王渤
国网青海省电力公司检修公司 青海西宁 810021
摘要：输电线路由于电压的升高、传输容量的增加，一旦发生故障将会面临电网失稳、解列、造成大面积停电的风险，现有的技术手段缺乏对线路运行工况的全面掌控，难以发现线路隐含和渐变的危机因素，因此，对线路工况进行在线监测已刻不容缓。
关键词：高原地区；±800千伏；直流输电线路；在线监测
1 直流输电线路在线监测
±800高压输电线路在线监测设备能够对输电线路的工作状态进行全方位、多功能的实时监测，特别是在恶劣的气候或外界环境下，在线监测设备的使用大大降低了输电线路瘫痪的风险，并可及时反馈监测信息，将±800高压输电线路的工作隐患消灭于萌芽之中。
以监测功能为区分视角，常见的±800高压输电线路在线监测设备可基本分为以下几种：１）覆冰监测；２）线路舞动与风偏监测；３）雷电监测；４）绝缘子污秽监测；５）杆塔倾斜监测等。
1.1 覆冰监测
覆冰在线监测设备可实时计算导线的覆冰厚度，并利用图像处理技术将覆冰信息通过摄像机或视频记录设备记录下来，实时传递至监测终端，以便及时应对超标准厚度覆冰对导线耐电流能力的影响［Ｗ］。然而，就目前的覆冰监测设备而言，其供电稳定性、监测参数系统化、通讯抗干扰性以及高耐寒传动部件的设计等方面还需要进一步提高，以期达到在恶劣环境气候下远程无死角监控的目的。
1.2 线路舞动与风偏监测
近些年来，国家电网公司对线路舞动风偏监测设备的运行状况开展了一系列研究与调查，调查对象特别涉及了对于线路低频大幅度摆动的监测设备。当线路的摆幅足够大时，导线磨损、疲劳以及无规律舞动很可能会带来导线与地面的短路或者不同相导线之间的短路，这将给输电线路带来致命的危害。尽管每相线路上均安装了加速度传感器，用于测量导线舞动的加速度并推算舞动轨道，但现场经验表明，轨道计算的准确性还有待提高。除此以外，由于线路舞动，导线自身还存在风振现象，其振动频率相对较高，通常为５-１００Ｈｚ，而其自振幅相对较小。通过在线路两端安装振动监测系统可有效地获得导线振动相位、幅度、频率等数据，可有效监测导线的疲劳弯曲应力及磨损状态，并预防电力事故的发生。
1.3 雷电监测
雷电自古以来普遍被认为是伤害值最高的自然灾害之一。自二十世纪八十年代以来，雷电在线跟踪监测设备引入中国，并被试点运行。该系统在数据测量精度、永久记录与分析深度上弥补了现有设备的缺陷，提高了雷电监测系统的稳定性与精确性。
1.4 绝缘子污秽监测
在我国，绝缘子污秽监测设备已经被研究了多年。其中，绝缘子串的漏电流检测是污秽监测中最为传统的方法。然而，该监测方法受绝缘子串的类型及温湿度等外界因素影响很大，所以测量灵敏度一直被认为很低。近些年来，基于光学的绝缘子污秽度监测设备在诸多省份得到了广泛应用。我国某省仅光学污秽监测系统就已经拥有超过２００个安装点。该监测装置主要由激光与涂覆污秽物的石英玻璃芯组成，安装于绝缘子串的顶盘上，通过检测光照能量的衰减度来评估污秽的严重程度，该监测方法可以适用于任何类型的绝缘子串。
1.5杆塔倾斜监测
杆塔倾斜监测设备一般用于地质不稳定的沙土、盐土、冻土、沼泽等地区，该地区的输电线路杆塔会由于地质变化而存在不同程度的倾斜或偏移，严重者会对杆塔的可靠程度产生巨大影响。而杆塔倾斜监测设备可利用数字倾斜角传感器及重力传感器等检测设备实时采集数据，并通过通讯手段将数据反馈至监测基站，以便管理人员可以实时的了解输电杆塔的工作状况，并做出正确的判断与决策。
由于输电线路杆塔的安装位置一般比较偏远，所以与其余在线监测设备一样，该系统不仅要解决测量精度问题，还需要解决通讯设备的实时响应与传感器节点的供电等问题。除上述在线监测设备外，输电线路在线监测设备还包括远程视频在线监测设备、微气象在线监测设备、防盗窃在线监测设备、防外力破坏在线监测设备等，这些设备的综合应用大大降低了输电线路的故障损失，提升了管理人员的决策正确率。
2 输电线路在线监测系统的设计与实现
2.1温度传感器的硬件设计
作为输电线路系统的基础构成单元，温度传感器节点的作用是取得、预处理温度数据，并将其传导到协调器内，路由节点还需要起到桥梁的作用，将其子节点的温度数据也传达出去。
温度传感器的电路里存在温度系数高低不同的两个振荡器，振荡器的非线性会通过斜率累加器来进行校正。其中温度系数较高的振荡器的振荡周期内，温度系数较低的振荡器产生的脉冲信号可以被计数，-55℃则与计数器的一个预设基权值相联系。其具体工作原理是，当温度系数较高的振荡器振荡周期未结束时计数器已经为零，说明测定温度超过－55℃，温度寄存器就会由－55℃的初始值上升一度变为－54℃，其后计数器重新工作，直至温度系数较高的振荡器振荡周期结束，温度寄存器记录的就是被测温度，该值同样通过16位二进制补码记忆在暂态寄存器中。这个被测温度会被设备主机调取，然后将16位的二进制补码转换为十进制，就可以得出真正的实测温度。
2.2信号传输模块的硬件设计
远程监控中心能够使用协调器节点来进行参数的设置，并调节传感器节点。最先这部分电缆的温度数据是传感器节点收集的，然后经过通信网络被传输给信号传输模块的，再经由通信网络被信号传输模块传递到监控中心，所以其中信号传输模块起到数据信息转接口的作用，其具体硬件设计介绍如下：
（1）用处理芯片和HC总线将EEPROM存储器与外部实时同步时钟连起来后，可以同时完成系统定时以及更新存储；另外，电源电路、射频输入输出匹配电路、晶振电路及通讯接口电路合起来就构成收发模块的外围电路。
（2）廉价的电感和电容安装成的非平衡变压器构成了射频输入输出匹配电路，该电路作用主要在于提升非平衡天线的机能，它的参数是不变的，具体值可依据TI给出的数值手册；
（3）晶振电路是由分别为高低频的两个晶振组成，高频晶振频率为32MHz，是维持射频模块运行的；而另一个低频晶振的才32KHz，只是系统休眠和唤醒使用，这样的设计能够有效地减少系统的耗能。
（4）通信传输模块中的GPIO，SPI等外设接口被用双排针导出，形成了通讯接口电路，这种方式能够让系统调控和制约更便捷。
2.3通信传输网络的设备选择
在输电线路状态监测通信传输网络建设过程中，可使用OSI七层体系结构中的路由设备、交换设备以及传输设备组成通信设备。其中，路由设备应选用稳定性与可靠性较好的路由器。鉴于路由器的网络协议较为复杂、数据信息传递与交换效率相对较低、网络配置灵活程度较差，需要加设DHCP服务器或DHCP中继等辅助设备，促进功能的实现。交换设备的优势在于数据信息的传输与交换效率相对较高，通信协议较为简单，且宽带的使用率较高。此外，通信传输网络的可控性较差，需利用快速生成树协议、生成树协议以及IEEE802.1P补充协议实施调整。以基于SDH的多业务传输平台与同步数字体系网络为代表的传输设备，具备带宽较高、时延程度低且安全性能较好的优点，但其对资源的利用率较低，并不适合接入网。
3 结语
±800高压直流输电主设备在正常情况下运行是整个系统安全稳定运行的基础和保证，开展换流变压器、换流阀等主设备状态监测量工作有着重要的实际意义。
参考文献
[1]北京市电力公司输电网生产运行指挥平台建设方案（试行）.
[2]邢蕊.首都电网输电线路监测平台建设与应用[D].北京：华北电力大学硕士论文，2011.
[3]高超.输电线路在线监测的建设与应用[D].北京：华北电力大学硕士论文，2013.