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摘要：智能电网在电力系统运行检修中发挥着越来越重要的作用。江苏省电力公司在加大智能电网建设的同时，更加注重智能电网知识的普及和应用，为此，江苏省电力公司在其技能培训中心尹山湖输配电带电作业实训基地建设了一套输配电线路状态监测系统。培训学员通过现场参观以及实际操作，真实的感受到智能电网“信息化、自动化、互动化”的智能要求以及状态监测装置“测量数字化、输出标准化、通信网络化和状态可视化”[1]的基本特征。
关键词：智能电网；基站；传感器；功能；原理
作者简介：王德海（1982-），男，辽宁绥中人，江苏省电力公司生产技能培训中心，讲师；管瑞忠（1958-），男，江苏常熟人，江苏省电力公司生产技能培训中心，一级指导教师。（江苏 苏州 215004）
中图分类号：G726 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）30-0144-02
2009年5月，国家电网公司正式提出“坚强智能电网”的概念：以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。[2]中国智能电网研究和建设已拉开了序幕。
2011年，江苏省电力公司为加强智能电网建设和智能电网知识培训，在江苏省电力公司生产技能培训中心尹山湖输配电带电作业培训基地建设了一套输配电线路状态监控系统。通过该状态监测系统可以实现对高压输电线路实时监测，系统中监测装置通过无线传感网技术与有线传输结合的方式，对输电线路周边状况及环境参数进行全天候监测，并由基站通过RS-485总线方式将获得的实时状态数据传输给系统控制主机，并响应主机的各种预警命令，使输电线路运行于可视、可控之中。系统对事故隐患提出预警，为生产管理提供决策信息支持，为调度提供辅助决策信息，有效减少由于各种因素引起的电力事故。学员通过现场参观以及实际操作，可以真实的感受到智能电网“信息化、自动化、互动化”的智能要求以及状态监测装置“测量数字化、输出标准化、通信网络化和状态可视化”的基本特征。
一、输电线路状态监测装置的背景和意义
我国地域辽阔，电力线路和设备具有危险点分散性大、距离长、难以监控维护等特点，而由气象台提供的对某个地区的定时定点监测记录并不能完全准确地反映电力线路走廊和变电站等重要区域的气象条件，其历史气象数据一片空白，给自然灾害预防及研究带来了一定的困难。随着全球气候环境恶化的加剧，冰雪、洪涝、冻雨、大风等灾害时有发生且越来越频繁。输电线路易受覆冰、舞动影响而出现大面积事故停电，给电力系统及人民生活造成了极大的直接与间接经济损失。
二、输电线路状态监测装置的功能和作用
主要针对输电线路走廊的微气象环境数据进行全天候实时监测，获取当地气象实时和历史数据，如环境温度、湿度、风速、风向、降雨量等，既可作为输电线路覆冰状态分析和判决的依据，又可为灾害预测、状态检修等提供全面的信息。输电线路（导线）温度在线监测系统的开发及应用，符合目前所提倡的输电线路信息化、智能化、安全化的全面要求，提高了电网安全运行的可靠性及生产效率，减轻了运行部门日常巡检的工作量，对系统安全运行具有重要意义。在使用过程中，维护人员通过上传至监控中心的监测数据不仅可以了解前端输电线路导线的运行情况，还能全面收集和长期积累动态增容、过载性试验及大负荷区段的带电导线、重冰区进行交直流融冰的重点区域的实时温度等资料，为输电线路在设计、运行维护等方面提供大量的真实的基础数据。
三、尹山湖输配电带电作业实训基地输电线路状态监测装置的组成及原理
尹山湖输配电带电作业实训基地输电线路状态监测装置由数据传输基站、无线温度传感器、无线温湿度传感器、无线雨量传感器、风速风向传感器、太阳能供电系统组成。
1.数据传输基站（见图1）
数据传输基站用于收集各类传感器（温度、温湿度、水浸、雨量、避雷器泄漏电流等）的无线信号，并通过RS-485总线将数据传送给控制主机。采用双天线设计，可以保证接收到的多径信号的衰落特性不同，提高信号接收的可靠性。其工作原理是：2.4GHz RF收发器收到传感器发来的数据会产生中断信号，MCU立即读取该数据，进行分类处理并保存到内存和FLASH ROM中。在主机通过RS-485（CAN、以太网）总线查询时将收到的数据传输到主机进行处理。
2.无线温度传感器（见图2）
无线温度传感器用于实时监测输（配）电线路及变电一次设备的运行温度、温升和相间温差，是基于WSN（无线传感器网络）技术设计开发的，应用先进的一体化、微型化封装技术和等电位安装技术，可将其直接安装在设备发热处或线路之上，为电力网安全运行提供数据支持。其工作原理是：无线温度传感器定时测量并发送监测点温度数据，当监测点温度超过预设值时立即报警并提高测温频率，这些数据通过2.4GHz无线信道传输到基站。
3.无线温湿度传感器（见图3）
无线温湿度传感器用于实时、准确的测量环境温度和环境相对湿度。它能使用户对现场环境实现远程数据采集和监测，具有体积小、易安装、使用寿命长、实时在线等功能特点。其工作原理是：无线温度传感器定时测量并发送监测点温湿度数据，当监测点温湿度超过预设值时发出告警，并将数据通过2.4GHz无线信道传输到基站。
4.无线雨量传感器（见图4）
无线雨量传感器用于实时测量自然界降雨量，同时融入WSN（无线传感器网络）技术，将降雨量转换为以开关量形式的数字信息量通过无线信道发射给基站。它为防洪、水库水情管理提供了数据支持。其工作原理是：由承雨口采集到雨水，经漏斗进入上翻斗，上翻斗承积到一定水量时发生翻转倾倒，经汇集漏斗和节流管注入计量翻斗，把不同强度的自然降水调节为比较均匀的中等强度降水。计量翻斗承积到相当于0.1mm降水时计量翻斗翻到。计量翻斗每翻倒一次，计数翻斗跟随翻倒一次，通过安装在计数翻斗的磁钢对固定在机架上的干簧管扫描，使干簧接点因磁化而瞬间闭合一次，通过二心电缆送出一个电路导通信号，传输到无线传感计数器进行计数，并通过2.45GHz无线信道传输到基站。 5.风速风向传感器（见图5）
用于实时监测所在环境的风速、风向参数值。采用超声波一体化风速、风向传感器，全金属外壳，一体化设计，可全天候工作，免维护。同时还具有测量精度高、稳定性好等特点。其工作原理是：利用超声波时差法来实现风速的测量。声音在空气中的传播速度汇和风向上的气流速度叠加，若超声波的传播方向与风向相同，它的速度会加快；反之，若超声波的传播方向与风向相反，它的速度会变慢。因此，在固定的检测条件下，超声波在空气中传播的速度可以和风速函数对应。通过计算即可得到精确的风速和风向。
6.太阳能供电系统（见图6）
太阳能供电系统简称太阳能电源，是一种将光能转换成电能的供电设备。它有太阳能电池板（见图6）、太阳能控制器、硅能蓄电池（见图7）三部分组成。其工作原理是：白天利用太阳能电池方阵将光能转换成不稳定的电能，通过太阳能控制器再将不稳定的电能变换成稳定的直流电，以向蓄电池组充电，同时也给负载设备供电。夜间，蓄电池组再将存贮的电能向负载放出。如此往复，使负载设备始终有电力供应。
7.红外探测传感器
采用2个红外微波双鉴探测器安装于需要监控的塔身关键位置，以覆盖防护范围为准（可扩展至4个）。每个红外微波探测器的波束覆盖区域为：X轴辐射角宽110度、Y轴辐射角宽85度。选择合适的安装高度，可以覆盖杆塔本体周围及安装点10米左右范围内异物的入侵，感知安全范围内的外物靠近，对于违法人员的攀爬、盗材等可即时感知，并向主站发送报警信号。
四、在线监测装置在尹山湖输配电带电作业实训基地的应用
未来电网将向智能化发展，智能电网知识的普及和应用对于电网发展越来越重要。尹山湖输配电带电作业实训基地在线监测装置可以实现风速、风向、大气温湿度、照度、雨量等微气象数据的监测；可以实现导线温度的监测；可以实现导线运行温度、杆塔工作状态、导线覆冰等状态监测；可以实现避雷器总泄漏电流、阻性电流、谐波电流等参数的监测。这些监测虽然仅仅是智能电网应用的一小部分，但是它将智能电网“信息化、自动化、互动化”的智能要求以及状态监测装置“测量数字化、输出标准化、通信网络化和状态可视化”的基本特征传递给江苏电力系统的电力员工，将智能电网的基本知识以实物的形式展示给培训学员，让江苏电网员工更深刻地理解智能电网知识，为智能电网的发展贡献更大的力量。
参考文献：
[1]输电线路状态监测装置通用技术规范[S].北京：国家电网公司，
2010.
[2]刘振亚.智能电网知识读本[M].北京：中国电力出版社，2010：
24.
关键词：智能电网；基站；传感器；功能；原理
作者简介：王德海（1982-），男，辽宁绥中人，江苏省电力公司生产技能培训中心，讲师；管瑞忠（1958-），男，江苏常熟人，江苏省电力公司生产技能培训中心，一级指导教师。（江苏 苏州 215004）
中图分类号：G726 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）30-0144-02
2009年5月，国家电网公司正式提出“坚强智能电网”的概念：以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。[2]中国智能电网研究和建设已拉开了序幕。
2011年，江苏省电力公司为加强智能电网建设和智能电网知识培训，在江苏省电力公司生产技能培训中心尹山湖输配电带电作业培训基地建设了一套输配电线路状态监控系统。通过该状态监测系统可以实现对高压输电线路实时监测，系统中监测装置通过无线传感网技术与有线传输结合的方式，对输电线路周边状况及环境参数进行全天候监测，并由基站通过RS-485总线方式将获得的实时状态数据传输给系统控制主机，并响应主机的各种预警命令，使输电线路运行于可视、可控之中。系统对事故隐患提出预警，为生产管理提供决策信息支持，为调度提供辅助决策信息，有效减少由于各种因素引起的电力事故。学员通过现场参观以及实际操作，可以真实的感受到智能电网“信息化、自动化、互动化”的智能要求以及状态监测装置“测量数字化、输出标准化、通信网络化和状态可视化”的基本特征。
一、输电线路状态监测装置的背景和意义
我国地域辽阔，电力线路和设备具有危险点分散性大、距离长、难以监控维护等特点，而由气象台提供的对某个地区的定时定点监测记录并不能完全准确地反映电力线路走廊和变电站等重要区域的气象条件，其历史气象数据一片空白，给自然灾害预防及研究带来了一定的困难。随着全球气候环境恶化的加剧，冰雪、洪涝、冻雨、大风等灾害时有发生且越来越频繁。输电线路易受覆冰、舞动影响而出现大面积事故停电，给电力系统及人民生活造成了极大的直接与间接经济损失。
二、输电线路状态监测装置的功能和作用
主要针对输电线路走廊的微气象环境数据进行全天候实时监测，获取当地气象实时和历史数据，如环境温度、湿度、风速、风向、降雨量等，既可作为输电线路覆冰状态分析和判决的依据，又可为灾害预测、状态检修等提供全面的信息。输电线路（导线）温度在线监测系统的开发及应用，符合目前所提倡的输电线路信息化、智能化、安全化的全面要求，提高了电网安全运行的可靠性及生产效率，减轻了运行部门日常巡检的工作量，对系统安全运行具有重要意义。在使用过程中，维护人员通过上传至监控中心的监测数据不仅可以了解前端输电线路导线的运行情况，还能全面收集和长期积累动态增容、过载性试验及大负荷区段的带电导线、重冰区进行交直流融冰的重点区域的实时温度等资料，为输电线路在设计、运行维护等方面提供大量的真实的基础数据。
三、尹山湖输配电带电作业实训基地输电线路状态监测装置的组成及原理
尹山湖输配电带电作业实训基地输电线路状态监测装置由数据传输基站、无线温度传感器、无线温湿度传感器、无线雨量传感器、风速风向传感器、太阳能供电系统组成。
1.数据传输基站（见图1）
数据传输基站用于收集各类传感器（温度、温湿度、水浸、雨量、避雷器泄漏电流等）的无线信号，并通过RS-485总线将数据传送给控制主机。采用双天线设计，可以保证接收到的多径信号的衰落特性不同，提高信号接收的可靠性。其工作原理是：2.4GHz RF收发器收到传感器发来的数据会产生中断信号，MCU立即读取该数据，进行分类处理并保存到内存和FLASH ROM中。在主机通过RS-485（CAN、以太网）总线查询时将收到的数据传输到主机进行处理。
2.无线温度传感器（见图2）
无线温度传感器用于实时监测输（配）电线路及变电一次设备的运行温度、温升和相间温差，是基于WSN（无线传感器网络）技术设计开发的，应用先进的一体化、微型化封装技术和等电位安装技术，可将其直接安装在设备发热处或线路之上，为电力网安全运行提供数据支持。其工作原理是：无线温度传感器定时测量并发送监测点温度数据，当监测点温度超过预设值时立即报警并提高测温频率，这些数据通过2.4GHz无线信道传输到基站。
3.无线温湿度传感器（见图3）
无线温湿度传感器用于实时、准确的测量环境温度和环境相对湿度。它能使用户对现场环境实现远程数据采集和监测，具有体积小、易安装、使用寿命长、实时在线等功能特点。其工作原理是：无线温度传感器定时测量并发送监测点温湿度数据，当监测点温湿度超过预设值时发出告警，并将数据通过2.4GHz无线信道传输到基站。
4.无线雨量传感器（见图4）
无线雨量传感器用于实时测量自然界降雨量，同时融入WSN（无线传感器网络）技术，将降雨量转换为以开关量形式的数字信息量通过无线信道发射给基站。它为防洪、水库水情管理提供了数据支持。其工作原理是：由承雨口采集到雨水，经漏斗进入上翻斗，上翻斗承积到一定水量时发生翻转倾倒，经汇集漏斗和节流管注入计量翻斗，把不同强度的自然降水调节为比较均匀的中等强度降水。计量翻斗承积到相当于0.1mm降水时计量翻斗翻到。计量翻斗每翻倒一次，计数翻斗跟随翻倒一次，通过安装在计数翻斗的磁钢对固定在机架上的干簧管扫描，使干簧接点因磁化而瞬间闭合一次，通过二心电缆送出一个电路导通信号，传输到无线传感计数器进行计数，并通过2.45GHz无线信道传输到基站。 5.风速风向传感器（见图5）
用于实时监测所在环境的风速、风向参数值。采用超声波一体化风速、风向传感器，全金属外壳，一体化设计，可全天候工作，免维护。同时还具有测量精度高、稳定性好等特点。其工作原理是：利用超声波时差法来实现风速的测量。声音在空气中的传播速度汇和风向上的气流速度叠加，若超声波的传播方向与风向相同，它的速度会加快；反之，若超声波的传播方向与风向相反，它的速度会变慢。因此，在固定的检测条件下，超声波在空气中传播的速度可以和风速函数对应。通过计算即可得到精确的风速和风向。
6.太阳能供电系统（见图6）
太阳能供电系统简称太阳能电源，是一种将光能转换成电能的供电设备。它有太阳能电池板（见图6）、太阳能控制器、硅能蓄电池（见图7）三部分组成。其工作原理是：白天利用太阳能电池方阵将光能转换成不稳定的电能，通过太阳能控制器再将不稳定的电能变换成稳定的直流电，以向蓄电池组充电，同时也给负载设备供电。夜间，蓄电池组再将存贮的电能向负载放出。如此往复，使负载设备始终有电力供应。
7.红外探测传感器
采用2个红外微波双鉴探测器安装于需要监控的塔身关键位置，以覆盖防护范围为准（可扩展至4个）。每个红外微波探测器的波束覆盖区域为：X轴辐射角宽110度、Y轴辐射角宽85度。选择合适的安装高度，可以覆盖杆塔本体周围及安装点10米左右范围内异物的入侵，感知安全范围内的外物靠近，对于违法人员的攀爬、盗材等可即时感知，并向主站发送报警信号。
四、在线监测装置在尹山湖输配电带电作业实训基地的应用
未来电网将向智能化发展，智能电网知识的普及和应用对于电网发展越来越重要。尹山湖输配电带电作业实训基地在线监测装置可以实现风速、风向、大气温湿度、照度、雨量等微气象数据的监测；可以实现导线温度的监测；可以实现导线运行温度、杆塔工作状态、导线覆冰等状态监测；可以实现避雷器总泄漏电流、阻性电流、谐波电流等参数的监测。这些监测虽然仅仅是智能电网应用的一小部分，但是它将智能电网“信息化、自动化、互动化”的智能要求以及状态监测装置“测量数字化、输出标准化、通信网络化和状态可视化”的基本特征传递给江苏电力系统的电力员工，将智能电网的基本知识以实物的形式展示给培训学员，让江苏电网员工更深刻地理解智能电网知识，为智能电网的发展贡献更大的力量。
参考文献：
[1]输电线路状态监测装置通用技术规范[S].北京：国家电网公司，
2010.
[2]刘振亚.智能电网知识读本[M].北京：中国电力出版社，2010：
24.