1．项目的必要性

      输电线路基本上都采用架空线路，由于线路架设在空中，需要承受自重、风 力、暴雨和冰雪等机械力的作用和风沙等有害气体的侵蚀，运行条件十分恶劣。 当输电线路经过沙漠地带、高盐土质区、采空区和山地滑坡区等不良地质区，在自然环境和外界条件的作用下，杆塔地基容易发生滑移、倾斜、开裂等现象，从而引起导致杆塔变形、倾斜、甚至倒塔断线。杆塔倾斜造成杆塔导地线的不平衡 受力，引起杆塔受力发生变化，造成电气安全距离不够，影响线路正常运行。倒 塔断线将使供电线路陷于瘫痪，严重影响人们的生产生活，造成巨大损失。

      在杆塔倾斜现象发生发展的初期，巡线人员很难用肉眼观察到微小的变化。 目前迫切需要使用智能化的数据监测装置对输电线路杆塔倾斜进行在线监测与故 障分析诊断，及早发现隐患，及时排除隐患，及时排除故障，以提高输电线路运 行的可靠性。

      杆塔倾斜监测可以实时监测杆塔倾斜情况，及时了解运行杆塔的安全、可靠 状况，根据倾斜监测数据发展趋势，对超标杆塔倾斜状况及时进行多种方式预报 警，指导检修和维护，提醒运行维护人员加固地基，防止倒塔事故发生。

      杆塔倾斜在线监测系统，能够对高压输电线路运行中的杆塔进行全天候的在线、实时有效地监测。主要包括杆塔倾斜监测装置和后台综合分析软件两部分，系统通过对线路的杆塔倾斜输电线路各种状态量进行测量和报告，将数据通过3G/GPRS/CDMA 等通讯方式传送到后台综合分析软件系统进行分析和决策，准确反映出输电线路当前的各种状态，使电力系统运行和管理人员把握线路运行的实际情况，帮助其进行决策和安全评估,对防止电网事故的发生具有重要意义。

2．主要内容

2．1 监测方式和内容

2．1．1 监测方式

通过在杆塔上安装双轴角度传感器和杆塔倾斜装置，实现对线路杆塔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

双向倾斜角度（沿线路方向和垂直于线路方向）及微气象状况（温湿度、风速风向等）实时监测。

2．2 监测装置安装位置

2．2．1 安装原则

（1）按照“Q/GDW 245－2008 架空输电线路在线监测系统通用技术条件”的规定进行。

（2）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。

（3）装置的安装应整齐、牢固，有必要的防护措施和防锈处理。

（4）传感器和数据集中器装置用专用电缆连接，避免电磁干扰。

（5）塔上安装点方便监测单元的固定和整体角度调整。

（6）安装时，采用标准角度测量工具对装置安装角度进行预调整。

（7）为了防雷、防水和安装、维修方便，倾角传感器的电缆应穿入电缆管内。

（8）传感器在防雷设施的有效保护范围内。

（9）装置的机壳通过杆塔接地。

2．2．2 安装位置

（1）安装位置一般选取在杆塔位置在煤矿采空区、沉降区；不良地质区段，如淤泥区、易滑坡风化岩山区或丘陵等。

（2）杆塔倾斜监测装置安装在杆塔的横担上，电缆管沿杆塔杆件布线，固定间隔 0.5m；电缆不能架空架设。

3．技术方案

3．1 系统结构原理图

整个系统由杆塔倾斜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：

杆塔倾斜在线监测系统结构框图

(1) 杆塔倾斜监测仪

杆塔倾斜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塔倾斜监测仪的数据，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：

双轴角度监测传感器：一套；

数据转换模块：一套；

电源系统：太阳能板、充电控制器、电池；

子站通信系统：GSM 无线数据传输模块和手机卡；

主机箱；

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：66kV～500kV 的输电线路中运行杆塔的在线状态监测；

66kV～500kV 的变电站中运行杆塔的在线状态监测；

◆工作电压：DC12V

◆供电方式：太阳能+蓄电池

◆通信方式：3G/GSM/CDMA/GPRS ◆数据通道：RS485/TCP/UDP 传输

◆工作功耗：≤1W；待机功耗≤0.1W； ◆倾斜探测单元：

1、线路方向角度范围：－90°～＋90°；测量精度：±0.01°；

2、 线路垂直方向角度范围：－90°～＋90°；测量精度：±0.01°；

◆温度测量范围：－40℃～＋95℃，测量精度：0.5℃；

◆湿度测量范围：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°；

◆工作环境：

温度：-40℃～+85℃；

湿度：不大于 98％RH；

◆防护等级：IP65；

◆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. 抗干扰：防电磁、防水、防雷击，确保系统运行稳定可靠；
2. 测量精度高：高精度、高分辨率、高可靠性数字倾斜传感器；
3. 具有数据采集、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；
4. 加电自启动功能；
5. 具有在线自诊断功能；
6. 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；

1. 装置设计体积小，安装方便，可带电安装，免维护，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；
2. 具有适当的接口，供本地调试；

1. 数据暂存功能，可以在通讯异常时能存储 3 天以上的数据；

1. 装置主机采用太阳能＋蓄电池供电模式，杆塔倾斜角度采集单元采用太 阳能+锂电池供电模式，在持续阴雨条件下，装置主机能够正常工作至少 30 天，

杆塔倾斜角度采集单元能够正常工作至少 1 年以上；

(11) 在滨海地区台风比较多的地方，可以装上风速传感器。将风速作为一个参数，画出风速随时间变化的曲线，与倾角随时间变化的曲线显示在同一个坐标系中。可以清楚地看出风速对倾角的影响。

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；

1. 后台软件根据用户需求，数据采集密度可设置；

1. 能向数据采集单元发送对时命令；

1. 能远程修改数据采集单元的 IP 地址和端口号；

1. 能对历史数据进行查询、分析，自动生成报表；

1. 具备报警提示功能；

1. 可以从其它 MIS 系统进行接口；

1. 可终身免费升级；

1. 对监测的数据进行统计、分析和输出，以数字列表、曲线和图表的形式 显示相关参数；并可根据其历史数据和当前数据可作出趋势图，来推断杆塔倾斜 的发展速度与趋势，确定杆塔倾斜周期变化的规律；

（11）在趋势图上能迅速读出任一点所对应的日期、时间及特征参量值，它可 以反映出特征值的变化过程，还可预测早期杆塔倾斜故障的发生。

3．5 监测系统通信、供电和运行方式

3．5．1 通信方式

杆塔倾斜监测仪采用 3G/GPRS/CDMA 通信方式传输数据。

3．5．2 供电方式

杆塔倾斜监测仪采用太阳能方式供电，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

杆塔倾斜角采集监控终端有两种工作模式，自动采集方式和受控采集方式。自动采集方式，是它根据预先设定报警工作模式进行现场数据采集，然后自动将采集数据上传到后台服务器上，客户端可以连接上服务器下载监测数据；

受控采集方式，是远程数据采集终端一直等待客户端发送采集监测数据的命令或者其它控制命令，只有接收到控制命令，它才会进行相应的动作，这种模式可用于客户即时获取现场监测数据和实时设置工作状态。

4．项目意义

杆塔倾斜在线监测系统属于前沿技术，项目实施后，可从技术上保证电网的安全运行，也极大地提升了线路运行管理水平，为线路的巡视及状态检修开辟一条新的思路，有着巨大的经济效益和社会效益。

随着智能化电网的发展和业内大力的推广，输电线路在线监测系统处在逐步发展和升温阶段中，相信不久将会达到国内领先技术水平。

4．1 直接经济效益

杆塔倾斜在线监测系统投运后,可以取得可观的经济效益和社会效益。由于提高了设备运行的可靠性，实现了少停电、多供电，便于实现状态检修，减少因年度计划预试小修而造成的重复性停电；可以在不停电状态下，进行输电线路监测。

一般情况下，每条输电线路每年可多供电量约数千万千瓦时，节约巡线的差旅、台班费约几十万元，若全面推广使用，效益难以估量。

4．2 间接经济效益

4．2．1 提高供电可靠性

采用杆塔倾斜在线监测，能发现人工很难用肉眼观察到的杆塔倾斜微小变化，帮助运行部门及早发现隐患，及时排除故障，从而提高输电线路运行的可靠性。

4．2．2 提高人身和设备安全

通过输电线路在线监视技术的实施减少了大量的停电检修和带电检修工作量，减少了发生人身事故的机率。原来的巡视，需要人员定时到线路进行，且输电线路都在地质条件比较恶劣的地方，还有在天气条件比较恶劣的情况，工人很疲劳，在实际工作中，发生人身事故的险情在系统内时有发生。采用输电线路在线监视技术减少了人员定时巡视的需要，对确保人身安全和设备安全十分有利。