输电线路在线监测系统的设计与实现

– 74 – 2012年第11卷第2期1 引言

电力设施是与生产、生活密不可分的一部分。高压输电

线路和电力塔的设备完好情况以及周边环境情况是电能安全

远程传输的关键。在实际电力线路传输中却存在众多可能损

害电力设施的不确定因素，诸如人为损害、自然灾害等，造

成巨大经济损失，使生产和生活蒙受无法估量的经济损失。

所以对高压线路和电力塔进行全方位的因素监测是非常必要

的，但是高压线路和电力塔所处环境、位置不同，人工监测

和维护成本巨大且操作不方便。论文介绍如何实现对高压线

路和电力塔的远程监测系统，对电力设施建立远程的无线智

能信息监测，把各种预警信息采集远程传输，从而实现对电

力设施的实时安全监控，减少损失。

2 无线传感器网络原理

无线传感器网络涉及多学科，它能提高获取信息的能

力，把各种采集信息的传感器与传输信息的网络连接在一起

组成采集与传输网络，提供实时监控信息，具有可扩展、低

功耗及智慧化等优点。无线传感器网络技术是物联网技术的

基础，用来实现物与物之间信息的交互。无线传感器网络由

传感器节点、基站和管理节点构成。无线传感器协议包含物

理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层等。如图1所示

为无线传感器网络协议。

图1 无线传感器网络协议2.1 无线传感器网络节点

无线传感器网络节点一般包括电源模块，传感器模块、

处理器模块和无线传输模块。如图2所示为无线传感器网络节

点结构示意图。

电源模块为整个系统提供可靠的能源，并进行能源状态

监测。传感器模块是无线传感器网络的前端部分，用来采集

各种被监测目标的数据信息，根据测量对象的不同包含各种

不同种类的传感器。处理器模块接受传感器采集的各种信息

并进行存储与处理，协调系统的整体工作，并控制无线传输

模块的工作。无线传输模块用来实现节点与节点之间、节点

与网关之间的数据信息无线传输。

图2 所示为无线传感器网络节点结构2.2 无线传感网络工作方案比较

电力设施监测中常用的无线射频技术是一种近距离、低

功耗的无线通信技术，无需重新布线，利用点对点的射频技

通信与信息处理　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　《自动化技术与应用》２０１２年第３１卷第２期　

输电线路监测系统的设计和应用　★　

毛红艳１，王　玲　，车　嘉３　ｔ董云鹏　

（１．沈阳工程学院，辽宁沈阳１１０１３６Ｉ２．本溪供电公司，辽宁本溪ｌ１７０００ｌ　

３．沈阳继电所，辽宁沈阳１１０００１；４．锦州超高压局，辽宁锦州１２１０００）　

摘要：为保证输电线路的安全、稳定运行，对线路综合运行状态进行监测非常重要，文章设计了一种基于ＧＰＲＳ的输电线路综合监　测系统方案。重点给出了监控系统的总体设计，详细介绍了监控终端系统软硬件构成和监测主站的软件构成，分析了综合监控　

系统在某超高压局的应用，使用结果表明输电线路在线监测系统具有较好的经济效益和应用价值。　

关键词：输电线路；监控系统；ＧＰＲＳ　

中图分类号：ＴＰ２７７．２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００３—７２４１（２０１２）０２—００２５—０３　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　

Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｔｒａｎｓｍ　ｉｓｓｉｏｎ　Ｌｉ　ｎｅｓ　

ＭＡＯ　Ｈｏｎｇ－ｙａｎ　，ＷＡＮＧ　Ｌｉｎｇ２，ＣＨＥ　Ｊｉａ　，ＤＯＮＧ　Ｙｕｎ－ｐｅｎｇ　

（１．Ｓｈｅｎ　Ｙａｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１１０１３６　Ｃｈｉｎａ；２．Ｂｅｎ　Ｘｉ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｂｅｎｘｉ　１１７０００　Ｃｈｉｎａ；３．　

Ｓｈｅｎ　Ｙａｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１　１０００１　Ｃｈｉｎａ；４．Ｊｉｎｚｈｏｕ　Ｅｘｔｒａ　Ｈｉｇｈ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｊｉｎｚｈｏｕ　１２１０００　Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ　ｉｓ　ｖｅｒｙ　ｉｍｐｏ￣ａｎｔ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅｓ　ａｒｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｋｅ印ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｐｅｒａｔｅ　ｓａｆｅｌｙ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ａ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅｓ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＧＰＲＳ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｏｖｅｒａｌｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｓ　ｆｏｃｕｓｅｄ　ｏｎ，ｔｈｅ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ｍｏｎｉｔｏｒ　ｃｅｎｔｅｒ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｇｉｖｅｎ．Ｐｏｗｅｒ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅｓ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｅｘｔｒａ　ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｕｎｎｉｎｇ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｐｏｗｅｒ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅｓ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｓ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｂｅｎｅｆｉｔｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅｓ；ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ；ＧＰＲＳ　

高压输电线路在线监测与预警系统设计

高压输电线路是现代电力系统的关键组成部分，它们负责将发电站产生的电能传输到各个终端用户。然而，高压输电线路存在一系列的安全隐患，如地面接触、树木倒塌、爬行动物触碰等，这些问题可能导致火灾、电弧、电击等严重事故。为了确保高压输电线路的安全运行，提高系统的可靠性和可用性，开发一种高压输电线路在线监测与预警系统是必要的。本文将重点探讨该系统的设计原理、关键功能以及可行性。

该系统的设计原理主要基于传感器技术和信息通信技术。具体而言，系统的主要组成部分包括传感器节点、数据采集与处理单元、通信模块和监测中心。传感器节点负责实时监测输电线路的电流、电压、温度等物理量，并将采集到的数据发送给数据采集与处理单元。数据采集与处理单元负责对传感器采集到的数据进行处理和分析，并根据预设的规则和算法判断是否存在异常情况。如果异常情况得到确认，则系统通过通信模块将预警信息发送给监测中心，以便相关人员及时采取措施。

该系统具有几个关键功能，首先是实时监测功能。通过传感器节点，系统可以实时获取输电线路的状态信息，包括电流、电压、温度等重要参数，以确保线路正常工作。其次是异常检测功能。系统通过对采集到的数据进行分析和处理，可以判断是否存在线路异常情况，如短路、过载、温度异常等。一旦检测到异常情况，系统将及时发出预警通知，以便相关人员采取紧急措施。此外，该系统还具有数据存储和分析功能。系统可以将采集到的数据存储在数据库中，以便后续的数据分析和故障诊断。

在设计该系统时，需要考虑一些关键问题和挑战。首先是传感器选择和布置。由于高压输电线路的特殊环境，选用合适的传感器并进行合理的布置至关重要。其次是数据采集与处理算法的设计。根据监测需求，需要设计合适的算法来分析采集到的数据，判断是否存在异常情况。再次是通信模块的选型和配置。系统需要保证数据的可靠传输和实时性，因此选择合适的通信技术和配置相应的通信设备非常重要。最后是系统的稳定性和可靠性。高压输电线路在线监测与预警系统是一个关键的安全系统，因此需要保证其稳定运行和高可靠性。

输电线路在线监测设计规程

一、引言

输电线路是电力系统的重要组成部分，为确保输电线路的安全稳定运行，需要进行在线监测。在线监测可以实时获取线路的运行状态，及时发现异常，预防事故的发生。本设计规程旨在提供输电线路在线监测的设计规范，以确保设计的合理性和可行性。

二、监测系统布置

1.线路选择：选择具有一定代表性的重要、关键的输电线路作为在线监测的对象，确保监测效果的准确性和可靠性。

2.监测点布置：根据线路的特点和需求，合理选择监测点的位置，覆盖线路的关键部位和容易发生故障的区域。

3.传感器选择：根据线路参数的特点，选择合适的传感器，并确保其测量精度符合要求。

4.数据传输：选择可靠的数据传输方式，如无线通信、有线通信等，确保数据的实时性和准确性。 5.数据存储：建立完善的数据存储系统，对数据进行分类、分析和管理，提供统计分析和查询功能。

三、监测参数及阈值设置

1.监测参数：根据线路的特性和运行要求，选择合适的监测参数，包括电流、电压、温度、振动等，以全面了解线路的运行状态。

2.阈值设置：根据线路的设计要求和实际情况，设置适当的监测阈值，一旦超过或接近阈值，及时预警和报警。

3.报警策略：根据不同的报警级别，确定相应的报警策略，包括报警方式、报警人员、报警时限等，确保报警的及时性和准确性。

四、监测数据分析与评估

1.数据分析：通过对监测数据的分析，及时发现线路异常和故障，分析故障原因，为线路的维护和运维提供依据。

2.评估指标：制定相应的评估指标，对线路的运行状态进行评估，包括可靠性指标、经济性指标、安全性指标等，为线路的优化和改进提供依据。

五、故障处理与维护 1.报警处理：一旦发生报警，及时响应并采取相应的措施，进行紧急处理，以避免事故的发生。

2.故障维护：对线路进行定期的故障维护和预防性检修，确保线路的安全可靠运行。

3.数据质量控制：对线路监测数据进行验证和校验，确保数据的准确性和可靠性。