输电线路杆塔倾斜在线监测研究及应用

度，测量参数范围为：一 ３ Ｏ 度～＋ ３ Ｏ 度，分辨
率０ ． ０ ０ ２ 度 ，单极５ 伏 供 电，功耗约为 ６ 毫 安。 其他 关 于倾斜 监 测 的系统 设计 下 文将 予 以详 述。 ４ ． 杆塔 倾斜监测 系统硬 件总体构 架 这 里 所 述 的 硬 件 是 指 前 端 数 据 采 集 部 分 、前端 数 据处 理 部分和 数据 传输 部 分 。 由 于 杆塔倾 斜 传感 器 的安装 位 置都 是位 于杆 塔 顶部 ，因此 需要使 用无线 通信手 段 ，选 用Ｇ Ｓ Ｍ 通 信方 式 ，减 少空 间距 离带 来 的干扰 。但 由 于 输 电线路 上 的杆塔 数 量庞 大 ，为每 个杆 塔 都配 置相应 的Ｇ Ｓ Ｍ 模 块将 极大 的增 加成本 。为 降 低成 本但 又 不影 响实 际功 能 的前提 下 ，采 用Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 短 距 离无 线数 据传 输技 术 。Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 是 基于 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ ８ ０ ２ ． １ ５ ． ４ 无 线标 准 研制 开发 的有 关 组 网 、安 全 和应 用软 件方 面 的通 信技 术 ， 具 有模 块功 耗 低 、简单 易用 、 成本 低 、通信 可 靠 稳 定等 特 点 ， 可 满 足 杆 塔 间 的通 信 需 要 。杆 塔之 间 采用 Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 通 信 ，而 杆塔 和控 制 室之 间采用Ｇ Ｓ Ｍ 通信 ，以达 到降低成 本 的 目 的。系统硬 件总体 构架如 图１ 所示 ：
１ ． 概述
器 等；
电 网 安 全 运 行 是 社 会 正 常运 转 的 重 要 保 障 ，一 旦 出现 电 网事 故 ， 将对 工 农 业 生 产 、居 民生 活造 成极 大 的影 响 。在各 类 电网 安 全事 故 中， 多数 都和输 电线路 的倒 塔 、断 线 等有 关 。输 电杆塔 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 。 由于输 电 网 络 覆 盖范 围极广 ，而且 数量 众 多 的输 电线路 杆 塔位 于 城市 周边 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 的输 电线 路杆 塔 、线路 的巡 检 工作 效率 低 下 ，因 此有 必要 建立 起成 套输 电设备 的在 线 监 测 ，重点 针对 输 电线 路杆塔 的工况 进行 监测 ，对 杆塔 正 常工作 关 系密 切 的倾斜 、震 动 、覆冰 等工 况进 行在 线 监测 ，为 输 电线路 的安 全运 行提 供 帮助 。本 文将 针对 输 电杆塔 运 行 工况 中 的倾斜 在 线监 测为 对 象来展 开研 究。 ２ ． 输电线 路杆塔监 测概况 输 电线 路 杆 塔 监 测 ， 从 原 理 上 是 通 过 在输 电杆 塔 以及 其他 附属 电力 设备 上 安装传 感器 来获 取杆 塔 运行 工况 状态 ，通 过对 这 些 监测 量 的整合 分 析 ，来对 输 电杆塔 的运 行 工 况 、潜在 故障 、安全等 级等进行评 估 。 发达 国家对 输 电设备 工况 的在 线 监测 开 展得 比较 早 ，建 成 的监测 系统 也 较为 完善 。 国 内在这 方 面 的工作 一般 都是 在 事故 发生 后 才进 行检 修 ，定 期检 修和 在线 状 态监 测还 处 于 探 索 阶 段 。尤 其 是 针 对 输 电 线路 杆塔 的 状态 在 线监 测 ，是在 ２ ０ ０ ８ 年 南方 冰冻 灾害 后 才 引起 了足 够 的重视 ，并通过 国内一 些 电力 研 究机 构努 力 ， 已经 取得 了初 步 成果 ，在 部 分 电 网建立 了泄 露 电流监 测 系统 、输 电容 量 监测 系 统 、视频 远程 监控 系 统等 在线 监测 系 统。 ３ ． 输 电杆塔 状态监测 系统组成 从监 测数据 的 完整 性角 度看 ，对 输 电杆 塔 的状 态 监测 需要 对杆 塔受 迫振 动 、倾斜 状 况 、杆 塔周 围 气象 数据 、 电缆温 度 、塔基 应 力 应变 等 数据 进行 全方 位 的监测 。而 这 些监 测 数据 的 获取 ，都 需要 在杆 塔或 其 附属 设备 上 加装 传 感器 ，并 在输 电杆 塔监 测 区域 安装 现 场 中心 基站 ，各 类监 测数 据通 过通 信模 块 将 数据 汇 总并传 输 至 电网监 控 中心 ，通过 在 各 类 专业 分析 软件 来评 估监 测数 据 ，寻 找可 能 存在 的 安全 隐患 ， 并进行 预 警， 从而保 障 电力系统 的安全运行 。 从系 统组 成 的角度 看 ，监测 系 统 由如 下 部 分几个层 次构成 ： ① 传 感器 层含 塔 身倾斜 传 感器 、塔 基 电 阻应变 片 、塔 身震 动传 感 器 、塔身 气 象传感
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学 熏 一 －
输 电线 路 杆 塔倾 斜 在 线 监 测 研 究及 应 பைடு நூலகம்
国网河南省电力公 司周 口供 电公 司 史宏伟 刘益初 刘守明 张 洋 国网山东省 电力公 司德 州供 电公 司 刘 鹏
【 摘要 】本文探讨 了输电线路杆塔倾斜监测 １ ＂ ３ 题 ，从监测系统的组成，硬 件系统的构造设计等角度 ，探讨 了监测系统的组成，以及相关的硬 件选型等。重点针对输 电线路 杆塔在线监测系统的总体构架 、前端数据处理部分硬件设计 选型，数据传 输部分的硬件设计选型进行 了研究。 【 关键 词】输电线路 ；杆塔 ；倾斜在 线监测
② 数据采 集层数据采 集卡板 ： ③ 无线传 输层 ； ④ 现场 区域中心 基站 ： ⑤ 电网监 控中心 客户端 。 鉴于 本文 的研 究对 象 为输 电杆 塔 的倾斜 监 测 ， 因此这 里 只对杆 塔 倾斜传 感 器 的安 装 布 置 参数 做必 要说 明：传 感器 型号 为 高精 度 双 轴倾 角传感 器Ｓ Ｃ Ａ Ｉ Ｏ Ｏ Ｔ ，将倾 斜传 感器安 装 在 杆 塔顶 部 ， 当塔 身 发生 倾斜 时将 导致 传 感 器输 出信 号 的改变 ，从而 获取 杆塔 的倾 斜 角