等值覆冰监测系统在覆冰易发地区的应用与研究.docx

等值覆冰监测系统在覆冰易发地区的应用与研究一．项目背景：我国输电线路的覆冰现象已经十分普遍。输电线路覆冰和积雪会导致其机械和电气性能急剧下降，引起导线舞动、杆塔倾斜甚至倒塌、断线以及绝缘子闪络等重大电力事故，严重影响电力系统的安全运行。2008年春节前后发生的冰冻灾害，引起大规模、长时间的电力中断，直接经济损失达1500亿元以上，同时给工农业生产和人民生活带来严重社会影响。所以，实时监测输电线路的覆冰状况并做好除冰工作成为目前研究的热点。二、项目意义：? 目前，检测线路覆冰的方法主要有人工巡视、观冰站等，这些方法存在着劳动强度大、投资高，检测结果准确性差等问题。输电线路覆冰在线监测技术通过在易覆冰区域的铁塔上安装覆冰自动监测站，将数据通过无线通讯网络传往监控中心，可随时掌握线路的覆冰情况，并可实现预、报警，达到降低电网覆冰事故损失的目的。研究覆冰在线监测技术，对防止和控制电网冰灾，提高电网的运行可靠性具有重大意义。三、输电线路覆冰危害 根据我国已发生的各类输电线路覆冰灾害事故分析，输电线路覆冰造成的事故可分为以下几类：?1)线路覆冰的过负荷事故输电线路由导线、金具、绝缘子、杆塔和拉线等环节相互连接而成，当导线上的覆冰重量达到一定程度时会造成导线和架空地线从压接管内抽出；外层铝股全断，钢芯抽出；也有可能导致整根拉断或耐张线夹出口附近导线外层断若干股的事故，甚至会破坏基础，引起塔身倾斜或倒杆导致倒杆。再者就是线路覆冰时因重力增大而引起弧垂增大，导致导线对地间距减小而造成闪络事故，也会因导线舞动而引起导线间的闪络2)不均匀覆冰或不同期脱冰事故?导线相邻档不均匀覆冰或不同期脱冰都会产生张力差，使其在线夹内滑动，严重时将使导线外层铝股在线夹出口处全部断裂、钢芯抽动，造成线夹另一侧的铝股发生颈缩，拥挤在线夹附近，长达1-20m，悬垂线夹和耐张线夹都会有这种情况发生。不均匀覆冰和不同期脱冰的区别在于前者张力差是静负荷，前者会造成线股断口有缩颈现象，而后者没有此现象。其次，因邻档张力不同致使绝缘子串产生较大的偏移，过大会造成绝缘子损伤或破裂。3)绝缘子串冰闪事故?在绝缘子严重覆冰的情况下，会造成伞裙冰凌桥接，绝缘强度降低，泄露距离缩短，在冰融化的过程中，冰表面的水膜很快溶解污秽中的电解质，使冰面水膜的电导率增大，引起绝缘子串电压分布及单片绝缘子表面电压分布的畸变，降低了其闪络电压。在恶劣天气和特殊地理环境下，大气中的污秽颗粒进一步的增大冰面水膜的电导率，最后形成冰闪。闪络过程中持续电弧会烧伤绝缘子，致使绝缘子绝缘强度下降。?4)覆冰导线舞动?导线上形成的不规则形状的覆冰会使导线产生自激振荡和舞动，轻者发生闪络、跳闸，重者发生金具及绝缘子损坏，导线断股，杆塔倾斜或者倒塔输电线路覆冰在线监测系统的原理输电线路覆冰在线监测系统是集计算机技术、微量信号传感技术、电磁兼容技术、数据信息处理技术、低功耗技术、视频技术、网络通讯技术等为一体的技术集合体。系统在输电线路杆塔安装拉力传感器、倾角传感器、温湿度传感器、风速传感器、风向传感器、摄像机，采用无线通信技术（通常是GSM或GPRS）进行现场数据/图像的实时传输。后台专家系统根据前台获取的数据，进行力学分析，利用等值覆冰厚度计算模型、风荷载数学模型、风偏距离数学模型计算出等值覆冰厚度、杆塔纵向不均衡张力和导线风偏距，并可对覆冰生长进行预测。输电线路等值覆冰监测系统的组成输电线路等值覆冰监测系统由前端监控设备包括：无线监测主机、气象环境探测器、拉力角度探测器、太阳能电池板及蓄电池组成。由前端探测器采集系统所需数据。通过处理以实现数据的储存、传输。六、输电线路等值覆冰监测系统各部分功能1、主控制器系统无线监测主机安装在输电铁塔上，是系统运行的核心。主要完成对输电线路等值覆冰监测数据的处理、传输及储存功能，同时接收监控中心远程参数设置的各种命令。2、数据采集模块内置的数据处理模块是系统的工作核心。主要完成对前端探测器所探测到的数据进行处理（储存或传输）；同时接收监控中心的命令进行前端各种参数的设置。并完成系统自身整体工作状态的检测并且将数据上传至监控中心。3、无线传输模块铁塔上的监测分机通过无线传输模块与监控中心进行远距离无线通信。通过优化天线设计，保证数据采集和通信正常运行。对于没有移动信号的地区可采用无线接力方式将信号传输到有移动信号的杆塔，通过无线进行远距离传输。4、电源管理模块安装在输电铁塔上的覆冰监测分机通过太阳能电池进行供电；并采用太阳能对蓄电池进行浮充供电。电源管理模块根据蓄电池特性的特性严格进行充放电控制。并且防止过压、过流造成对系统各部件的损坏。5、蓄电池为了保证系统在阴雨天气也能够的正常运行，系统采用了高性能的聚合物锂电池储存电能。采用太阳能板对蓄电池浮充的方式电能储存起来，结合电源控制模块