电网在线智能监测

2024-07-31

电网在线智能监测（精选十篇）

电网在线智能监测篇1

与西方发达国家相比, 我国智能化设备建设起步较晚, 我国传统电网在供电过程中需要用到大量的供电电缆, 建设成本较高, 而且在进行线路维护以及线路维修时较为复杂, 影响着现代化变电站的工作效率。

2 高电压设备在线检测技术概述

现代高电压设备在线监测系统在使用的过程中, 主要包括信号的感应、采集、传输以及分析四个阶段, 实现对设备运行状态的实时监测, 各组块都发挥着重要的作用。就目前我国高电压设备在线检测技术的发展现状而言, 主要包括一些几种在线监测装置设备:

3 智能电网高压设备在线监测技术的原理及应用

高压设备在线监测系统主要是借助各级设备之间的相互配合, 并做好设备运行状态数据的记录工作, 利用后台数据处理和分析设备, 对各高电压设备的运行状态进行综合的评估, 下面就简要概述下不同功能设备在线监测技术的内容及作用。

3.1 变压器设备的在线监测

对于高电压设备使用过程中的变压器在线监测工作, 其主要包含对变压器油内溶解气体类型及数量的监测、对局部放电现象的实时监控。

其一, 对气体溶解的监测。当变压器在短时间内发生绝缘故障时, 变压器油中就会分解产生一部分气体, 主要包括氢气、一氧化碳以及二氧化碳等, 这些气体能够溶解在油中。而变压器油中溶解气体分析技术 (D G A) 是利用色谱监测及分析的原理, 即通过对绝缘油进行整体的色谱监测分析工作, 与理论色谱值或图像进行对比, 判断油中溶解气体的类型和数量, 进而分析出变压器的实际运行状态, 实现在线实时监测的目的。

目前使用到的溶解气体分析技术系统模型如图1所示, 其在应用过程中主要具有方便、快捷、廉价、高效的优势, 而且能够有效填补传统监测系统监测周期较长的缺点, 在短时间内实现对高电压设备运行状态的在线监测。

其二, 局部放电在线监测技术。对于局部放电的监测, 主要是通过对局部放电过程中产生的一些现象进行监测、分析。具体来讲, 局部放电过程往往伴随着电荷数量的变化, 并伴随着一些发光、发热、电磁辐射等现象的产生, 因此可以通过电气测量和非电测量的方式, 还可以利用超高频法实现对局部放电现象的判断。

高频段法的优势在于不易受到外界干扰源的影响, 能够有效避开监测现场的大多数电气干扰。

3.2 电容型设备在线监测

现代智能电网高电压设备主要涉及到电压、电流互感器等设备, 因此其绝缘性能的好坏直接影响到整个电网的安全稳定运行, 对电容型设备绝缘性能的实时监测具有重要的作用。电容型设备的监测工作是对电容型设备的电容量进行检测, 并对检测到的电容量数据进行分析, 判断整个设备的实际运行状况, 这种监测技术相对而言便于操作、易于实现、比较稳定。

3.3 避雷器在线监测

高电压设备的避雷器在运行过程中其阀片会直接受到工频电压的冲击, 一直有电流通过, 加之外界环境的影响, 长期使用会引起阀片的老化, 影响避雷器的正常使用。对避雷器的在线监测主要包括两方面内容:

其一, 泄露电流监测。这种方法主要是通过检测避雷器泄露全电流和阻性电流两个参数, 在正常运行的状态下, 阻性主要占到全电流的10%到20%, 当阀片出现老化或故障时, 其阻性电流会出现明显的提升, 这将作为监测避雷器正常运行的重要依据。

其二, 动作次数指标的监测。一般来讲, 避雷器在正常工作运行的状态下, 此时流过计数器的电流较小, 表明其未发生动作;当出现雷电天气时, 此时流过计数器的电压会迅速增加, 电流就会急剧增加, 此时计数器就会发生动作记录放电次数。

3.4 地理信息系统在线监测

目前使用到的地理信息系统主要是对局部放电、气压等指标的检测。局部放电会伴随着内部缺陷产生电脉冲、超声波、电磁辐射等等, 相应的就会出现电脉冲检测法、超声波检测法以及超高频检测法等对其实现实时在线监测。

4 总结

随着我国科学技术水平的不断提升, 我国智能电网的自动化程度也有所提升, 越来越多的尖端设备被应用到高压设备在线监测工作中, 更加有利于相关部门做好电网保护的优化工作, 保证我国智能电网的安全稳定运行。

参考文献

[1]拉贵, 扎西曲达, 尼玛石达等.高电压设备在线监测技术在智能电网中的研究与实施[J].四川电力技术, 2012.

[2]丁祥.高压设备在线监测技术在智能电网中的应用[J].民营科技, 2014.

电网在线智能监测篇2

一、项目背景及意义

随着城市化的进展，城市的中水的生产及利用越来越快，中水被广泛利用于，城市绿化、城市清洁喷洒、城市景观蓄水、车辆清洁等行业。因此，在城市中，分布着与自来水、排污水管道并行的中水管道。中水作为水资源之一，也需要有偿提供，城市中水销售终端一般具备如下特点：终端安装在户外交通便利地方、IC卡记账自助型终端，太阳能供电，图像监控，在线式无线通讯方式。

二、终端工作原理

如图所示，终端的供电系统，由太阳能支持，在中水管道上，安装受IC卡控制的电磁阀门及流量计，将其连接至IC控制终端，该终端连接至HX-SJ/GPRS-P无线GPRS智能在线数据传输终端，所有销售数据、设备数据均通过无线GPRS通道传输至中控室，现场所有场景过程，均通过3G网络，将图像传输至中控室。

三、系统特点 1． 2． 3． 4． 5． 6．太阳能供电，绿色环保，不受有线供电线路限制。IC卡售水，方便用水单位，插卡售水，拔卡记账。无线GPRS实时监测，设备数据、取水数据及时上传。无线3G网络图像监控，现场活动一目了然。无线远程遥控，应急时刻，可切断水源。

电网在线智能监测篇3

关键词：物联网技术；智能电网；输变电设备；在线检测；应用

中图分类号：TM76；TP391 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）32-0031-02

物聯网，是顺应时代发展潮流的重要产物，积极应用了现代网络技术，将物品和互联网进行有效的连接和交流。智能电网输变电设备对于整体的电力运行工作具有十分重要的影响。智能电网输变电设备在线监测中积极运用物联网技术，能充分发挥现代科学技术的优势，促进输变电设备的正常运行。

1 物联网技术的关键性技术

物联网技术在实际运用过程中，最为关键的技术主要有4个方面。

1.1 信息感知技术

这个技术主要是用来感知相关事物的具体情况的，物联网在实际使用的时候，主要应用的识别技术是射频识别和条形码、二维码的识别方式。信息感知技术重要的组成部分之一是无线传感网络。

1.2 信息传输和组网技术

这项技术在应用过程中主要是用来进行数据的传输的，当前通常使用的网络形式有3G/LTE/WPAN等无线通信协议、光纤传感网以及电力线载波通信等。

1.3 信息安全技术

网络技术在实际的应用时，都会面临着如何更好维护信息安全方面的问题，积极采用有效的信息安全技术，才能够全面有效的促进网络技术的应用。物联网技术在实际应用时也会面临这方面的困扰，对信息安全技术进行全面的开发和应用，才能够保证物联网技术相关作用的充分发挥。

1.4 嵌入式技术

嵌入式技术在物联网技术的运用中能够发挥较大的作用[1]。

2 智能电网输变电设备在线监测的相关情况

智能电网中输变电设备在实际运用的过程中，需要进行相应的监测，才能够有效保证电网供电和配电工作的顺利进行。对智能电网输变电设备的在线监测情况进行全面细致的分析和说明，能够促进智能电网输变电设备的运行保持更加良好的状态。

2.1 智能电网输变电设备在线进行监测的应用目标

智能电网的输变电设备在实际进行监测的时候，有着较为细致的监测目标。配电网络在进行监测的时候，主要是针对实时监测和远方遥控两方面。智能电网输变电设备的监测，主要是为了对该项设备的实时运行状况进行全面的掌控，及时发现设备运行过程中出现的一些问题和故障，从而通知相关人员采用有效措施予以解决。通过对智能电网输变电设备进行在线监测，还能够发现配电网络实际运行的问题和故障，针对故障出现的相关信息和数据进行收集、分析和整理，从而为设备的维护提供良好的前提条件[2]。

2.2 智能电网输变电设备在线监测中的常用技术

智能电网输变电设备在进行在线监测的过程中，常用的技术主要有配电线载波通信技术和无限专网技术以及太网无源光网络技术等方面，这些技术在智能电网输变电设备的实际运用过程中能够发挥有效作用。同时，配电线载波通信技术，能够对信息进行全面有效的收集和感知，从而对配电终端和配电主站之间的通信情况起到良好的促进作用，从而实现高效率的远程监测目标[3]。

2.3 智能电网输变电设备在线监测的解决方案

智能电网输配电设备在线监测，能够对输配电设备中存在的一些问题进行有效的解决。智能电网在线监测技术人员，在进行解决方案的设计过程中，需要对智能电网输变电设备在线监测中的优点和不足进行全面分析和评估，从而提高数据插入的安全性和便利性。技术人员需要对智能电网输变电监测过程中光缆铺设问题和配电线载波通信不稳定的情况进行充分考虑[4]。

3 物联网技术在智能电网输变电设备在线监测中的应用

3.1 物联网技术在智能电网输电设备状态下进行在线监测

智能电网的输电设备使用物联网技术进行在线监测，是物联网技术众多作用中的一个重要表现。物联网技术能够对输电线路运行过程中的相关情况进行全面有效的感知，同时还能够不断提高监测的能力，在众多的环境条件下都能够被积极应用，比如说导线在出现垂弧、舞动以及风偏的状态下进行监测。

通过对互联网技术进行充分有效的应用，能够对输电设备的全过程进行观测，同时还能够针对其中出现的风险进行及时有效的预警。物联网技术在对输电设备进行在线监测的时候，还能够积极利用无源光波导传感器对导线受到污染的情况进行监测，同时还能够使用视频传感技术对线路的杆塔倾斜问题进行监控和管理。当输电设备相关线路出现故障的时候，还能够及时使用物联网技术对故障的具体位置进行确定，并提供出良好的自动诊断策略[5]。物联网技术中通用的EPC编码结构情况，见表1。

3.2 物联网技术在智能电网变电设备状态下进行在线监测

物联网技术不仅能够对智能电网输电情况进行在线监测，同时还能够对其变电情况进行监测，并且物联网技术在智能电网变电状态下在线监测的应用情况更加广泛。智能变电站能够对物联网技术进行有效的应用，主要对变电站的安全性进行全方位的监测，并且对变电站的调度指挥情况进行有效的优化，从而有效促进变电站朝着智能化的方向发展。积极应用了物联网技术的在线监测，能够使用具有高灵敏度的无线传感器，这样能对运行设备的相关信息进行全面采集，并通过相应的网络信息处理系统进行整理和分析。无线网络在智能电网变电设备在线监测中应用物联网技术方面具有十分重要的意义和作用，通过网络，能够真实反映出变电设备运行状态中的特征量，为做好变电设备运行状态综合诊断和评估工作提供良好的前提条件[6]。变电设备在线监测物联网的结构示意情况，如图1所示。

4 结语

物联网技术在当前社会发展中占据十分重要的地位，广泛存在于人们的生产生活中，促进社会经济发展，便利人们生活。物联网技术的关键性技术主要包括信息感知技术、信息传输和组网技术、信息安全技术以及嵌入式技术4个方面。在对智能电网输变电设备在线监测的相关情况进行分析的时候，需要从应用目标、常用技术和解决方案入手，物联网技术在智能电网输变电设备在线监测中的应用主要体现在输电状态下的在线监测和变电状态下的在线监测。

参考文献：

[1] 戴文，阮羚，丁坚勇，等.物联网技术在智能电网输变电设备在线监测中的应用[J].湖北电力，2013，37（6）：8-10

[2] 曹一家，何杰，黄小庆，等.物联网技术在输变电设备状态监测中的应用 [J].电力科学与技术学报，2012，27（9）：16-27

[3] 沈鑫，曹敏，薛武，等.基于物联网技术的输变电设备智能在线监测研究及应用[J].南方电网技术，2016，10（1）：32-41

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[5] 王少华，胡文堂，梅冰笑，等.浙江电网输变电设备智能化及状态检修体系[J].高压电器，2013，49（4）：8-13

电网在线智能监测篇4

关键词：网络舆情,监测,预警

0 引言

近年来, 随着“人人都有麦克风、人人都是微媒体”的时代到来, 网络舆情作为一个新兴社会现象, 成为社会各界综合反映公司企业管理、优质服务、安全生产、依法治企等工作成效的重要媒介, 同时也成为影响公司品牌建设水平、展现公司承担社会责任的重要评价指标[1]。

目前, 国网甘肃省电力公司所属各单位均已开展舆情管控工作, 然而, 因为人员编制的问题, 大部分单位舆情管理人员为兼职工作、劳动量大、工作效率不高。通过电网企业网络舆情在线智能监测系统的设计与应用, 有效减轻舆情管理人员的工作量, 抢占舆情管控时机, 及时开展危机公关, 有效维护公司品牌形象, 提升公司品牌建设和品牌维护工作水平。

1 系统设计

1.1 系统总体架构

电网企业网络舆情在线智能监测系统的架构是在一个通用的搜索引擎基础上扩展而成的, 同时体现了网络舆情在线智能监测系统与通用搜索引擎系统的关系。系统总体架构如图1所示。其中, 黄色部分是该系统区别于普通搜索引擎的重要组成部分。

1.2 技术路线

电网企业网络舆情在线智能监测系统包括舆情监测、舆情预警、舆情分析和舆情报告4部分应用功能, 这不仅是直接面向用户的独立的功能部分, 同时, 互相之间也存在调用等依赖关系, 如舆情分析是一个直接面向用户的应用, 同时也是舆情报告的输入者、舆情预警和监测的驱动者。

电网企业网络舆情在线智能监测系统以统一的用户接口, 向用户提供多种方式的应用, 除了传统的基于浏览器的检索和浏览, 还包括以电子邮件、短信和其他方式向用户提供消息、提醒、预警、跟踪等信息服务。

1.2.1 基于自然语言处理技术的技术结构

自然语言处理技术是电网企业网络舆情在线智能监测系统中最主要的技术手段和研究重点。基于自然语言处理技术的舆情监测分析, 主要通过集成文本自动聚类[2]、自动分类、自动摘要和自动标引等技术, 实现从“文档”到“舆情”的生成、更新、特征标注、属性计算等任务, 并在此基础上, 利用舆情评价模型, 实现与上层舆情应用的交互。

1.2.2 基于统计分析技术的技术结构

统计分析是舆情监测分析不可缺少的方法之一, 具有许多自然语言分析所不具备的优点。统计分析的前提是文档数据的结构化, 即“信息提取”。

信息提取[3]就是从网页中提取所需要的数据。信息提取有多种研究方向, 如面向数据密集型网站的数据提取、面向固定格式超文本标记语言 (Hyper Text Mark-up Language, HTML) 的数据集成、面向特定类别网页的页面集成等。

电网企业网络舆情在线智能监测系统信息提取的特点如下。

1) 自动学习。对一个新的文档 (或者新的文档类型) , 能够自动进行学习并生成对该类型网页的数据提取方案。

2) 良好的适应能力。即生成的数据提取方案具有良好的适应变化的能力和容错能力 (因为很多网页并不规范, 但浏览器都能容忍) 。

3) 自动适配。即对一个新的网页 (或URL) 能够自动决定该采用已有的哪个方案来提取数据, 如果找不到正确的方案, 则应提交学习并生成相应的方案。

4) 跨文档。有时一组数据并不在一个文档中, 如论坛的一个线索可能由几十页甚至上百页组成, 中间通过“上一页”、“下一页”等方式来衔接, 信息提取方案需要将多页的内容按照一个整体来提取, 而不是简单地按文档归入不同的单元。

5) 可监控。即能够自动发现提取方案执行的进展情况, 特别是执行过程中的错误, 如某个提取方案因学习不充分而不能正确提取该类型下的某写文档时, 需要及时将有关信息告知相关模块或相关操作人员, 以便采用继续学习、增加方案等手段来解决。

6) 可管理。数据提取方案的产生、运行、替换、修改等, 均可接受人工干预, 同时, 数据提取方案中, 提取数据和结构化数据存储 (这里是关系型数据库) 之间的数据映射、数据更新等方案, 都是可配置的。

1.2.3 舆情分析技术结构

舆情分析的主要任务是在舆情文档库和舆情成果数据库的基础上, 通过一定的分析技术和过程, 发现舆情的特征、规律、因果等, 并进一步对未来作出预测。舆情分析技术架构如图2所示。

舆情分析的核心技术是复杂多重关联分析技术和事件时空发展路径分析。

1) 复杂多重关联分析技术是在海量文档和舆情成果数据的基础上, 寻找特定的规则, 这些规则可以被认为是“规律”。本系统提供的规律性发现可以是:基于原始文档的;基于舆情分类体系的;基于特征标引的;基于涉众标引 (或者实体标引) 的。然后, 可能根据这些规则, 对特定的指标进行预测。

2) 事件时空发展路径分析是在舆情成果数据的基础上, 进行时间相关分析、空间相关分析和涉众相关分析。其中舆情成果数据可能包括舆情分类体系、舆情的实体标引或涉众标引结果、舆情的特征标引结果等。时间相关分析, 即时间序列分析是时空发展路径的时间维度的展示和分析;空间相关分析是时空发展路径的空间维度的展示和分析;涉众相关分析则是按照不同的参与者标引, 从特定涉众的角度观察和分析事件的时空发展变化情况。所有这些分析, 都可以看作是对事件因果关系的一种“拟合”或者“启示”, 有助于分析人员寻找事件发生和发展的内在逻辑, 从而预测未来发展, 或者为当前和未来的应对提供参考。

1.3 关键技术

1.3.1 访问穿透

访问穿透是对普通搜索引擎中的“下载器”的扩展, 即其除了具备普通下载器的功能 (根据URL描述, 实现对目标资源的访问, 并完整下载该地址所代表的资源内容) 外, 还需要增加访问穿透方面的功能。

访问穿透在不改变宏观网络环境的条件 (如网络基础运营商的网站过滤、关键词拦截等) 下, 实现对互联网上尽可能多的网站的访问。主要解决的问题包括:突破网络基础运营商对特定站点或特定文档的访问限制;满足目标网站部署的访问控制系统的要求, 实现对有用信息的访问, 如对需要注册和登录的网站进行注册和登录;规避反搜索引擎 (或者“反爬虫”) 技术的限制, 实现对尽可能多的互联网信息的自动访问和下载。

1.3.2 网站监控策略

网站监控策略是一种URL遍历和注入的策略管理机制。与普通搜索引擎不同的是, 舆情监测并不要求完整包含互联网上的所有信息, 但对于特定的网站, 则不仅要求“全面”, 而且要求“快速”, 如专业搜索引擎对普通网站更新的响应时间可能是若干小时或者数日, 而舆情监测要求对特定网站更新的反应时间是分钟级的。

1.3.3 信息提取

信息提取[4]也叫“信息抽取”, 这里特指面向HTML半结构化文档的信息提取。

基于自然语言处理技术的文本分析方法, 不能满足所有的舆情分析要求, 因此, 应将半结构化的HTML文档结构化, 采用传统的数据分析方法, 是舆情分析的重要手段之一。针对不同类型的网页, 数据提取的结构是不同的, 如新闻类网页提取标题、作者、发表时间、发表机构等, 而论坛上的发帖则将一个Thread的每一个发帖进行单独的处理和存储, 包括作者、发表时间、在Thread中的位置、被回复的发帖、浏览量等。

1.3.4 结构化文档数据库

结构化文档[5]是信息提取后的数据存储, 与普通数据库存储不同的是, 对每个信息项都进行了单独的分词和索引处理, 以便全文检索和后期的文本分析技术能够按照信息项进行引用。依照信息提取中的分类, 结构化文档数据库可能包含新闻库、论坛库、博客库等多种不同子库。

1.3.5 舆情监测、评价分析、预警模型

舆情监测、评价分析 (主要是针对结构化数据的分析) 和预警模型等, 都需要一种能够适应千变万化的网站, 因此, 需要以一种“可配置”或者“可定制”的形式提供, 因此, 本架构中将其作为数据存储的一部分, 以期实现相关模型的“参数化”。

2 系统功能

系统包括舆情展现、舆情汇总、数据中心、预警推送、舆情专题、咨询分析、工具箱、业务配置、系统管理九大板块。

1) 舆情展现:舆情每日信息展现, 包括正负面及与预警信息滚动播报, 热点墙、热点信息趋势图表和分布图表。

2) 舆情汇总:按监测目标平台分类展现新闻网站、电子刊物、视频网站、论坛、贴吧、微博、博客、社区、虚拟空间等相关舆情信息内容体现, 并提供目标信息加入简报、加入溯源、加入收藏等研判功能。

3) 数据中心:包含所有监测目标信息实时采集。

4) 预警推送:预警信息现在浏览、编辑、推送, 推送历史和新推送建立, 舆情简报浏览。

5) 舆情专题:舆情定点专题设置、浏览、编辑、分析板块。

6) 咨询分析:所有舆情相关信息分维度统计、分析、图表展现、数据导出、溯源、热门发帖人活动轨迹等。

7) 工具箱:IP查询、收藏夹、微博在线回复。

8) 业务配置:系统所有监测目标、业务关键词、、负面关键词、屏蔽网站、屏蔽关键词配置板块。

9) 系统管理:系统运维管理板块, 包括用户管理、日志管理、首页定制、网站分类、数据维护、爬虫管理、预警管理、公参管理等。

3 系统应用

国网甘肃省电力公司网络舆情在线智能监测系统的建设实施历经了系统调研、设计开发、构建部署、用户培训和上线试运行等阶段, 最终成功上线运行。目前系统运行稳定, 各功能模块应用情况良好。

截至目前, 该系统实现了虚拟社区类、网络贴吧类、人民网领导留言、报纸杂志类、博客站点类、网络论坛类、新闻媒体类等104个网站/栏目的定向, 对94组关键词进行了更新采集, 监测传统媒体及新兴媒体类型共计21 857条舆情信息, 其中正面2 710条, 负面4 686条, 中性14 464条, 并实现了共计932条的预警推送。

该系统的运行, 提高了电网企业网络舆情监测及预警的管理水平, 有效减少了工作人员的劳动强度, 提高了工作效率, 取得了良好的经济效益, 系统实施产生的实际效果对比见表1所列。同时, 本系统具有很强的实用性和可移植性, 在电力行业相关部门中具有较高的应用推广价值。

4 结语

电网企业网络舆情在线智能监测系统对舆情进行甄别分类, 对舆情影响程度和级别进行自动定位, 大大减轻了舆情搜集及应对工作量, 降低劳动力成本, 提高工作效率, 更好地开展舆情管控工作, 为提升公司品牌建设和品牌维护水平起到积极的作用。

参考文献

[1]李勇, 刘站东.面向网络舆情分析系统的本体应用[J].西安石油大学学报, 2014, 29 (1) :94–97.

[2]王春龙, 张敬旭.基于LDA的改进K-means算法在文本聚类中的应用[J].计算机应用, 2014, 34 (1) :249–254.WANG Chun-long, ZHANG Jing-xu.Improved K-mains algorithm based on latent dirichlet allocation for text clustering[J].Journal of Computer Applications, 2014, 34 (1) :249–254.

[3]陈桂鸿, 曹树金, 陈忆金.网络舆情信息提取与预处理研究[J].图书情报知识, 2011 (6) :50–54.CHEN Gui-hong, CAO Shu-jin, CHEN Yi-jin.A study on information extraction and preprocessing of online public opinion[J].Document, Information&Knowledge, 2011 (6) :50–54.

[4]戴媛, 程学旗.面向网络舆情分析的实用关键技术概述[J].信息网络安全, 2008 (6) :62–65.

城市污水排放在线智能监测技术探索篇5

关键词：污水监测无线传感网（　WSN） CJRPS 在线监测

水环境保护问题是关系到人类生存和可持续发展的全球战略性问题。近年来，各国政府都加大了对水污染防治与水环境监测研发的投入。随着无线技术、有线技术以及新型传感技术的高速发展，污水排放监测系统正向着自动化、实时化、智能化、无线化、低功耗等方向发展。

无线传感网技术（　Wireless　Sensor　Network，　WSN）应用于城市污水环境监测中，采用水质传感采集技术和视频网像智能水质监测分析技术采集水质数据，将一个区域内的各水质传感采集节点用无线通信传输技术组织成无线传感网，无线传感网再通过无线网关接入In-ternet。水质参数数据经无线传感网和Internet汇入远程数据监控中心。这样在传统污水监测系统的基础上，几乎不需要做任何改动，就可以实现对城市生活污水排放区域的有效监测，同时生产、施工和维护的成本也较低。

水质视频监控部分的视频采集部分通过先进的激光红外摄像技术的全天候监控，通过RS485接口接收来自控制平台的命令控制，控制命令为一系列的ASC码，可以调整摄像机的焦距和云台的转动。采用最先进的数字压缩技术（MPEC-4），接人嵌入式硬盘，实现对实时图像的显示、存储、回放及远距离传输。其关键技术是以下几点：

一、水质测定指标参数

当污染物进入水体后，若其含量超过了水体自身的白净能力，使得水质的物理、化学或生物性质、组成发生变化，从而会大大降低水体的使用价值和使用功能，进而影响人类的生存。污染物来源主要有：工业污水、生活污水及农业污水。通常采用水质指标的好坏来衡量水体被污染的程度。水质测定指标项目繁多，可以分为三大类：

1.物理性水质指标，如水温度、色度、浑浊度、透明度、总同体、可见同体、电导率等。

2.化学性水质指标，包括一般的化学性水质指标（如pH值）、氧平衡的水质指标，有毒的化学水质指标。

3.生物学水质指标，包括细菌总数、总犬肠菌群数、各种病原菌、病毒等。

二、基于视频网像的污水浊度、色度智能分析技术

水质参数大致可分为物理和化学两类，如浊度是物理参数，pH值是化学参数。已有的物理测定包括浊度（目视比浊法、分光光度法、浊度仪法等）和色度（铂钴比色法、稀释倍数法等）的测定方法。它们的特点是人工采集水样后离线测试，实时性和效率不高。

为此我们提出了基于视频图像的污水浊度，色度智能分析技术：

被污染水体具有独特的有别于清洁水体的光谱特征，这些光谱特征体现在其对特定波长的光的吸收或反射，而且这些光谱特征能够为视频图像所捕获并在视频图像中体现出来。如当水体出现富营养化时，浮游植物中的叶绿素对近红外波段具有明显的“陡坡效应”，故而这类水体兼有水体和植物的光谱特征，即在可见光波段反射率低，在近红外波段反射率却明显升高。

对视频摄像机拍录到的图像进行分析可以得到水质的物理特性。物理类参数的分析一般是将数字图像处理在处理过程上可以分成两个步骤。第一个步骤是对数字图像进行预处理，也就是如同像平滑、抑制噪声、图像增强等处理方法，其目的是为了得到一个信噪比高、易于进行更高级的处理的图像；数字图像的后期处理包括了边缘检测，轮廓跟踪，图像分折、模式识别、网像理解等。

三、水质数据传输技术

1.从采集点到监控中心的远距离数据传输技术

城市污水排放监测点分散于城市各处，地理范围广。如何将大量污水水质参数实时传输到监控中心是要解决的关键技木问题。用于系统传输数据的技术和方法很多，有线方式包括：电缆、光缆，无线方式有：超短波、微波、卫星等。从成本、传输率、技术等多方面考虑，采用CRPS、3C等最新无线技术实现远距离大数据量实时传输。

2.排放点小区域内多水质采集器近距离数据传输技术

一个排放点有多个水质传感采集器，这些水质参数采集器间需要互相通讯联系。将区域内这些水质传感采集器节点组织成无线传感网。多水质采集节点形成一种特殊无线多跳、自组织网络，实现了协作、感知、采集和处理网络覆盖区域内水质参数信息。

四、构建水环境监测专家系统，自动进行智能决策

通过无线传感网合理建立完善各类水环境数据库，根据不同类型的水环境划分为不同数据库，如常规水环境检测数据库、重要水环境实时监测数据库等。

基于已有的大量的各种实时水环境参数数据库，构建开发水环境监测专家系统，多维、高精度的数据分析与管理，实现对监测业务和环境管理决策的深度支持，从而最大程度地提高环境监测信息化水平，增强环境决策与管理的能力。

将无线传感网技术应用于城市水环境监测中，研制的新型无线水质参数采集、监测装置将触合水质参数采集、无线传输、网络通信、智能决策、水质在线自动分析技术、预警预报技术等关键技术，通过白动标识的节点构建覆盖城市的污水排放环境监测网络，由组成的无线传感网系统自动对受污染的水域进行监控。

实现具有覆盖区域广，可远程监控、监测精度高、节点自组、布网快速和系统成本低以及对生态环境影响小等特点。随着我国政府对环保工作高度重视，对环保行业的投资力度加大，城市污水排放点水质在线智能监测具有重要的意义和实用价值。

参考文献：

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[2]邹赛，刘昌明，李法平．基于无线传感器网络的水环境监测系统[J].传感器与微系统，2010，29（9）：104-105，109

[3]雷文礼，邵婷婷．基亍ZigBee的污水无线监测系统设计[J].水电能源科学，2011，29（4）：158-160

电网在线智能监测篇6

目前电力变压器不仅是电力系统最重要的和最昂贵的设备之一, 而且也是导致电力系统事故最多的设备之一。变压器在发生突发性故障之前, 绝缘的劣化及潜伏性故障在运行电压的作用下将产生光、电、声、热、化学变化等一系列效应及信息。因此, 国内外不仅要定期做以预防性试验为基础的预防性维护, 而且相继都在研究以在线监测为基础的预知性维护策略, 以便实时或定时在线监测与诊断潜伏性故障或缺陷。变压器绝缘油中微水的含量也是确定变压器绝缘质量的参数。变压器在线智能诊断设备能够自动采集、分析油中微水的含量并得出故障原因, 提供解决方案, 使用户及时解决变压器中存在的隐患, 防止事故发生。

过去, 变压器油微水检测通常采用对变压器油采样, 在实验室使用色谱分析法、卡尔·费休试剂法或库仑法对样品进行检测。这些方法精度高, 检测下限可达百万分之一, 但存在化学试剂 (吡啶) 气味臭、污染严重, 标准试剂需要现配现用等缺点;更重要的是没有实时监控的能力, 只能采用“定期换油”的方式来预防事故的发生, 造成了大量的人力、物力和财力的浪费。

近年来, 在线监测正成为变压器油中微水测量的发展趋势。变压器在线检测即利用传感技术和微电子技术, 对运行中的变压器进行监测, 获取反映运行状态的各种物理量, 并进行分析处理, 对变压器的运行状况作出预测, 必要时提供报警和故障诊断。从而尽量避免故障的进一步扩大而导致严重事故, 指导变压器的最佳维修时机, 为状态检修提供实时数据和重要的参考依据。因此, 在线监测是从预防性检修向状态检修过渡的纽带和必备的技术手段。

2、系统硬件原理

2.1 用水分活度传感器MMT330测量水分活度

如图1所示, 该传感器MMT330集成了信号处理与变送模块, 将0～1范围的水分活度测量结果变送为电压信号输出, 在其输出端用电容滤除杂波, 再用精密运算放大器TLC4502进行信号放大与调理, 然后进行A/D转换, 由于采用了自校准技术, 其线性度与准确度都很高。

水分活度是指变压器油中水分存在的状态, 即水分与变压器油的结合成度 (游离程度) , 变压器油的水分活度可用下式表示:

式中:Aw为变压器油的水分活度, Pw*为纯水的蒸汽压力, ERH为相对平衡湿度, 其指吸湿物质与周围环境水汽交换达到平衡时的相对湿度。

变压器油的水分活度与含湿量、温度有着密切的关系。根据水分活度的定义, 可以推算出绝对水分含量ppm (uL/L) 与水分活度及温度的关系, 即:

其中:Aw为水分活度, T为绝对温度,

A、B代表不同油品的水溶解系数

通过测量变压器油的水分活度与温度, 再代入代表不同油品的水溶解度系数进行运算, 即可得到变压器油中微水的绝对含量。

2.2 采用Pt100铂电阻温度传感器测量变压器油的温度

Pt100铂电阻的阻值与温度的关系可用以下公式表示:

当-200℃

当t≧0℃时:

其中, A=3.90802×10-3, B=-5.80×10-7, C=-4.2735×10-12

如图2所示, 用Pt100铂电阻温度传感器测量变压器油的温度, 采用电桥电路, 将电阻值的变化转化为电压VT的变化, 对VT值进行A/D转换后, 再按公式进行计算, 即可得到精确的变压器油的的温度。

在高温时, 测量电桥的线性度会有所下降, 本设计将采用软件插值补偿的方法提高高温时候的线性度, 这样能完全满足变压器油温测量的需要。

3、变压器油中微水在线监测系统

变压器油中微水在线监测系统, 采用单片机作为控制与数据处理核心, 主要完成数据采集、数据处理、数据通信。测量得到的数据通过GPRS模块发送给上位机, 实现分布式的变压器油中微水在线监测系统。后台系统主要功能如下:

如图3所示, 后台管理系统主要包括后台中心软件、智能短信收发模块两个部分。后台中心软件安装在监控中心服务器上, 可手动和自动 (可设置每天巡检次数) 巡检各本地系统的监测数据, 并通过智能短信收发模块将变压器油的水分活度、微水含量以短信的方式发送至工作人员手机上。

本系统软件基于Windows平台, 系统后台应用软件分为监测分析和数据管理两个部分, 其中系统监测和分析部分采用面向对象编程技术进行设计, 软件结构简单、界面友好。

(1) 实时接收各本地系统数据, 显示各变压器的微水含量等指标, 用户可设置本地系统每天发送数据的次数, 也可手动巡检本地系统数据;

(2) 具有历史数据 (正常运行数据和报警数据) 记录功能, 并可导出生成excel文档, 进行编辑、打印;查看实时曲线, 查看历史曲线。

(3) 可通过SMS模块以短信的方式将变压器油的水分活度、微水含量以短信的方式发送至工作人员手机上;

4、结语

本系统利用先进的传感器技术和微电子技术, 对运行中的变压器进行监测, 获取反映运行状态的各种物理量, 并进行分析处理, 能很好地反映变压器油中微水含量的变化情况, 对变压器的运行状况作出预测, 必要时提供报警和故障诊断。本系统成本低, 体积小, 智能化程度高, 抗干扰能力强。它对运行中的变压器在线实时监测与控制具有积极意义, 有广泛的应用价值。

摘要：文章简述了电力变压器油中的水分对变压器运行的危害, 提出了一种精确测量变压器微水的方法;阐述了在线监测系统的功能及优点。

电网地磁感应电流在线监测系统篇7

太阳耀斑爆发引起的地球磁场剧烈变化称为磁暴。磁暴在土壤电阻率较高地区可产生每千米几伏到十几伏、持续时间从几分钟到几小时的地面电势(ESP)。高压输电系统的变压器中性点直接接地,ESP会在输电线与大地形成的回路中产生地磁感应电流(GIC)。GIC的频率成分在0.000 1 Hz~0.01 Hz之间,与电网50 Hz的交流电相比,可以看成准直流[1,2]。

这种准直流如果过大,将会导致变压器铁芯半波饱和,引起激磁电流急剧增加并且波形严重畸变[3],产生的大量高次谐波不仅使变压器消耗大量无功功率,引起电网电压波动,还有可能对电力系统安全运行构成严重威胁,例如:磁暴就曾导致加拿大魁北克电网大停电[4],大量输电线、变压器、静止补偿器等跳闸。研究表明,高电压、长距离输电系统更容易受到GIC的影响[4,5]。

江苏阳—淮输电系统中发现的GIC问题[3,6],表明中国电网的GIC问题也需要研究,其中对电网GIC进行监测是了解和掌握电网GIC情况的重要手段。因此,除了理论研究和仿真计算等工作外,课题组研发了基于网络技术的电网GIC监测系统,用来实现对电网GIC的监测和报警。

本文在简要介绍监测系统组成基础上,重点阐述了电网GIC采集与处理方法,以及监测装置的软硬件设计。

1 电网GIC监测系统组成

电网GIC监测系统的组成如图1所示。系统采用分布式结构,由安装在发电厂、变电站的监测装置、监测中心计算机和公共电话网络系统3部分组成。监测装置的安装位置可根据长距离输电系统GIC仿真结果确定,监测中心计算机可通过公共电话网络实现对多个监测装置的管理。监测系统的组成主要考虑便于实现GIC的长期监测和数据传输。由于对监测数据上传的实时性要求不高,通信通道采用公共电话网是一种经济、可行的选择。

监测装置兼有GIC测量和数据管理功能,包括结果显示、越限报警、数据存储、远程传输等。由于磁暴引发的GIC持续时间为几分钟到几小时不等,为了确定被监测信号性质,以及便于与国家地震局的磁暴监测数据对比,监测装置需要完整记录GIC的发生过程,因此需存储的信息量较大。基于这一点,装置处理系统采用工控机技术实现,用较大容量硬盘存储监测数据,因此装置容易设计、实现简单、可靠性高。工控机与信号采集板、通信接口板、液晶显示器和键盘接口板等一起装配在标准机箱内,组屏方便。测量结果可现地显示,也可长期存储和远程传输。

2 数据采集及处理方法

电网GIC具有准直流、随机性、持续时间长等特征,通常的数据采集方法很难满足要求,因此GIC信号采集与处理是整个系统研制的关键所在。

2.1 信号的提取与处理

GIC为0.000 1 Hz~0.01 Hz的准直流电流,用普通的电磁式传感器无法对其进行有效的测量。采用磁通门传感器来提取电网GIC信号是比较有效的方法[7],但这种传感器价格昂贵。考虑到装置的成本,选用磁平衡式霍尔传感器[8]采集GIC信号。这种霍尔传感器不存在过电流饱和问题,并且具有测量灵敏度高、线性度好等特点,可准确地检测直流和低频交流信号,满足电网GIC信号采集的要求。

GIC通过接地的变压器中性点流入电网,因此传感器安装在接地引线上。如图2所示,变压器中性点电流经霍尔传感器按比例变换为±20 mA信号,经取样电阻变为±5 V,由低通抗混迭滤波器滤去高频成分后通过A/D转换器量化为数字信号。

由于信号中除了GIC以外还经常包含较大的工频成分,给测量带来很大的误差,因此需要对数据再进行数字信号处理。首先由截止频率1.5 Hz的低通滤波器进一步滤除高频成分,再经截止频率为50 Hz的带阻滤波器对工频成分进行滤除,最后取1 s内的平均值作为该秒的采样值,如果在该时刻装置启动了数据记录功能,则将此采样数据保存到大容量硬盘中。

2.2 信号存储方法

强磁暴不经常发生,直流输电调试或单极运行也不经常出现,如果采用实时采集、存储数据的方式将浪费大量的存储空间。鉴于本文监测系统主要用于分析磁暴和直流输电产生的偏磁电流,同时需要采集完整的GIC信号的要求,研制的装置设计了基于直流越限启动报警,以及通过计时进行信号存储的新方法。处理程序流程如图3所示。

装置启动后,系统按处理要求实时采集电网信号,并存放在设计的临时存储单元内,临时存储单元的数据保留t(可设置)时间。当接到监测系统的越限报警命令时,经计数器计时判断、确定是否为需要存储的数据。如果是超过阈值和计时的数据就记录及存储,否则不记录和存储。这种方法不仅能完整采集到需要的信号,减少不必要的数据处理工作,节省了大量的存储空间;同时对GIC这种长时间的持续信号,采用定时计数技术进行分析、判断,其技术实现简单、使用方便。

3 监测装置软硬件设计

3.1 装置硬件设计

监测装置的硬件结构如图4所示。装置共设计有16路模拟量采集通道。其中:12路用于采集变压器高低压侧的三相电压和三相电流,采用快速傅里叶变换(FFT)算法分析GIC引起的变压器无功功率变化及产生的谐波;另外4路可用于监测变压器中性点以及重要线路中的GIC。

综合考虑了采集速度、精度等指标后,监测装置的采集卡选用了研华PCM-3718HG型16路、12位的多功能数据采集卡,该采集卡提供8路数字I/O端口,可用于实现声光报警。装置的主机选用了研华MBPC-400工业级586主板及CPU。将这些板卡、传感器、液晶显示器等设备安装在一个自制的机箱内,完成了电网GIC监测装置硬件系统的设计和制作。

3.2 装置软件设计

按照电网GIC监测系统功能和作用,整个监测系统的软件可分为监测装置软件和监测中心管理软件两大部分,其中监测装置软件是整个监测系统的核心部分,监测中心管理软件主要是实现监测数据的分析与管理。这2部分软件设计采用模块结构,分别按监测装置和监测中心要求的功能设计。

监测装置需要编制的软件模块和系统软件总体结构如图5所示。其中,数据采集与处理模块是监测装置核心软件,其他软件主要包括系统管理模块、数据库管理、显示输出和远程通信等模块。监测中心管理软件主要包括监测装置管理模块、测量结果统计分析模块、结果显示输出和远程通信模块等。

4 试验与应用

完成了装置的研制后, 对其功能进行了模拟试验。原理接线如图6所示。图中:T1~T6为6个单相变压器,分为2组,T1~T3为第1组,T4~T6为第2组,第1组的次级与第2组的初级都为Y接线,2个中性点之间接入直流电源U0;Z1~Z3用来模拟输电线路的阻抗。在第1组变压器的初级接入电源,次级不加负载,调节U0的大小改变变压器中性点流入的直流用来模拟GIC。提取装置的记录数据,中性点流过的直流电流IDC分别为10 A和20 A时变压器一次侧电流的谐波含有率如图7所示。可明显看出,变压器在偏磁电流作用下由于铁芯饱和导致的谐波增大。实验结果表明装置的功能和性能指标达到了设计要求。

监测装置自2005年来在西北电网公司、吉林电力公司的多个变电站安装并投入运行。图8为装置在750 kV兰州东变电站的一次变压器直流偏磁监测数据,可以明显看出变压器在偏磁饱和时的谐波增大情况。

5 结语

中国虽然位于中低纬度,但由于电网的结构和参数也是影响地磁感应电流水平的重要因素,随着国内电网向高电压、长距离、大容量的发展,电网GIC问题应该得到关注。本文研发的电网GIC在线监测系统可靠、经济地实现了对GIC这种准直流、突发性信号的实时监测与数据存储,为掌握电网GIC水平与继续深入研究其对电网安全的影响提供了基础数据。

除GIC问题外,直流输电调试或单极运行引起的变压器直流偏磁问题也值得重视。接地极极址附近100 km范围内的变压器都可能受到影响。本文介绍的GIC监测装置对监测直流输电引起的变压器直流偏磁电流同样有效。近年来,中国将建设大量更高电压等级的直流输电工程和更长的交流输电线路。因此,在可能受到直流输电或磁暴严重影响的系统或地区,安装监测装置并建设一个监测网络系统具有重要意义。

参考文献

[1]ALBERTSON V D,THORSONJ M,MIKES S A,et al.The effects of geomagnetic storms on electric power system.IEEE Trans on Power Apparatus and Systems,1974,93(4):1031-1044.

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[3]蒯狄正,刘成民,万达.直流偏磁对变压器影响的研究.江苏电机工程,2004,23(3):1-5.KUAI Dizheng,LI U Zhengmin,WAN Da.Research of the influence of leaning magnetismcaused by direct current towards the transformer.Jiangsu Electrical Engineering,2004,23(3):1-5.

[4]KAPPENMANJ G.Geomagnetic storms and their i mpact on power systems.IEEE Power Engineering Review,1996,16(5):5-8.

[5]RISTO P.Geomagnetically induced currents during magnetic storms.IEEE Trans on Plasma Science,2000,28(6):1867-1873.

[6]江苏省电力公司.500kV阳城电厂送出输变电工程.南京:江苏科学技术出版社,2003.

[7]中国地震局监测预报司.地震电磁数字观测技术.北京:地震出版社,2002.

电网在线智能监测篇8

一、电网输电线路在线监测系统应用现状

1. 杆塔倾斜及振动监测。

安装在野外的输电线铁塔, 虽然地基坚固, 但是由于可能受到天气因素、地壳运动、人为施工等因素的影响, 非常容易发生倾斜;当输电线铁塔倾斜到一定程度时, 可能引发输电线断裂, 影响电网正常输电。针对这个问题, 目前常采用的办法是由巡线的工作人员携带笨重的仪器设备到铁塔附近进行测量, 但这种方法效率低, 测量结果准确度也不高, 不能从根本上解决问题。

2. 视频在线监测。

输电线路视频在线监测系统包括远程视频监控等一系列高级的监测系统, 可以有效提高输电线路在线监测系统的智能化水平。远程视频监测系统利用了先进的图像数据采集压缩编解码技术、3G无线公网数据传输技术、监控中心服务器软件管理技术、太阳能及蓄电池供电等技术, 能对恶劣环境中高压输电线路的运行状况进行全天候的实时监测, 可以减少由于塔材被盗、风偏舞动等因素引起的电力事故, 也能减轻巡视人员的工作强度。

3. 绝缘子在线监测。

绝缘子将点位不同的导电体用机械部件连接, 输电线路运行故障多是由于绝缘不良引起的, 而绝缘子是高压网绝缘的薄弱环节。户外绝缘子的工作环境恶劣, 易出现内部裂纹、污闪等故障, 因此, 必须加以重视。

4. 导、地线舞动及微风振动监测。

当遇见灾害性天气, 如出现持续的低温、雨雪、冰冻天气时, 电力输电线路极易严重结冰, 造成输配电线路大面积压断。为了有效防范这些极端天气对输电下路造成的影响, 相关部门必须做好防御工作, 保护好导地线。

(1) 微风振动在线监测。微风振动在线监测系统能够实时、自动采集导、地线微风振动信号, 通过通信网络, 将振动信号传输到后端数据处理系统进行振动分析, 以预测导线疲劳寿命, 为线路运行提供参考。它可以监测导、地线的振幅、频率、振动时间及振动波形, 也可以监测现场的风速、风向、气温及湿度。

(2) 舞动在线监测。输电在线导线舞动监测系统包括舞动监测仪、气象环境观测站、线路监测基站和当地监测中心等部分。它可以及时向运行单位发送预警信息, 为运行单位制定决策提供帮助, 为电网的安全运行提供必要保障。

5. 气象环境在线监测。

系统在被监测线路杆塔上安装风速、风向、湿度和温度等气象参数采集仪器, 能及时把现场气象参数传回后方数据中心, 便于运行人员对影响气象地区线路运行的各种自然因素进行分析, 以找出解决问题的措施。覆冰中心在线监测系统是气象环境在线监测系统的一种, 它采用准确的监测方法和实用的分析模型, 对输电线路覆冰情况进行监测, 可以对线路舞动、导线悬垂、相间安全距离和振动等影响线路安全的现象进行监测。

二、电网输电线路在线监测系统改进措施

1. 杆塔倾斜及振动改进措施。

目前亟需一种能够完成铁塔倾斜自动化检测的方法, 同时还需要其将野外现场的信号传送到监测中心, 以方便工作人员进行监测和统计分析。先升级无线终端设备;再根据铁塔结构特点安装、升级无线终端设备, 设计系统工作电源;最后设计后端处理软件, 实现铁塔倾斜、振动检测的自动化、无线化、网络化和安全化。

2. 视频在线监测改进措施。

针对视频在线监测现存的不足, 采用新的监测手段, 实现对现场杆塔、导线、绝缘子、线路覆冰、舞动和微风振动等的实时监控, 以便在第一时间获取最准确有效的信息, 同时进一步减轻巡视人员的工作强度。

3. 绝缘子在线监测改造措施。

第一时间发现因现场湿度变化、绝缘子覆冰、零值绝缘子等原因引起的泄露电流, 利用已有的3G, GPRS, EDDGE等网络构建远程数据传输通道。系统采用接地抗干扰设计、低功耗设计等一系列比较高端的技术及设备, 以减少绝缘子闪络、跳闸和停电等现象。

4. 导、地线舞动及微风振动改进措施。

虽然导、地线容易受极端天气影响, 但是可以进行人为的预防, 尽力减少损失, 降低对群众正常生活的影响。

(1) 微风振动监测改进措施。采用具有传感功能、采集功能、通信功能、自启动功能和在线自诊断功能的新型微风振动监测系统, 以弥补原有系统的不足。

(2) 舞动在线监测改进措施。设置1个合理的监测中心, 并使其可以同时实现对多个现场不同监测系统的数据处理分析, 并能计算线路信息、半波数及导线运行轨迹等相关参数;能分析线路是否发生危害, 并及时发出报警信息, 以降低损失。

三、结论

电网在线智能监测篇9

关键词：电网,输电线路,在线监测系统,运行,数据挖掘分析

输电线路是电网的重要组成部分, 对电网的运行起着至关重要的影响, 因此需要对输电线路的运行状态进行监测, 进而为线路的生产管理和设备的运行维护提供动态的信息, 为实现输电线路的安全预警和辅助决策提供重要的依据和保障。

1 电网输电线路在线监测系统构成

为了对电网的输电线路设计在线监测系统, 需要与电网的其他各个环节的工作, 如雷电、覆冰、污秽等线路运行状态的监测与其他系统的对接, 进而建立输电环节的信息管理平台, 并根据系统设计的要求, 建立相应的系统构架。电网输电线路在线监测系统是一个多信息集成的软件平台, 具有较高的复杂性, 为了保证系统的稳定性和可靠性, 需要以数据组织和数据应用两个层面进行设计, 并根据功能的不同对其在数据流中的位置进行合理的布置, 进而形成一个统一的有机整体。在在线监测系统的作用下, 可以为电网的运行提供状态监测的公共服务, 记录设备运行的监测信息, 并采取适当的权限控制, 进而满足电网发展不同应用场所的需求, 避免出现数据非法访问的现象, 进而为电网运行的可靠性和安全性创造有力的条件。

1.1 基础平台

在输电线路的在线监测系统中, 基础平台是基础和关键部位, 主要包括计算机、操作系统、数据库以及服务总线等多个部分构成, 并从雷电定位、气象监测等多个在线监测子系统获得相应的状态信息, 进而为生产管理系统、能量管理系统等提供重要的依据和参考, 这就为更高层次应用的开发提供了数据支持和服务保障, 进而为整个电网系统的运行挺高重要的保障。综合来看, 该系统基础平台主要包括以下基本功能:

1) 系统管理。系统管理是系统基础平台的基本功能, 主要是为进程管理、网络管理、安全管理、应用管理、冗余机制、任务分担和异步管理提供重要的技术支持, 并为系统的运行提供各种可靠安全的监护手段, 推动系统的正常运行。2) 信息交换。基础平台将实时数据总线与服务总线进行有效的结合, 为系统的运行提供了跨计算机和跨机构的服务, 有效的推动了数据传输的运行, 并为电网运行的相关数据的交换和分享创造了有力的条件。3) 统一模型管理。借助基础平台, 实现了对输电线路的统一管理和公共分享, 并对设备进行统一的命名、存储分布实施、属性有效关联、信息充分共享、维护科学分工的原则, 实现输电线路模型的统一管理和充分共享。4) 公共服务。基础平台提供的公共服务主要包括对数据的服务, 包括数据的存储、分享和告警以及统计多种服务, 是整个系统运行需要的基本服务功能, 是系统有效运行的基础和前提。

1.2 传感器

除了基础平台以外, 输电线路的在线监测系统还需要借助传感器, 因为为了提高监测系统运行的效率, 除了基础平台提供的基本功能以外, 还需要对系统检监测到的数据信息进行分析和评估, 进而保证工作的准确性和可靠性, 这就需要借助传感器进行校验。首先, 在一定的区域内对相同气候环境的监测装置进行分类, 形成传感器的关联矩阵, 其次要进行覆冰监测、防汛检测等多个子系统预警信息的发送, 借助传感器进行数据的传输, 最后借组关联度和关联阵距, 进行横向的比较, 对数据信息进行评估, 进而实现了对传感器可靠性的监测。

2 电网输电线路在线监测系统设计

2.1 设计监测数据交换

输电线路的在线监测系统是对数据分析为基础的, 这也是实现系统内信息交换的基础条件, 通过数据的交换, 实现了整个系统与各个子系统的有效的沟通与交流。在系统的运行中, 各个子系统将状态监测的信息通过数据推送的方式向上传输, 进而对电路的状态进行监测, 该系统主要包括以下几个功能:支持其他系统的接口和数据库, 进而实现对数据的抽取, 其次, 支持其它系统向本系统提供的Web Service接口、指定文件目录、TCP/IP监听服务端口推送数据;雷电定位、污秽监测、覆冰监测、防汛监测、气象监测子系统可通过接口向输变电设备状态监测系统推送输电线路状态预警信息。此外, 该系统还采用XML或文本格式来组织交换数据。

2.2 设计对象模型管理

在输电线路的在线监测系统的设计中, 需要对对象模拟进行管理, 因为在系统设计过程中, 需要借助动态的建模工具, 建立相应的模型, 进而对输电线线路的各个关系有一个明确的把握。在客观的描述和表达下, 对系统的数据存储和交换等工作进行查看, 提高了系统运行的透明度。在对数据采集后, 进行分析和处理, 进而实现了散落于不同系统中的数据进行有效的关联。在数据模型的指导下, 结合对象化数据, 依照电路的实际情况, 判定数据的类别。对象模型管理为用户提供设备模型的录入、修改和删除等功能, 可以实现数据的共享, 具备模型的导入、导出、备份和恢复的功能。通过对模型的管理, 建立了监测设备与输电设备的关系, 进而形成了子系统和本系统的映射关系, 为系统的运行创造了有力的条件。

2.3 校核可靠性

在输电线路的在线监测系统的运行中, 除了要对数据进行采集、分析和处理以外, 以及建立相应的模型对系统的运行进行分析, 还需要对系统运行的可靠性进行校核, 确保系统的运行符合规定的要求, 满足电网发展的需要。为了对系统运行的可靠性进行校核, 需要借助传感器。

3 电网输电线路在线监测系统的应用

鉴于输电线路的在线监测系统对电网的运行起了积极的作用, 有效的提高了系统运行的可靠性和稳定性, 在各个电网的运行中得到了广泛的应用, 并发挥了巨大的作用。特别是在高压线路以及跨区线路进行重点监测, 对电网运行的相应环境参数有明确的把握, 对工作的开展提供了重要的依据和参考。在电网在线监测系统的应用中, 可以实现对线路的电流、环境温度、日照、风速等内容进行监测, 并根据测量参数, 对导线温度进行计算并与实测值进行比较的结果, 可见计算结果与实际测量值基本一致。可见, 在在线监测系统的应用中, 为整个电网的运行提供了重要的依据和参考, 可以及时的对各个设备的运行状态进行了解, 进而扫除系统运行的障碍, 推动电网向着高效的方向发展。

4 结束语

以上是本人对电网输电线在线监测系统设计与应用的初步探讨, 更深一层有待与同行人士共同探讨!

参考文献

[1]李昭廷, 郝艳捧, 李立涅.利用远程系统的输电线路覆冰厚度图像识别[J].高电压技术, 2011.

电网在线智能监测篇10

随着我国工业化日趋成熟和电力设备智能升级改造的不断深化, 电网运行逐步向智能化、节约化的经营模式转变, 输变电设备的智能化运行监控管理就成为升级改造的重要环节。尤其是“状态检修”的提出, 改变了以往电力设备定期检修的运维方式, 依靠设备的状态评价结果作为检修依据。输变电在线监测系统的运行, 不仅可以节约了大量人力巡视设备的成本, 而且可以对电力设备实时监控, 提供设备状态评价依据, 掌握故障发生的全部过程, 对潜在故障进行预警分析。

山西省是全国闻名的煤炭之乡, 在大力开采矿产资源的背后, 造成全省矿区内的采空面积逐步扩大, 而采空区域内地面杆塔易形成倾斜甚至塌陷, 这势必造成电力环网重大安全事故的发生。由于输电线路杆塔数量大、范围广, 导致杆塔倾斜的因素多, 仅靠输电巡线人员的日常检查很难及时和准确地发现杆塔的倾斜故障。此外, 输电线路杆塔倾斜多为隐性故障, 常规目视巡线不易及时发现。因此, 迅速确定杆塔倾斜或塌陷并预警就有着重大意义和必要性。

山西各地市公司应用杆塔倾斜在线监测系统对位于不良地质区 (采空区、滑坡区、高盐冻土区等) 的高压输电线路杆塔的倾斜状态进行监测;系统通过GSM/SIM方式对数据进行传输, 后台软件综合各种参数, 对超标杆塔倾斜状况及时进行多种方式预报警, 指导线路检修和维护工作。目前山西状态监测系统中共有65套杆塔倾斜监测装置, 其分布在全省各个重要输电线路上, 实现了以上线路的实时监测, 为线路运维人员提供了大量检修依据。

2 杆塔倾斜监测原理及运用

2.1 系统原理

系统主要部分由前端采集设备和后台设备 (接收基站和计算机) 构成。主要工作原理:前端采集设备里的传感器将采集的数据经单片机CPU处理, 筛选后的数据整理打包下发给通信模块, 通信模块将数据传回后台的接收基站;基站将数据输入计算机, 通过软件分析, 绘制出曲线图, 得出判断。如果发现异常情况, 可及时进行多种方式预报警。

顺线倾斜度Gx为杆塔沿线路方向的倾斜值与监测点地面高度之比。横向倾斜度Gy为杆塔在垂直于线路方向的倾斜值与监测点地面高度之比。它们与倾斜角之间的关系如式 (1) 、 (2) :

综合倾斜度G为杆塔偏离中心线的倾斜值与监测点地面高度之比。

2.2 实际应用中存在的问题及分析

经过大量安装试验, 倾角传感器安装时很难与杆塔保持水平, 因此传感器测得数据并不准确。图2是某在线监测厂家设计的传感器与杆塔连接使用的铁片, 从图中看出传感器与杆塔分别通过螺丝与该连接片的两端相连, 实现传感器对杆塔倾斜的实时监测。传感器和杆塔与连接片通常不能保证绝对平行, 例如不同点的螺丝受力不一样, 微小的偏差都会引起传感器的巨大误差。表1是山西公司高仿1线安装时, 6套杆塔倾斜装置监测的数据。从数据上分析, 其数值都超过国家相关标准, 不具有实际参考意义。

文章对涉及山西的65套杆塔倾斜装置进行了跟踪分析, 发现杆塔倾斜监测装置在未进行数据处理情况下, 数值偏差大, 造成大量装置停止使用, 浪费财力。

2.3 改进后的杆塔倾斜监测效果

目前, 杆塔倾斜监测技术尚未成熟, 从长期分析来看, 杆塔倾斜监测装置数据变化值相对稳定, 其传感器监测值能够达到准确、持续地反映当前杆塔的实际状态, 而非实际杆塔倾斜值。为了实现杆塔倾斜监测装置的实用化, 文章选取了山西10套杆塔倾斜装置作为试点, 对其进行数值处理, 从而达到有效应用。

由于在安装时, 倾角传感器无法与杆塔横担保持平衡, 所以, 安装后的初始值 (假设这个初始值为A) 不是杆塔实际的倾斜值, 固然以后每次测得的值 (设这个值为C) 都不准确。同时文章安排当地供电公司实际测了安装杆塔倾斜装置当时的杆塔倾斜值 (设这个值为B) 。为了准确反映杆塔实际倾斜值, 真正发挥在线监测的作用, 将C-A+B作为最终数值传给状态监测系统 (C-A是杆塔倾斜监测仪测得的杆塔倾斜变化量, B是实际测量值, B+C-A作为杆塔倾斜检测仪测量杆塔实时数值) 。

从表2看出, 修改过初值的杆塔倾斜监测值真实度大大提高。图3为高仿1线30#塔监测画面, 其监测值为9.6mm/m, 接近报警值10mm/m, 应引起当地运维人员的注意。实际情况也是如此, 该杆塔计划在今年大修中进行扶正处理。

2.4 在线监测装置的入网考核

为了全面把关输电线路在线监测装置的质量, 国网公司要求开展对新接入在线监测系统的装置进行为期6个月的入网考核。目前输电线路在线监测存在的问题主要分为三个方面: (1) 电池问题, 输电线路在线监测装置大都处于野外, 不像变电在线监测装置一样可以直接获取稳定电源, 其电源供电可靠性难以保持; (2) 通信问题, 野外GPRS/SIM的信号好坏直接影响数据传输; (3) 数据准确问题, 其取决于传感器的精度、模型的精确和安装的工艺。

对于电池和通信问题, 在考核期间都可以反映在数据丢失率这一指标上。数据丢失率是指一段时间内该监测装置依据采集周期采集数据缺失的次数占总次数的百分比, 如式 (4) 。

其中装置数据正常是指在主站系统中可根据采样周期完整统计出有效数据, 而未按采样周期采集的视为数据缺失。

为了能实现杆塔倾斜监测装置准确性入网考核, 有地市公司采取如下考核指标, 数据误差率是指一段时间内某一监测装置所采集数据的偏差值与实际值的相对偏差来衡量。

但是采用数据误差率来衡量杆塔倾斜在线监测装置的准确性并不现实。目前, 国内杆塔倾斜在线监测装置采用的倾角传感器, 其精度为0.05度, 折合倾斜度为0.9mm/m。例如, 对于山西公司长南1线139#塔装设的杆塔倾斜在线监测装置而言, 其在线监测值为1.2mm/m, 现场采用全站仪实测杆塔倾斜值为0.2mm/m, 其数据误差率为500%, 没有实际参考意义。文章认为杆塔倾斜在线监测装置目前尚未达到数值比较的水准, 而我们也并非关心实际监测值, 重点在于装置是否报警, 即杆塔倾斜在线监测装置能否准确、持续地反映杆塔当前的运行状态。在长南1线139#塔的例子中, 1.2mm/m的监测值远远小于报警值, 而且与实际值存在1mm/m偏差, 但它可以反映出139#塔的实际倾斜情况。

3 结束语

在当地运维公司和杆塔倾斜监测装置生产厂家的配合下, 山西状态监测系统中的杆塔倾斜大部分进行了初值设定。设定后的数据准确度大大提高, 实现了在线监测系统的实用性。

摘要：随着在线监测技术的日益成熟, 杆塔倾斜监测装置已经在山西电网开始大规模应用。为了能更好地反映杆塔的实际倾斜情况, 实现在线监测系统的实用化, 文章对山西的65套杆塔倾斜系统进行了初始值设置, 使其数据测量准确度大幅提高, 并成功地分析了山西某一杆塔的的倾斜情况。

关键词：杆塔倾斜,在线监测,输电线路

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