高压输电线路绝缘子闪络监测系统的研究

高压输电线路绝缘子闪络监测系统的研究

崔逾崇张胜孟小伟任长波朱超

（安徽省电力有限公司阜阳供电公司安徽阜阳236000）

摘要：近年来，高压输电线路绝缘子闪络监测问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了在线监测系统的设计问题，并结合相关实践经验，分别从系统软件设计以及无线数据传输网络设计等方面，就此课题展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：高压输电线路；绝缘子；闪络；监测

1前言

作为一项实际要求较高的实践性工作，高压输电线路绝缘子闪络监测系统的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对输电线路绝缘子闪络监测的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。

2在线监测系统的设计

2.1高压输电线路绝缘子闪络在线监测系统由闪络电流传感器、信号处理单元、太阳能供电单元、无线通信网络单元组成。太阳能充电储能系统保证了监测设备能够长时间运行，无线网络实现了故障发生时能够及时通知工作人员故障的原因及地点。

2.2绝缘子发生闪络故障时，发生绝缘子击穿，引起电力系统对地的工频续流，造成短时间的工频接地故障。输电线路接地杆塔流过较大的工频续流，能产生一个工频交流电磁场。本文提出的监测系统利用电感线圈直接测量工频电磁场来识别绝缘子是否发生闪络。这种故障定位方法简单、可靠，而且不依赖于任何测距算法，原理上没有故障定位误差。一旦发生故障，监测装置会主动唤醒周边的其他监测装置，并发送故障数据信息，然后数据信息以“手牵手”接力的方式传送到数据汇集单元，最后汇聚节点通过GPRS网关传输到监控中心。如果中间某一个监测单元因故障不能实现“手牵手”通信链路，则监测单元会自动搜索周围其他良好的监测单元，通信单元的冗余度提高了监测系统通信网络的可靠性和稳定性。监控中心分析上传的数据以直观的方式反馈给用户，同时将数据保存或者打出报表。监测设备在无光照或光照强度不够时不能对监测设备的电池进行充电，电池自身电量可以使监测设备工作4个月，当阳光充足的时候，太阳能对蓄电池充电，连续8个小时可以充满电，保障了系统供电的可靠性。

3系统软件设计

系统软件设计由主程序、GPRS模块、显示模块等子程序共同组成。主程序设计为保证绝缘子闪络在线监测系统正常运转。GPRS模块子程序为实现用户与系统建立连接关系，使报警信息与闪络次数数据在指定用户之间发送与接收。

3.1主程序流程

当装置开机后即进入初始化过程，之后进入传感器输入信号等待状态。当传感器检测到输电线路上其安装的对应相序绝缘子闪络后，处理器将接收到对应相序的输入信号。主程序将调用子程序控制显示模块与GPRS模块运行。显示模块将对应相序闪络发生次数进行循环显示，GPRS模块将发生闪络的绝缘子位置信息发送至用户。待信息发送完毕后，处理器将再次处于等待闪络信号输入状态。

3.2GPRS模块程序流程

GPRS模块程序建立起装置与用户之间的无线通信。用户终端与GPRS模块通过短信息的方式相互通信。系统装置将通过输入指定身份确认信息的来源，从而认定用户。当处理器接收到闪络发生信号后，系统装置向该用户发送包含闪络位置的短信息，实现报警功能。此身份确认信息为固定格式短信息输入代码，以便使用。另外，程序中设置LED循环计数显示清零模式。该功能通过向系统终端发送含有特定代码的短信息的方式来实现。在未接收到闪络发生信号时，模块将处于等待状态。

4无线数据传输网络设计

监测子系统要将采集到的数据通过无线方式传输到监控中心。为克服电信运营商通信网络存在盲区的问题，本文采用了GPRS传输与短距离无线传输相结合的方式来传输数据。

若某个监测子系统所在地GPRS信号情况良好，则直接将其采集到的数据通过GPRS网络传输到监控中心；若某个监测子系统所在地没有GPR信号或者GPRS信号过弱，则先用短距离无线传输模块通过无线接力的方式将数据传输到GPRS信号良好的区域，再通过GPRS模块将数据转发到监控中心。

本文的数据传输协议就是根据这种设计思想来设计的。数据传输整个无线传输网络的数据传输协议设计参考了OSI（开放式系统互联参考模型），分为应用层、网络层、数据链路层和物理层。

4.1数据链路层在物理层的基础上，建立相邻节点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧在信道上无差错的传输，从而给网络层提供可靠的、有连接的服务。其具备的基本功能有：将网络层的数据包构造成帧；提供信道侦听功能；提供冲突避免机制；数据的检错与重发；提供故障检测功能；提供流量控制功能。数据链路层保证了监测子系统之间短距离无线数据传输的可靠性。

4.2网络层的主要功能是：将应用层的消息打包；在GPRS信号允许的情况下，将数据包发送到监控中心；研究转发任务的分配问题，在GPRS信号较弱的情况下，通过其它节点将数据转发到监控中心。

转发任务的分配是网络层最重要的功能。由于监测子系统采用“蓄电池——太阳能电池板”的模式供电，电源能量有限，所以在考虑转发任务分配的时候要首先考虑尽量减少能量消耗，因为如果能量消耗过大，可能导致子系统无法正常工作。这样就确定了转发任务的分配原则：尽量保证传输可靠性。也就是尽量保证所有节点不要因为传输任务过重，能量消耗太大而“累死”（即无法正常工作）。

此处必须提到的是，由于GPRS模块发送一个数据包所耗电量远远大于短距离无线传输模块发送一个数据包所耗电量，因此GPRS信号质量良好的监测子系统（也称为转发节点）在接收到（或自我生成）数据包后，必须先通过电池电量监测模块检测其蓄电池剩余电量。

若剩余电量充足，则通过GPRS模块将数据包直接发送给监控中心；若剩余电量不足，则将数据包通过短距离无线传输模块转发给下一线的转发节点，由下一线转发节点再进行同样的判断，直至最终将数据包发送给监控中心。

输电线路绝缘子闪络在线监测系统实现了对线路特定杆塔上绝缘子闪络的实时在线监测。

安装于单个杆塔上的装置可以及时准确地将某一相线路绝缘子闪络信息传递至用户，体现出该装置具有反应速度快、定位准确、实时性好等优点。

5结语

综上所述，加强对高压输电线路绝缘子闪络监测系统的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的绝缘子闪络监测过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

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