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上海欧秒电力监测设备有限公司

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输电线路解决方案

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第一章 方案背景

由于我们国家地域经济发展不平衡,能源消耗重点区域往往远离能源产地,这就决定了我们国家在很长的时间内都需要远距离大容量的输送电能。超高压输电网是电能输送的载体,输电线路的安全性是国家安全的一个重要组成部分。


随着科技水平的不断发展,特别是数字电子、计算机、通信等技术广泛应用到电力行业,我们已经有能力对输电线路进行全方位的监测和评估。国家此时提出建立智能的输电线路状态系统主站系统,提高输电网的安全性和稳定性,恰逢其时。


早期的电网建设,侧重发电和输电的一次设备及相应的继电保护装置的发展,在电力设备的监控环节关注度甚小,尤其对设备的实时监控考虑甚微。经过几轮的电网改造,国家为输变电网投入了大量资金,从硬件方面对电网进行了升级处理,但是线路的状态监测仍然滞后很多。在这种情况下,运行人员无法很好的掌握设备的运行现状,继而采取预防性措施。


近年来由于环境变化因素导致的电网事故频繁,造成巨大的损失,以08年的南方雪灾为典型。


为了响应国家建立坚强的智能电网的要求,我公司开发了输电线路状态监测系统。本系统是完全按照国家有关建设智能电网的规范而开发的,开发过程参考了大量的国际标准和行业标准,是输电线路在线监测的完整的解决方案。

 

第二章 系统概述

输电线路状态监测系统实现了对高压输电线路实时监测,系统中的监测监控装置对输电线路周边状况及环境参数进行全天候监测,获得数据通过GPRS、3G或者光纤等方式传输数据到系统主站,有助于及时全面了解输电线路的运行状态,有效减少由于各种因素引起电力事故。

CMA(数据采集终端)的“集约化”、“熟数据”生成、预警就地发现等功能是本系统的亮点。本系统建立起输电线路状态的SCADA系统,采集输电线路运行过程中的各种状态参数,包括导线弧垂、导线温度、导线振幅振频、绝缘子泄漏电流、杆塔倾角、微气象数据等等;与EMS系统类似,通过数字化和可视化的方法,把实际的输电网络真实地反映到计算机系统中。

输电线路状态监测平台由SCADA系统和各个高级应用模块构成,对相应的在线监测数据、报警数据、结合历史数据进行统计分析,可实现气象、覆冰在线监测、视频图像监控、导线弧垂、导线温度、导线相间风偏、杆塔倾斜、杆塔振动、绝缘子污秽、绝缘子串风偏在线监测等多种可扩展的应用系统。

针对各个应用系统,开发了大量的高级应用程序(PAS),实现了更多有价值的应用。这些应用包括:

- 在线预警——根据状态参数,发现线路存在的隐患,包括外力侵袭破坏等,及时发出预警,避免故障的发生;

- 辅助决策——对输电线路状态进行预测和趋势分析,分析结果将为运行调度单位提供决策的信息支持;

- 状态检修——根据综合的线路运行过程中的状态信息,并按照设备状态检修导则,实现输电线路状态检修;

- 风险评估——根据输电通道周边环境信息,以及运行状态信息,评价输电线路未来的运行风险。

本系统的投入使用,将实现对输电线路的运行状态和环境进行集中、全面、实时的监测,对事故隐患提出预警,为生产管理提供决策信息支持,为调度提供辅助决策信息。这套系统的应用必将为用户带来巨大的社会价值和经济价值。


第三章 系统组成

输电线路状态监测系统主要由系统主站和远方终端组成。

系统主站是整个输电线路状态监测系统的监控和管理中心,实现所有监测信息的汇集、处理、分析、显示及报警等功能。

主站硬件由前置服务器、系统应用服务器、数据库服务器、UPS电源和通讯交换机等硬件组成;主站软件由数据库系统、办公软件、系统平台软件、SCADA 功能软件和WEB通讯等软件组成。

远方终端由CMA(状态监测代理,Condition Monitoring Agent)、摄像机、各类传感器组成。

I1 接口:是传感器到 CMA 之间的接口,位于最底层,面向传感器,传递的是原始的传感器数据和传感器控制信号。

I2 接口:是 CMA 到 CAG 之间的接口,位于中间层,面向主站系统,传递的是高级的加工后“熟数据”和高级控制信号。

CAG (状态信息接入网关机,Condition inion Acquisition Gateway):是部署在主站侧的,能以标准方式远程连接各类状态监测代理CMA或CAC,接收它们所发出的标准化状态信息,并对它们进行标准化控制的计算机。

系统机构如下图所示:

         blob.png


3.1工作流程

CMA将到采集的各类环境、线路数据通过GPRS/3G、光纤等方式发送到系统主站。系统主站实现后台数据分析,并以图形界面显示出来,同时还可以通过系统主站召唤CMA所采集的即时数据并可设置其相关参数及报警门限。

工作流程示意图如下所示:

blob.png


3.2 CMA(状态监测代理)

1)CMA结构

CMA主要有电源系统、数据存储单元、串口通信模块、无线射频模块、GPRS /3G通信模块、时钟芯片、信号处理单元组成。如图3.3所示:

blob.png

线路状态监测代理CMA是安装于线路杆塔上,用于收集线路上各类传感器采集的状态监测数据,集中与主站系统的CAG(状态信息接入网关机)进行标准化数据通信的设备,与传统的“集中器”和“监测基站”相比,具有智能化数据加工和处理的功能,可与我公司自主研发的传感器及其他厂家的各类传感器相配合使用。

2)CMA主要功能设计如下图所示:

blob.png 

3)CMA形态

blob.png

独立装置形态的 CMA 是一台可以独立安装的设备,可以接入不同厂家、不同专业的状态监测传感器,即可跨专业、跨厂家甚至跨线路。

4)接口

I1接口主要是用来实现CMA与各类传感器对接,数据采集稳定可靠。

I2接口完全满足国网规范,可以与各地市、省局主站进行无缝对接,满足各地区数据传输需要。

5)供电方式

供电方式主要采用太阳能供电,对于监测点较多耗电量较大的项目,采用一块100AH蓄电池、两块50W太阳能板,保证供电稳定可靠,无光状态下可以正常运行30天以上。

6)通讯方式

通讯方式包括GSM、GPRS、3G和光纤等多种方式。

GPRS:较为常用的通讯方式;

3G、光纤:主要用于视频通讯。



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