杆塔故障综合智能监测系统

XJGT-3000杆塔智能监测系统技术方案二〇一六年九月目 录一、 系统概述 (4)1.1 必要性 (4)1.2 项目意义 (5)1.3 经济效益分析 (5)1.3.1 直接经济效益 (5)1.3.2 间接经济效益 (6)1.3.3 提高人身和设备安全 (6)二、 系统概述 (7)三、 系统优势 (8)3.1 自动数据采集和测量,杆塔状态实时掌控 (8)3.2 核心数据收集和分析,杆塔安全时刻保障 (8)3.3 安全报警全过程覆盖,维护人员省时省心 (8)3.4 数据云端建模和分析,杆塔系统智慧管理 (9)3.5 绿色资源节能和环保,杆塔资源高效利用 (9)3.6 监测装置集成度高 (9)四、 系统主要内容 (10)4.1 监测方式和内容 (10)4.1.1 监测方式 (10)4.1.2 监测内容 (10)4.2 监测装置安装位置 (12)4.2.1 安装原则 (12)五、 系统技术方案 (13)5.1 系统结构图 (13)5.2 系统组成及运行环境 (14)5.2.1 监测装置 (14)5.2.2 系统软件 (14)5.2.3 运行环境 (15)5.3 主要技术参数 (15)5.4 系统特点 (16)5.4.1 监测装置特点 (16)5.4.2 综合分析软件特点 (17)5.5 监测系统通信、供电和运行方式 (18)5.5.1 通信方式 (18)5.5.2 供电方式 (18)5.5.3 运行方式 (18)一、系统概述1.1 必要性输电线路基本上都采用架空线路，由于线路架设在空中，需要承受自重、风 力、暴雨和冰雪等机械力的作用和风沙等有害气体的侵蚀,运行条件十分恶劣。

当输电线路经过沙漠地带、高盐土质区、采空区和山地滑坡区等不良地质区，在自然环境和外界条件的作用下，杆塔地基容易发生滑移、倾斜、开裂等现象，从而引起导致杆塔变形、倾斜、甚至倒塔断线。

杆塔倾斜造成杆塔导地线的不均衡受力，引起杆塔受力发生变化，造成电气安全距离不够，影响线路正常运行。

倒塔断线将使供电线路陷于瘫痪,严重影响人们的生产生活，造成巨大损失。

在杆塔倾斜现象发生发展的初期，巡线人员很难用肉眼观察到微小的变化。

目前迫切需要使用智能化的数据监测装置对输电线路杆塔倾斜进行在线监测与故障分析诊断，及早发现隐患，及时排除隐患，及时排除故障，以提高输电线路运行的可靠性。

XJGT-3000杆塔智能监测系统可以实时监测杆塔的倾斜、震动、雷击电流与极性、工频闪络、环境温湿度等，及时了解运行杆塔的安全、可靠状况，根据倾斜监测数据发展趋势，对超标杆塔倾斜状况及时进行多种方式预报警，指导检修和维护，提醒运行维护人员加固地基，防止倒塔事故发生。

1.2 项目意义XJGT-3000杆塔智能监测系统属于前沿技术，项目实施后，可从技术上保证电网的安全运行，也极大地提升了线路运行管理水平，为线路的巡视及状态检修开辟一条新的思路，有着巨大的经济效益和社会效益。

随着智能化电网的发展和业内大力的推广,输电线路智能监测系统处在逐步发展和升温阶段中，相信不久将会达到国内领先技术水平。

输电线路杆塔运行状态智能监测系统能够对高压输电线路运行中的杆塔运行状态及环境进行全天候的在线、实时有效地智能监测。

主要包括杆塔监测装置和后台综合分析软件两部分，系统通过对输电线路杆塔的倾斜、振动、雷击电流与极性、工频闪络、环境温湿度各种状态量进行测量和报告，将数据通过3G/GPRS/CDMA 等，方式传送到后台综合分析软件系统进行分析和决策，准确反映出输电线路当前的各种状态，使电力系统运行和管理人员把握线路运行的实际情况，帮助其进行决策和安全评估，对防止电网事故的发生具有重要意义。

为了消除杆塔安全隐患，避免出现倾斜、倒塌等危及通信安全的事件发生, 需要采用先进的技术和设备对杆塔进行实时的安全智能监测,同时为杆塔的集中维修整治提供基础参考依据。

1.3 经济效益分析1.3.1 直接经济效益XJGT-3000杆塔智能监测系统投运后，可以取得可观的经济效益和社会效益。

由于提高了电力设备运行的可靠性，实现了少停电、多供电,便于实现状态检修，减少因年度计划预试小修而造成的重复性停电；可以在不停电状态下，进行输电线路杆塔的监测。

一般情况下，每条输电线路每年可多供电量约数千万千瓦时，节约巡线的差旅、台班费约几十万元，若全面推广使用，效益难以估量。

1.3.2 间接经济效益采用XJGT-3000杆塔智能监测系统，能发现人工很难用肉眼观察到的杆塔倾斜微小变化，帮助运检部门及早发现隐患，及时排除故障，从而提高输电线路运行的可靠性。

1.3.3 提高人身和设备安全通过杆塔运行状态智能监测预警技术的实施减少了大量的停电检修和带电检修工作量，减少了发生人身事故的机率。

原来的巡视,需要人员定时到线路进行，且输电线路都在地质条件比较恶劣的地方，还有在天气条件比较恶劣的情况，工作人员很疲劳，在实际工作中,发生人身事故的险情在系统内时有发生。

采用杆塔运行环境智能监测预警技术减少了人员定时巡视的需要，对确保人身安全和设备安全十分有利。

XJGT-3000杆塔智能监测系统采用先进成熟的信号采集、控制网络通信等技术，结合光纤传感技术、电子测量技术、太阳能新能源技术、智能数据分析技术，对杆塔安全信息——如环境温湿度、双轴倾斜角度、雷击电流与频度、工频闪络、三轴振动加速度的实时监测并及时预警和报警。

系统兼具智能化、云模式、高精度等多重优势。

该监测系统既是专门为电力企业对小气候观测、流动气象观测哨、季节性生态监测等开发生产的多要素自动气象站，又能实时监测杆塔的倾斜、雷击电流及振幅频率等情况、及时了解运行杆塔的安全、可靠状况，根据监测数据发展趋势，对超标杆塔状况及时进行多种方式预报警，指导检修和维护，提醒运行维护人员加固地基，防止倒塔事故发生。

系统主要包括杆塔在线监测装置和后台综合分析软件两部分，系统通过对杆塔的各种状态量进行测量和报告，将数据通过3G/GPRS/CDMA 等方式传送到后台综合分析软件系统进行分析和决策，准确反映出杆塔当前的各种状态，使系统管理人员把握运行的实际情况,帮助其进行决策和安全评估，对防止杆塔事故的发生具有重要意义。

图 杆塔智能监测装置实物图3.1 自动数据采集和测量,杆塔状态实时掌控为实现无人值守,系统24小时无间断的采集被监测杆塔的运行状态，进行处理、存储和上报，并且可随时接收并响应监测中心的查询命令，通过监测模块对相应监测指标进行查询和向监测中心传送。

系统集无线通信、嵌入式系统、压缩、DSP 等多种先进技术于一身，用户可以通过各种途径查看现场的实时信息，无论用户身处何方，都可以随时随地获取现场信息。


3.2 核心数据收集和分析,杆塔安全时刻保障由于大风、地震等外力因素，近年来安全事故频发，系统监测杆塔的倾斜度变化，根据通信工程验收规范，考虑风荷载等外力的作用下，当杆塔的倾斜度超过预设门限值时，系统会立即产生报警信号。

监测杆塔塔基的不均匀沉降情况,当不均匀沉降值超过预设门限值时,系统会立即产生报警信号。

3.3 安全报警全过程覆盖,维护人员省时省心作为运行维护的好帮手，系统采取分级报警的方式，及时在监测中心维护管理终端上发出分级报警信号，具有多地点、多事件的并发报警功能。

在维护终端界面固定区域明显标示出报警信息，以声光报警的方式提示值班人员。

同时可根据杆塔的运行情况及相关监测数据，综合历史监测数据，分析出杆塔的健康状态并准确的判断对输电线路的影响及危害程度，为运行维护提供预警信息。

3.4 数据云端建模和分析,杆塔系统智慧管理作为智慧电网的组成部分,系统具有根据报警时间、报警地点、报警类型、 报警等级等对历史数据进行多条件查询、统计分析的功能。

可按照单个杆塔、多个杆塔等多种组合方式生成监测数据的日、月、年统计报表和变化曲线。

监测设备可以通过授权用户进行远程控制、管理、维护，无需人员到现场设置，节约时间和运输成本。

且配置方法简单，无须记忆复杂的操作方法或指令。

杆塔安全监测系统建立在 3G/GPRS/CDMA 无线通信平台上，监测设备具备在恶劣环境(狂风、暴雨、冰雪)下持续正常工作的能力，整机可长时间连续工作(≥10000小时)，比传统有线监控成本造价低，技术更先进，且技术延续性和升级性更强。

3.5 绿色资源节能和环保,杆塔资源高效利用为共建绿色电网，系统采用太阳能电池供电的方式。

配置的太阳能板在天气晴好的时候存储电量，可以保证即使在阴雨天气也能为系统提供足够的电能，节能高效，可持续性好。


3.6 监测装置集成度高具有体积小、精度高、安装方便、功能完备等优势，可对杆塔进行全天候实时的安全智能监测，可有效地保障杆塔安全，提高电网杆塔资产的信息化管理水平。

四、系统主要内容4.1 监测方式和内容4.1.1 监测方式杆塔监测装置安装在杆塔的立柱及横担上，保证与其它监测仪的监测点处于同一现场，实现对杆塔运行状态的实时在线监测、预警与分析决策。

4.1.2 监测内容(1) 双轴倾斜角度杆塔安全运行是电网正常运行的重要保障，一旦出现杆塔事故，将对工农业生产、居民生活造成极大的影响。

在各类杆塔安全事故中，多数都和杆塔的倒塌有关。

杆塔倾斜的成因很多，除了大风、洪水、地质灾害外,还和施工质量不过关、地基不均匀沉降、甚至是意外冲撞等，都可能导致杆塔的倾斜。

由于杆塔覆盖范围极广，而且数量众多的杆塔位于城市周边、山地、河流等自然环境更为复杂的区域，靠人力来完成对数量庞大的杆塔巡检工作效率低下，因此有必要建立起成套设备的在线监测，重点针对杆塔的工况进行监测，对杆塔正常工作关系密切的倾斜等工况进行在线监测，为杆塔的安全运行提供帮助。

该系统通过双轴倾角监测，对雨水导致杆塔基础塌陷、外力导致杆塔倾斜做出早期的报警，为及时解决倒塔故障的发生争取时间。

(2) 雷击电流与频度对雷击电流的实时监测，可为雷电防护及雷击事故分析提供极有价值的科学依据。

目前，在雷电防护及监测领域内，尚无实用化的雷电流监测记录装置。

杆塔监测系统,具有实用价值的数字化雷电流监测记录装置，可用于实时监测流过安装在建筑物上的避雷装置的直击雷电电流或作用在用户供电装置上的感应雷电电流。

当有雷电电流出现时，装置可记录雷电流出现的时间，强度和极性，出现一次记录一次。

该系统通过对雷击电流幅值、极性和雷击频度的监测，为防治雷击危害，尤其是二次感应雷的危害提供解决依据。

(3) 三轴振动加速度为确保杆塔的安全可靠，除考虑以上因素外，掌握杆塔的风载、地震及突发性外部机械碰撞等冲击荷载作用下的动态特性也是非常必要的，特别是冲击荷载引起的振动失稳，是造成倒塔事故的重要原因，这就要求对可能导致振动失稳的各类冲击因为进行有效的实时监测。

该系统通过对杆塔三轴振动加速度的监测，对地震、台风、建筑机械碰撞等外力破坏提供准确的事件报警和严重性评估。