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高压塔杆在线监测系统的研究 学生— 指导老师— 2013年4月26日 * 1.1课题背景 电力工业是国民经济的重要基础产业、安全、稳定和充足的电力供应是保障国民经济健康稳定发展的前提。铁塔/塔杆倾斜是影响电力系统安全运行的问题之一。近年来,由于一些自然现象(如雨雪、大风等)以及煤矿开采、工程施工、人为破坏等原因,造成铁塔/塔杆倾斜的情况时有发生。铁塔/塔杆倾斜经常会造成输电线路和通信网络中断,严重的将引起倒塔事件。这些都将对输电网的安全运行和通信网的正常工作造成极大威胁,对人民生命财产造成损失。 * * 以2008年1-2月我国南方大范围冰雪灾害为例。据 数据 统计，2008年1-2月，全国电网因冰灾停运线路36740条，停运变电站2016座，563236基杆塔倒塌损坏，断线353731处，500KV变电站停运12座；5000KV输电线路停运107条，受损80条，倒塔957基。局部受损189基。云南220KV大盐线被覆冰脱冰舞动巨大拉力拉断，江西500KV南乐回路因舞动导致铁塔处左相绝缘子串底部瓷瓶钢脚球头断裂，最终使得南昌500KV变电事故报警，南乐回路断路器三项跳闸，江西500KV电网基本瘫痪。湖南，贵州，浙江电网出现了大范围冰闪跳闸和断线倒塔，造成大面积停电和部分电网和部分电网解列运行。总的来说，这次冰灾持续时间长，影响范围广，危害程度深，仅国家电网的直接损失就达到104.5亿元。为避免此类事件再度发生，应加强对电力输电线塔杆状态的监测，在灾害发生前进行及时的预警和处理，以提高电网运行的稳定性。 1.1课题背景 * * 1.1课题背景 图片1 图片2 * * 1.1课题背景 传统的高压输电线路监测都是采用巡检的方式，主要有两种，即人工目测法和直升飞机航测法。 人工目测法是由巡检员在地面沿线逐塔巡视，有时候需要登上铁塔或者乘坐悬挂于线路上的滑车，这种作业方式精度低、劳动强度大、费用多、周期长、危险性高，且存在巡检盲区。 直升飞机航测法则是驾驶直升飞机沿线巡检，采用摄像机和其他非接触探测技术对线路进行巡检，这种方式的优点是灵活性强、视野开阔，但存在飞行安全隐患且巡线费用昂贵。 由于上述的巡检作业方式存在诸多的不足，电力部门迫切需要取代或辅助人力进行线路巡检的设备。使之真正成为防止电网事故大面积停电的第一道防御系统的一项关键技术。深入研究电力塔杆倾斜监测系统在线指挥、检修、巡视和监测技术，加强输电线路运行状态的智能化管理，对加速智能化电网建设，预防和减少事故发生，提高电力系统的安全性、可靠性、稳定性具有十分重要的意义。 * * 1.1课题背景 图片3 图片4 * * 2.1研究内容 图片5 -1 塔杆在线监测整体示意图 * 2.1研究内容 图片5 -2 塔杆在线监测整体流程图 * * * 2.1.1倾角采集模块 图6 倾角采集模块示意图 * * 2.1.1应变传感器选型 电力塔杆倾斜监测系统的应变式传感器受力示意图。将四片相同的电阻应变传感器分别安装在水泥塔基的底端。当电力塔杆受到外部力作用时，在物体被压时，上面两个应变片被拉伸，下面两个应变片被压缩；在物体被拉时，上面两个应变片被压缩，下面两个应变片被拉伸。电阻应变传感器将应力的变换转成电阻值的变换。 * * 2.1.1应变采集模块 将电阻应变传感器结成如图所示的电桥，电桥的四个臂上电阻应变传感器都参与机械变形，同处于一个温度场，温度影响相互抵消，电压输出灵敏度高。四个电阻应变传感器的电阻阻值相同、材料相同，可以推到出以下公式： 根据应变片特征方程： 有 通过测量输出电压的变化，可以得出应变值。 其中K为应变片的灵敏度系数； ε为应变值；Ui为激励电压。 * * 2.1.2通信模块 图8 zigBee 无线发射与接收模块 * * 2.1.2通信模块 图9 3G/GSM/GPRS通信模块 * * 2.1.2通信模块 采用ZigBee 、3G/GSM/GPRS通信模块，很好的解决了ARM总站系统和PC监控中心之间的通信问题，而且不受高压输电线环境下电磁干扰，摆脱了通信电缆的束缚，在一定程度上减少了施工和维护量，并且可以有效的保存和向ＰＣ监控中心发送实时数据。 采用无线通信优势： * * 2.1.3外围设备 图10 云台 与 高速球 用于 摄像与监控 * * 2.1.3外围设备 图10 DVR（数字硬盘录像机 ) 与 报警器 用于存储监控数据与实行现场报警 * * 3.1 后期任务