线路避雷器在线监测系统在输电线路上的应用

线路避雷器在线监测系统在输电线路上的应用

齐继富，余斌，甘先苗，韩锐，唐怀东

国网安徽省电力有限公司安庆供电公司安徽安庆246000

[摘要]电力能源是整个国民生产中非常重要的资源，电力系统能否正常运转关系到正常的社会生产是否能够正常进行。随着互联网技术和数据库技术的发展，快速的网络通信和数据互联推动物联网在各行各业都取得了长足的应用，其中在智能电网有着非常明显的应用。在基于物联网的智能化电网系统中，线路避雷器在线监测系统因其准确性、灵活性、实时性以及方便性等特点，已成为目前输电线路智能电网系统中重要组成部分，线路避雷器在线监测系统的应用综合了网络技术与数据库技术，利用互联网更好的为电力部门管理服务。

关键词智能电网、物联网、输电线路、避雷器、在线监测系统

1项目背景

由于我市山区输电线路近年来雷击跳闸日益频繁，以220kV天仙2V11/2V12双回线为例，该线路路径全长为37.313km，位于潜山、岳西大别山腹地，其中86.7%在山地，高程处于450~850m区间的杆塔占75%，地闪密度为C1级，雷害风险等级为III级。为降低雷击跳闸率，防止线路绝缘子串闪络，保证输电线路安全、可靠地运行，在该线路投运前大量安装了线路避雷器，并且在输电线路上应用了智能无线数字式避雷器在线监测仪，可实现避雷器泄漏电流实时在线监测。

巡检时，电力相关部门需要派巡检人员通过配置手持式接收装置，在现场通过上位机召测杆塔上避雷器在线监测单元装置的相关数据，对巡检人员来说，操作虽然方便快捷，但是对电力工作人员来说，无法第一时间看到避雷器监测仪的相关数据，并且无法最大程度上给电力管理人员与巡检人员的工作带来便捷，减少人力和物力。因此，为了电力相关人员能够更效率的工作和管理，应用输电线路避雷器在线监测系统成了必然趋势。

2项目系统结构

2.1硬件系统

硬件系统整体架构如图1所示。

（1）雷电采集模块

信号采集技术是在线监测仪的一个重要的技术，由于避雷器的泄漏电流为微安级，所以如何对信号进行采集就是采集技术的关键点，拟采用穿芯式高精度电流互感器进行采集。此外对于如此微弱的电流信号，系统需要高精度的电路来对信号采集分析处理；确保数据的真实有效。

（2）时钟模块

本部分打算采用高精度计时芯片DS3231，DS3231是低成本、高精度I2C实时时钟（RTC），具有集成的温补晶体振荡器和晶体。该器件包含输入端，断开主电源时仍可保持精确的计时，并且提供商业级和工业级温度范围。集成晶体振荡器提高了器件长期精确度，并减少了生产线的元件量。

（3）数据存储模块

本部分采用艾特梅尔公司的AT24C512，512kb容量，避雷器在线监测装置能保持一年以上的避雷器的运行数据。

（4）电源模块

输电线路上设备供电一直是个难题，受到多方面的限制。避雷器在线监测装置准备采用大容量专用锂电池，并且监测仪采用完整低功耗设计（元器件低功耗，工作方式低功耗）。

（5）近距离通讯模块（Zigbee通讯）

正常情况下安装在杆塔上的在线监测仪中的通讯模块处于休眠状态（节省电源功耗）。现场巡检工作人员可以手持接收装置对监测仪进行召测。监测仪中的无线通讯Zigbee模块被唤醒，然后将避雷器的信息（泄露电流，动作次数及时间等）传送给装有Zigbee模块的数据接收器，从而发送到现场巡检工作人员的掌上电脑或PAD上，进行数据管理和软件诊断。

（6）远程通讯模块（GPRS通讯）

当避雷器遭受雷击时，在线监测仪被唤醒，通过Zigbee模块将避雷器信息（泄露电流，动作次数及时间等）传送给通讯中继器的Zigbee模块。通讯中继器然后把接收到的数据通过GPRS模块发送给远程上位机端的DTU模块，DTU通过485信号线将数据传送到上位机，供技术人员处理。并可通过在线路避雷器在线监测系统设置添加指定的手机号码，而将避雷器动作数据及时可靠地以短信形式转发到该手机上，通过输电线路避雷器在线监测系统手机App也可以方便地看到相应的详细数据信息。

2.2软件系统

虽然之前提到过巡检工作人员可以通过配置手持式接收装置，在现场通过上位机召测杆塔上避雷器在线监测单元装置的相关数据，但是仍然无法最大程度上给电力管理人员与巡检人员的工作带来便捷，减少人力和物力。所以该项目软件系统应用输电线路避雷器在线监测系统，方便相关人员工作和管理。

输电线路在线监测系统是输电线路物联网建设的重要内容，设备状态监测技术是实现输电线路物联网建设的关键支撑技术，是输电线路物联网建设的核心内容。站控层的设备状态监测与评估系统能够依据获得设备状态信息，采用基于多信息融合技术的综合评估模型，结合设备的结构特性和参数、运行历史状态记录以及环境因素，对设备工作状态和剩余寿命做出评估；对已经发生、正在发生或可能发生的故障进行分析、判断和预报，明确故障的性质、类型、程度、原因，指出故障发生和发展的趋势和其后果，提出控制故障发展和消除故障的有效对策，达到避免设备事故发生、保证设备安全、可靠、正常运行的目的。

输电线路避雷器在线监测监测系统整合了在线地图监测功能，将监测仪根据实际的安装地点（经纬度及设备编号）进行线路分组，载入相应数据库，并在地图上以醒目标记标示出来，并且能够实时捕捉来自各条线路的在线监测仪的告警信息（避雷器的泄露电流异常，动作次数，动作时间等），同时能够将捕捉的历史告警信息存储至数据库，方便工作人员查看。

输电线路避雷器在线监测监测系统还可以设置特定的手机号码，将输电线路的异常运行数据（避雷器泄漏电流，动作次数，动作时间，温湿度等信息）从实时信息数据库中提取并以短信形式转发到该手机上，从而让电力工作人员根据具体情况采取相关措施解决问题。

随着科技发展，移动化办公也成为人们日益追求的工作方式。旨在更加方便电力相关人员工作，在线监测系统手机App应运而生，让工作人员实现移动化办公，pc端和移动端随时随地在线监测避雷器状况。输电线路避雷器在线监测系统移动端的问世给电力管理人员和现场工作人员的工作带来极大的便捷性，实现室内和移动办公，最大程度地减少人力和物力，提高工作效率。输电线路避雷器在线监测系统手机App在线监测工作界面如图2所示。

3项目功能特性

输电线路避雷器在线监测系统主要实现七个大的模块内容：数据管理，设备管理，杆塔管理，线路管理，用户管理，在线监测，帮助。

（1）数据管理功能

数据管理功能包括：报警数据管理、历史数据管理。

此功能模块可以查看所有设备相关数据，点击单个设备有设备数据分析，并且提供导出数据功能，以便用户进行数据查看与管理。

（2）设备管理功能

设备管理功能包括：新增设备、编辑设备、删除设备、导出设备。

此功能模块可以查看已添加的所有智能无线数字式避雷器在线监测仪详细信息，根据用户不同的权限可以对设备进行增加等相关操作，方便用户对设备进行管理。

（3）杆塔管理功能

杆塔管理功能包括：新增杆塔、编辑杆塔、删除杆塔。

此功能模块可以查看已添加的所有杆塔信息，根据用户不同的权限可以对杆塔进行新增等相关操作，方便用户对杆塔进行管理。

（4）线路管理功能

线路管理功能包括：新增线路、编辑线路、删除线路。

此功能模块可以查看已添加的所有线路信息，根据用户不同的权限可以对线路进行新增等相关操作，方便用户对线路进行管理。

（5）用户管理功能

用户管理功能包括：新增用户、编辑用户、删除用户、新增小组、编辑小组、删除小组。

此功能模块可以查看已添加的所有用户和小组信息，根据用户不同的权限可以对相关用户和小组进行相关操作。在新增或编辑用户时可设置用户手机号，选择是否接收报警短信，若设置接收短信，则当设备发生异常动作时，此系统会以发送短信的形式实时通知该手机号的使用者，以便工作人员及时采取相关措施解决问题。

（7）在线监测功能

在线监测功能包括：实时监测，显示线路、杆塔和设备详细信息。

此功能模块可以实时监测设备运行情况，若设备发生动作则会在当前页面实时弹出报警框，并显示报警数据。

（8）帮助功能

此功能模块对不熟悉本系统操作的提供帮助手册，方便用户快速了解系统功能。

4项目应用

2019年04月，结合220kV天仙2V11/2V12双回线防雷治理工作，在天仙2V11和2V12线21#、23#、24#、30#、32#、34#、35#、37#、41#、42#、45#、46#、56#、57#杆塔加装智能无线数字式避雷器在线监测仪60台，并且应用输电线路避雷器在线监测系统进行相关管理工作。

输电线路避雷器在线监测系统中的数据显示，避雷器在线监测仪2019年04月06日和04月13日定时回传数据一切正常，从而可判断避雷器和避雷器在线监测仪运行良好。部分设备回传数据展示如表1所示。

输电线路避雷器在线监测系统正常接收并显示在线监测装置定时回传的数据，无需工作人员现场巡检召测数据，室内pc端和移动端即可查看统计相关数据，极大地提高了工作人员的工作效率。移动端手机App部分管理界面如下图所示。

5结束语

应用输电线路避雷器在线监测系统，运行人员不仅可以无需去实施现场召测避雷器在线监测仪运行数据，而且可第一时间获取并查看相关数据，能够为电力管理人员和现场工作人员的工作带来极大的便捷性，同时实现室内和移动办公，最大程度的减少人力和物力，节约生产成本，提高电力工作人员的工作效率。实现基于物联网的智能化避雷器在线监测系统，从而可实现对整条输电线路避雷器智能化管理，保障电网的安全运行，推动智能电网的健康发展。

参考文献

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