输电线路振动在线监测系统设计方案
目录
1．项目的必要性 (2)
2．主要内容 (3)
2．1 监测方式和内容 (3)
2．1．1监测方式 (3)
2．1．2监测内容 (3)
2．2 监测装置安装位置 (3)
2．2．1安装原则 (3)
2．2．2安装位置 (3)
3．技术方案 (3)
3．1 系统结构原理图 (3)
3．2 监测系统组成及运行环境 (5)
3．2．1监测装置 (5)
3．2．2系统软件 (5)
3．3 主要技术参数 (5)
3．4 监测系统特点 (7)
3．4．1监测装置特点 (7)
3．4．2 综合分析软件系统特点 (7)
3．5 监测系统通信、供电和运行方式 (8)
3．5．1 通信方式 (8)
3．5．2 供电方式 (8)
3．5．3 运行方式 (8)
4．项目意义 (8)
1．项目的必要性
架空线微风振动是一种气体的旋涡（卡门旋涡）在架空线背风侧交替脱落所产生的架空线振动现象，其特征频率高（3-120Hz），振幅一般不会超过导线直径，振动频率和风速、导线直径有关，由式：F=200V/d确定，其中V为垂直于架空线的风速，单位：米/秒， d为架空线导线直径，单位：米。
目前几乎所有的高压送电线路都受到微风振动的影响，尤其在线路大跨越上，因具有档距大、悬挂点高和水域开阔等特点，使风输给导地线的振动能量大大增加，导地线振动强度远较普通档距严重。
一旦发生疲劳断股，将给电网安全运行带来严重危害，通常仅换线工程本身的直接损失可高达数百万元。
现在世界上任何地区，几乎所有的高压架空送电线路都受到微风振动的影响和威胁，在我国微风振动危害线路的事例也很普遍。
微风振动已经严重威胁着我国电网架空送电线路特别是大跨越的安全运行。
通过迅速准确地采集、传输、处理和管理线路大跨越振动的大量数据和信息，及时掌握导地线防振装置消振效果的变化，可以为输电线路大跨越的安全运行提供实时预警服务，避免现行预防性计划维修（计划修）制度维修不及时或过度维修的弱点，变预防性计划维修为状态维修，能够显著提高输电线路设备的运行可靠性并降低维修费用。
微风振动对架空线路造成的破坏是长期积累的，具有较强的隐蔽性，因此对其进行测量既能消除微风振动产生的隐患，又能为防振设计提供科学的依据。
2．主要内容
2．1 监测方式和内容
2．1．1监测方式
通过在输电线路上安装导线振动监测仪，实现对线路运行状态的实时在线监测、预警与分析决策。
2．1．2监测内容
振动幅度、振动频率；（使用导线振动监测仪）
2．2 监测装置安装位置
2．2．1安装原则
选择的安装位置及装置的外观结构应不影响正常的输电线路检修维护工作，装置的安装应整齐、牢固，原则上电缆至少每间隔0.5米要有一个固定点。
2．2．2安装位置
导线振动监测仪安装在输电线路上。
3．技术方案
3．1 系统结构原理图
整个系统由振动监测仪和后台综合分析软件系统组成，系统结构框图见下图：
输电线路振动在线监测系统结构框图
(1) 振动监测仪
振动监测仪安装在杆塔的横担上，监测仪具有远距离无线通信接口，用来与综合分析软件系统进行数据通信。
监测仪能自检、采集、测量，并将测量结果传输到综合分析软件系统。
(2) 后台分析软件系统
综合分析软件系统由数据通信模块，数据处理服务器，客户端，不间断电源，以及综合分析软件组成。
综合分析软件可以统一接收来自杆振动监测仪的数据，统一显示、统一分析和管理，可以查询、统计历史数据，生成报表，作出决策辅助分析。
系统能与其它MIS系统进行接口，共享数据。
3．2 监测系统组成及运行环境
3．2．1监测装置
◆硬件组成：
(1) 振动监测传感器：一套；
(2) 数据转换模块：一套；
(3) 电源系统：太阳能板、充电控制器、电池；
(4) 子站通信系统：GSM无线数据传输模块和手机卡；
(5) 主机箱；
(6) 前端设备配套安装固定夹具；
◆运行环境：
环境温度：-25°C ~ +45°C
工作温度：-40°C ~ +85°C
相对湿度：5%RH ~ 100%RH
大气压力：550hPa ~ 1060hPa
3．2．2系统软件
◆硬件配置：
服务器（主机能存储10年以上监测数据），数据通信模块，客户机，不间断电源；
◆软件配置：
服务器操作系统Windows Server 2000；
数据库管理系统SQL Server 2000；
客户端操作系统Windows XP / Windows2005等，IE浏览器；
综合分析软件。
3．3 主要技术参数
◆使用范围：110～500KV以上
◆监测数据：振动幅度、振动频率；
风速、风向、气温、湿度等环境参数；
◆振幅范围：0～1.3ｍｍ（ｐ－ｐ）；
◆测量精度：0.05mm；
◆频率范围：0～150Hz；
◆工作线路电压： 110～500KV以上；
◆工作线路电流：≤ 1500A（指单导线或分裂导线子导线）；
◆温度测量：－40℃～＋95℃，测量精度：0.5℃；
◆相对湿度：0～100%RH，测量精度：2%RH；
◆风速测量范围：0～75m/s,准确度：±(0.5+0.03 V)m/s；
◆风向测量范围：0～360°, 准确度：±5°；
◆通讯方式：GSM/GPRS/CDMA无线通信；；
◆监测主机电源：太阳能+蓄电池；
◆监测主机无阳光情况下可连续运行时间：>30天；
◆监测单元运行环境温度：-40℃～+85℃；
◆监测单元运行环境湿度：不大于98％RH；
◆可靠性：平均无故障连续工作时间大于6300h，年故障次数不大于2次。
功能要求：
◆防护等级：IP65；
◆蓄电池使用寿命：5年以上；
◆太阳能电池板使用寿命：10年以上；
◆软件系统：终身免费升级；
3．4 监测系统特点
3．4．1监测装置特点
(1) 加电自启动功能；
(2) 具有在线自诊断功能；
(3) 设备采用休眠、待机、定时传输相结合的低功耗模式设计，测量精度高；
(4) 数据采集前端采用多层屏蔽、抗干扰、抗雷击技术、确保系统运行稳定可靠；
(5) 时间同步功能，能接收综合分析软件系统的对时命令，每天对时一次，误差不大于5s；
(6) 数据暂存功能，可以在通讯异常时能存储3天以上的数据；
(7) 整体结构设计，安装方便快捷，线路带电或停电均可进行实施，安装后不会对线路自身结构特性和后期运行维护造成安全隐患；
(8) 具有适当的接口，供本地调试；
(9) 具有对大气温度，环境湿度，风速，风向，降水等进行数据采集、测量和通信功能，通过通信网络将测量结果传输到后端综合分析软件系统；
3．4．2 综合分析软件系统特点
(1)能定时自动接收数据采集单元的数据；
(2)具有远程设置采集方式(自控方式或受控方式)、自动采集时间的功能；
(3) 后台软件根据用户需求，数据采集密度可设置；
(4)能向数据采集单元发送对时命令；
(5) 能远程修改数据采集单元的IP地址和端口号；
(6)具备报警提示功能；报警提示信息将提供报警测点的准确地理位置、测点名称以及本次报警的详细时间，同时在平面图上测点所在位置变成红色。
由于系统能指示出故障发生的准确部位，因此能有效指导设备维护工作；
(7)可以从其它MIS系统进行接口；
(8)可终身免费升级；
(9) 中心的高压杆塔远程监控服务器软件系统对数据进行存储管理，保存自系统安装以来所有测点温度的变化情况，可存储高达15年以上的历史记录数据。
根据您的需要选择不同的测点、不同的时间段，将数据以各种报表、统计图、曲线等方式显示出来；
3．5 监测系统通信、供电和运行方式
3．5．1 通信方式
振动监测仪采用GSM/SMS/GPRS/CDMA通信方式传输数据。
3．5．2 供电方式
振动监测仪采用太阳能方式和电磁感应方式供电，电源部分包括太阳能电池组件、蓄电池和充放电控制器。
蓄电池无阳光使用的供电时间在30天以上，蓄电池使用寿命为5年以上。
3．5．3 运行方式
系统可采用自动采集方式或者受控采集方式。
4．项目意义
由于我国煤炭、水力资源分布的极其不平衡，决定了能源主要靠电网传输，作为电网的重要组成部分的输电线路，其运行安全性和可靠性越来越受到电力系统运行和管理人员的重视。
提高输电线路运行和维护管理的自动化和信息化水平具有非常重要的社会意义和经济效益。