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一种基于边缘计算和窄带传输的输电线路耐张线夹智能测温与预警系统
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Summary:针对目前输电线路耐张线夹测量常采用人工巡视红外测温的方式,造成无法有效长时效提供线夹测温等问题。研究一种基于窄带传输和具备边缘计算能力的输电线路耐张线夹智能测温和预警系统,传感器采用自组网方式与主机组网,监控主机采用太阳与蓄电池复合供电技术,网络终端实现预警和跟踪。所设计系统具备低功耗长时运行,从而保证输电线路长时效高精度测温。
Keys:边缘计算;窄带传输;输电线路;耐张线夹智能测温与预警
引言
高压输电线路,是电力系统的大动脉,是电力系统的重要的组成部分,它的运行状况直接决定了电力系统的安全性,随着社会的发展,用电客户数量不断增加,线路负荷也在增加,从而造成线路满负荷或者超负荷的运行,导致输电线路经常出现耐张杆塔引流线夹、耐张线夹加热的问题,最终影响整个输电线路的可靠性和安全性,因此当线路处于负荷时,就要使用红外测温仪对引流的耐张线夹进行温度测试,而目前主要采用的是人工对输电线路杆塔逐个进行检测,人工巡视输电线路往往是根据传统经验,对设备质量、运行环境、性能差异考虑不全,存在着成本高、工作量大、巡检周期长、可靠性低、实时性差等问题,随着输电线路的不断扩建和特高压、超高压输电线路的快速发展,传统的检修模式已不能满足输电线路安全性、可靠性的要求。基于以上问题提出的,本项目研究的基于边缘计算和窄带传输的输电线路耐张线夹智能测温与预警系统具备低功耗、高精度、可深度融合的特性,通过对线路夹件温度的实时在线监测,可以及时发现线夹温度异常问题,以及时采取相关措施进行处理。线夹温度的实时监测,对输电线路的常规检修与维护有着重要的作用。
基于自组网的耐张线夹测温传感单元
现场测温单元,采用具有自组网功能的小型测温装置。为实现小型化,测温传感器分为贴片式测温单元、电源模块、通信单元,数据处理单元。现场通过多个小测温传感器通过自组网方式,将测温信息传输至杆上终端,由杆上终端反馈至后台,实现现场的温度监测。其中电源模块采用感应电压取电,贴片式测温单元采用表面热电偶贴片式热电阻实现线性测温,通信单元采用433M无线收发模组实现自组网,元器件都采用工业级标准,工作稳定可靠,体积小便于安装,数据处理单元采用小型数据处理单元实现温度数据处理。
图1 传感器单元
监控主机
监控主机汇集现场传感器测温信息,通过边缘计算判断是否反馈报警信息至监控终端,如无报警信息,则反馈测温数据至终端。其中监控主机采取太阳能+蓄电池供电方式,从而实现长续航。监控主机至网络监控终端通过4G网络传输至公网。
图2 系统构成
监控系统
设计了一种测温监测平台。根据运行规程要求,设定相关报警规则,热点监测温度超过90,严重缺陷预警;三相检测终端温差超过15K发出严重缺陷预警;一般缺陷跟踪,温差不超过15K时,大于10K时发出跟踪预警。通过获取高精度输电线路耐张线夹温度测量信息,可通过电脑实时监测,随时查看线夹实时温度数据和历史温度曲线。对比最高的温度、平均温度、温差等大数据变化,异常数据马上短信预警。通过测温监测平台后台人员可以及时跟踪现场设备,并对现场温度异常设备提供预警信息。
图3监测终端
4.应用效果
本成果可以准确的测量线夹温度,并提供预警信息,是一种新型的线夹温度监控方式,确保线夹发热及时处理,减少设备缺陷隐患,装置安装方式、设备功耗、测量精度、预警效果等特性都满足现场应用要求;基于自组网技术的分布式的耐张线夹温度小型尺寸测量单元,能实现精度1℃的线夹温度测量。通过在宁德供电公司管辖范围内输电线路进行试应用测试,本应用安装便捷、测量温度准确、精度高、实时性强,同时输电线路耐张线夹智能测温与预警系统改变了输电线路耐张线夹测温监控的方式,实现远程高效的线夹测温,减少人员巡视次数,减低作业人员劳动量,提高作业安全系数。
5.结论
本课题针对目前输电线路耐张线夹人工巡视测温耗时耗力问题,太阳能供电在线测温装置的供电系统缺陷问题及传感器受安装位置、环境因素影响造成的测量精度低,信号不稳定、无法有效长时效提供线夹温度等问题。研究一种基于窄带传输和具备边缘计算能力的输电线路耐张线夹智能测温和预警系统,所设计传感器具备低功耗长时运行,从而保证输电线路长时效高精度测温。通过在宁德供电公司管辖范围内输电线路进行试应用测试,本应用安装便捷、测量温度准确、精度高、实时性强,同时输电线路耐张线夹智能测温与预警系统改变了输电线路耐张线夹测温监控的方式,实现远程高效的线夹测温,减少人员巡视次数,减低作业人员劳动量,安全系数提高100%。装置应用至今,其安装方式、设备功耗、测量精度、预警效果等特性都满足要求,后期应用高效方便。
Reference:
1.罗晶,陆佳政,李波等,新型输电线路测温装置的研究与
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