中心站PC发整点信息, 整点数据大约140 byte；

及时请求---由中心计算机, 气象站发回请求信息；

报警信息---主动向中心站PC报警。

供电：

12V、24V直流供电，若按照在杆塔上，则需要配备太阳能电板和蓄电池；

气象站---5V DC, 小于10mA；

通讯控制器---12V DC, 工作时平均电流小于40mA, 空闲时小于3mA。

可靠的数据储存：内置的显微器用于收集、记录和分析数据，通过连接中央控制系统使显微器和传感器处于不断的通讯之中，并能独立储存3个月的数据。

自我诊断：自动检测内部湿度和电池的电压，发出潜在问题的警报。带纹理金属结构，表面度层，全垫圈密封空间和防水传感器接头，即使在恶劣的气候条件下也能使气象传感器完成传输任务。

4.2.2 用户端

系统采用Microsoft .NET Framework新技术构建系统，除在调度运行部门需在计算机上安装线路实时监控和预警软件外，其他客户端的计算机不用安装任何软件，在主站端设定的权限下通过IE浏览器即可访问系统并进行各项操作。

4.3系统配置

硬件条件：服务器，XEON2.4及以上，1GB内存，250GB串口硬盘。

运行环境：

操作系统：

windows2003 server 及以上

          WEB服务环境：IIS6.0

          数据库环境：Oracle8i及以上

          数据库表空间：1G

系统软件操作界面