电气工程测试方法与装置（ 张秉仁）第章 输电线路监测原理与方法

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1、第6章输电线路监测原理与方法6.1绝缘子在线监测与故障诊断6.1.1绝缘子的在线监测据统计，在电力系统总事故数中污闪事故仅次于雷害位于第二，但是由于污闪事故的自动重合闸成功率很低，致使所导致的损失为雷害事故的约10倍。在线实时监测高压输电线路绝缘子的泄漏电流，可以使电力系统管理人员把握高压网运行的绝缘状况，以便及时采取措施避免高压电网运行中污闪事故的发生，提高电力系统运行安全性和可靠性。6.1.1.1在线监测的工作原理及特点如围6-1所示，绝缘子在线监测系统是通过传感器实时监测泄漏电流、大气参数等数据并利用GPRS发射-接收模块将数据发送给后台总机，同时利用太阳能实现不间断

2、供电。通过专家诊断软件分析泄漏电流值、局部放电强度，根据泄漏电流、局部放电强度及气象条件得出等值附盐密度，对线路中每一串绝缘子的污秽状况进行诊断，对有可能出现的污闪事故做出预警。图6-1绝缘子在线监测系统结构框图6.1.1.2传感器与数据采集包含响应速度快、信噪比高并能经受恶劣大气坏境考验的泄漏电流传感器、大气参数测量传感器（如温湿度传感器、风力风向传感器、导线张力传感器、覆冰量传感器等）。数据采集分机具有低功耗、数据处理量大、抗干扰能力强、并能实现数据无线传输等特点。6.1.1.3信号的无线传输与后台总机由于前端机在杆塔上，所以它测得的数据必须通过无线传输的方式传到主控室

3、，一般采用GPRS技术进行数据传送。利用GPRS不但可以将数据以短消息的形式，而且还能以电子邮件或名数据包的形式通过Internet网络传输到后台监控中心。GPRS是按流量计费，所以不能时刻都将数据进行发送，因此采集电路的存储管理服务（SMS）就比较重要。比较科学的方法是，在天气状况好的时候，隔两三小时发送一次数据，天气较差时，发送频率提高一些。由于采集的数据量大，而且需要定时发送，就必须对采集的数据进行存储，而单片机的存储容量往往不能满足要求，所以必须使用存储芯片扩展采集电路的存储量。采集的数据必须含有测量时间信息，所以日历时钟芯片也是必不可少的。常通过下面的措施来保证无

4、线通信中数据的可靠性：首先选用高质量的收发芯片，这是数据可靠的根本保证；其次是在硬件设计中增加数据头检测电路，防止数据的错位和避免空气中的干扰数据对系统正常工作的影响；最后在软件上通过制定完备的通信协议或采取有效的编码措施保证数据的可靠性。后台总机利用大量试验数据和运行部门提供的现场数据，确立外绝缘预警标准，建立绝缘子状态的多专家数据库预警诊断系统。6.1.1.4电源的获取泄漏电流在线监测系统的关键问题之一是位于高电位处有源电路的供电问题，下面介绍常见的供能方法。（1）太阳能电源目前应用得最多的是太阳能电源，太阳能电源系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）、直流电压

5、变换电路组成。各部分的功能介绍如下：1）太阳能电池板。太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分。其作用是将太阳的辐射能放转换为电能，转换功率决定于日照强度和环境温度。电池板可以直接给某些对电压要求不高的负载供电或通过太阳能控制器送往蓄电池中存储起来。2）太阳能控制器。太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，对太阳能电池板进行最大输出功率跟踪和最大输出电压稳定，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，控制器还能对蓄电池迸行温度补偿。3）蓄电池，一般为铅酸电池，在微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或裡电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能

6、存储起来，到需要的时候再释放出来。4）DC-DC转换电路。在某些场合，需要使用多种直流电压的负载时，则需要用到DC-DC变换电路，才能得到所需要的各种电压等级。（2）激光供能电源这种方法采用激光或其他光源从地面低电位侧通过光纤将光能量传送到高电位侧，再由光电转换器件（光电池）将光能转换成为电能，再经过DC-DC变换后，提供稳定的电压输出。它的发展有赖于GaAs光电池、大功率半导体激光二极管和高效率单片集成DC-DC变换器的发展与广泛应用。激光供能电源输出稳定、纹波小，但光电器件的高成本和激光发生器的短寿命是制约其广泛应用的因素。（3）导线取能电源通常足将一次侧一匝，二次侧多

7、匝的特制小型电流互感器套装于导线上，导线电流通过电磁感应转换成二次电压,再经过后续处理，实现隔离式供电。这种方法需要电源能够适应动态范围较宽的导线电流，并且足以耐受短路电流与过电压的强烈冲击。6.1.1.5典型应用实例图6-2是一种典型绝缘子在线监测系统的原理图。该系统主要由绝缘连接器、主保护单元、传感器、太阳能电他、数据采集器、温度湿度测量仪组成，具有在线实时监测绝缘子的平均泄漏电流及局部放电，确定运行的可靠性及老化程度：分析软件采用理论曲线，计算表面等值附盐密度，以此确定污秽程度；采用太阳能电源供电；通过微处理