输电网管理系统技术方案书1

SHTA-2000 输电线路状态监测系统

——助力坚强智能电网建设

技

术

方

案

书

北京水木源华电气有限公司

B e i j i n g S e m e u r e k a E l e c t r i c

C o.,L t d

目的和意义

国家电网公司提出建设坚强智能电网的宏伟蓝图，按电力流的方向来考虑，智能电网分发电、输电、变电、配电、用户五个环节，其中超高压输电线路作为山东电网的主网架，

其稳定性关系到国民经济发展和社会的稳定。但是超高压输电线路智能化的研究相对较少，线路一旦发生故障会严重影响系统的安全稳定运行，因此对输电线路进行有效监控、管理和维护具有非常重要的意义。研究超高压智能电网是对国网智能电网的有益补充，也是智能电网的必然要求。

随着500 千伏架空输电线路日益壮大，超高压输电线路已经构成为我省骨干网架，其稳定性关系到国民经济发展和社会的稳定。伴随着“外电入鲁”战略的逐步实施，500 千伏电网建设将进一步提速，输电线路运行维护任务工作量将持续增加。目前的输电线路是基于传统电网的运行模式设计建造的，信息化程度低，输送能力偏低，故障预警能力低、故障恢复时间长使电网可靠性下降。超高压智能电网的研究，能够实现对超高压线路的全面、直观、实时的监控和智能分析，能提供更精确、更及时、更完整和更一致的信息。为线路管理提供技术支撑；可以提高电网安全稳定水平和防灾减灾能力；提高生产的科学、智能决策水平；加强设备的全寿命周期监视和管理，提高生产效率。

目前的超高压输电线路是基于传统电网的运行模式设计建造的，信息化程度低，输送能力偏低，故障预警能力低、故障恢复时间长使电网可靠性下降。超高压智能电网的研究

可使输电线路智能化，可以提高运行效率，提高线路可靠性，提高输送容量。

超高压输电线路是电力系统用量最多的设备，变电站已经由传统变电站向数字化变电站转变，并进而实现智能化变电站，而超高压智能输电线路是智能电网的重要组成部分，是未来电网的必然要求，应用前景广阔。

国内外研究水平综述

线路信息系统即线路信息监测基本是成熟的技术，但是根据所测信息进行分析，建立了智能电网安全监控预警管理平台，能够对线路状态进行评估、提高输电线路输送容量、对故障点定位的智能输电线路还未见报导。

1、输电线路在线监测与状态评估的研究与应用现状

目前成功应用的输电线路在线监测手段主要包括人工步行巡视、驾车巡视，直升机航拍、红外航测以及基于GPRS 无线通信网络的线路绝缘子泄漏电流和视频监测等，输电线

路巡视机器人也正在开发研制阶段。

2、在输电线路故障监测与故障定位方面研究与应用现状。

对于故障后的保护控制和分析有很多的研究和应用，线路上也配备了相关的保护装置，但是对于单相高阻接地这类保护控制范围之外的故障隐患，还缺乏有效的监测措施和手段。在输电线路故障定位方面，基于行波检测的定位方法模型简单，不受系统运行参数、故障过渡电阻的影响，定位精度高，倍受国内外关注。但现有研究没有提出如何选取用于故障定位的具体行波频带及与该频带相对应的行波波速的测量方法。

3、输电线路在线监测与状态评估的项目与技术研究与应用现状

输电线路在线监测项目与技术主要包括以下几种：

①绝缘子泄漏电流监测；②零值绝缘子监测；③绝缘子电场监测；④电晕电流监测；

⑤局部放电监测；⑥红外成像温度监测；⑦光纤温度监测；⑧超声波监测绝缘子放电；⑨视频录像监测；⑩射频噪声监测。

目前常用的输电线路在线监测项目和技术主要是①、②、③、⑥、⑨五种。而状态评估则主要应用人工神经网络、粗糙集理论、信息融合等理论结合专家系统，实现输电线路的综合状态描述。

目前已有了适用于输电线路综合在线监测的相关技术，一些成果已经得到了成功

应用。开发了基于DLR 的提高输电线路输送容量技术，以及智能输电线路安全监控预警管理平台。

项目的理论和实践依据

对超高压智能电网的数字化输电网监控管理系统研究分为以下两方面：

1、运行管理

1）地理信息系统。将输电线路信息与地理信息结合，形成输电线路电子地图，包含输电线路路径图和巡视路径图。实现输电线路的图形化信息管理，以PDA 掌上电脑为平台，图像化显示输电线路，并定位报警故障点、人工巡视和检修地点，为工作人员的线路巡视、检修提供准确的地理位置、参数、图形、照片等信息支持。

2）气象信息系统。基于输电线路地形地貌等信息，形成符合实际生产要求的各种专题图，包括：污区分布图、雷电监测图、气象图（雷云图）、冰区分布图。

2、在线监测系统

在线监测系统可接收现场监测单元的实时数据，也可控制监测单元。监测数据管理平

台提供一定范围内、多参数、可扩展的线路监测的良好通信和数集平台；实现多传感器、多参数的信息监测；实现数据的智能化管理、开放性功能。分析现场数据，诊断线路现场情况，采取分级预警机制，针对不同的预警等级，启动和采取相应等级的应急预案。

信息系统的各种状态监测内容拟采取不同的研究方法。

绝缘子污秽在线监测主要通过研制绝缘子串泄漏电流传感器，同时监测工频泄漏电

流和表面局部火花放电时泄漏电流脉冲情况，分析绝缘子表面污秽状况并实现闪络预警。利用采集到的泄漏电流平均值、电流最大幅值，单位时间脉冲电流数等相关特征值以及温度、湿度、雨量等环境因素，对历史数据进行比较，并采用专家系统，神经网络，模糊数学等人工智能方法结合常规数学方法科学地确定污秽状况及可能发生的污闪概率，并实现

闪络预警。

低零值绝缘子的检测主要通过研制分布电压传感器，在线测量接地端绝缘子的分布

电压，对实时测量数据和历史测量数据以及不同相之间测量数据进行比较，来判断有无低零值绝缘子出现。其基本原理是：如果绝缘子串上有绝缘电阻严重下降的低零值绝缘子，

由于该绝缘子自身承担的电压严重下降，引起绝缘子串电压分布的改变，即造成其它绝缘子分布电压升高。

输电线路覆冰（或舞动）视频监视的主要方法是当输电线路覆冰（或舞动）的条件满足时自动启动摄像头监视，采集的摄像画面通过先进的图像处理技术进行自动识别，给出覆冰（或舞动）的特征。

导线弧垂主要通过超声波测距进行监测，结合温度、日照、风力等环境参数，建立导

线热容量与导线弧垂及导线负荷的计算模型，给出保证输电线路安全稳定运行的最大输

送容量。

导线温度的测量拟采用热电型热敏元件与高性能多模石英光纤进行光电耦合,利用光纤传输温度光脉冲信号,并对高电压进行隔离,然后经主控单元进行数据处理,实现导线温度的实时监测。

微气候监测主要通过温度、湿度、风向、风速、雨量等气候传感器实现。气候状况与外绝缘水平的关系需要通过现场数据的积累建立相关的数学模型。

杆塔塔材盗窃行为的监控主要通过振动传感器检测杆塔振动信号，对振动信号进行

处理和分析实现杆塔塔材防盗报警。主要研究方法是利用先进的数字信号处理技术，对背景干扰和由不良企图引起的杆塔振动进行模式识别，以提高判断的准确性。

线路下施工现场的视频的监视主要由摄像头拍摄图像后进行动态数据压缩，通过高

效的无线数据通信将现场图像传输至控制中心。

输电线路状态的综合评估主要利用信息融合技术和智能专家系统等方法研究对输电