FH-9007 高压输电线路导线覆冰在线监测系统

本系统采用我公司专门针对线路覆冰监测开发的倾角/拉力一体化传感器，能同步采集拉力和倾角数据，减少了设备和线缆数量，方便安装维护，提高了测量精度。此做法为属创。

武汉风河计算机科技有限公司位于武汉光谷，是专业从事无线传感器网络、数据采集系统、自动控制系统、环境监控系统、仪器仪表等产品开发及工程应用的高新技术企业。   公司拥有一支由博士、硕士组成的精干研发队伍，具有很强的嵌入式系统软、硬件开发能力，在ARM、DSP、MCU等应用系统方面有着深厚的技术积累，先后与富桥电子、国家地震局、武汉大学、武汉高压所等单位合作开发了军用多功能通信终端、重力仪、拉力测试机、曲线仪、高速铁路轨道精调系统、浸漆烘箱自动控制系统、发电机控制系统、电镀控制设备、高速公路车流量统计系统、高压输电线路在线监测系统等测控产品。   风河科技是华中地区zui早开始从事无线传感器网络研究与开发应用的公司，研发的无线传感器网络产品主要包括：Zigbee开发套件、无线传感器网络仿真器/编程器、无线数据采集/测量/传输模块等，Zigbee开发套件的用户包括武汉大学、华中科技大学、武汉理工大学、中国地质大学、武汉科技学院、福州大学、南京信息工程大学、北京大学等众多高校，其无线传感器网络产品已广泛应用于电力、铁路、油田、煤矿等行业。   公司针对SPF（Specific Pathogen Free）动物实验室等开发的综合环境监控系统，其软、硬件全部采用自研产品，具备温度、湿度、微压差、氨气浓度、音视频等监控功能，已在中科院武汉病毒所、华中科技大学激光实验室、湖北省医院工业研究院、湖北省人民医院、武汉大学中南医院等单位成功投入运行，深受用户好评。   公司针对国家“智能电网”建设的需求开发的FH-9000系列高压输电线路在线监测系统，技术先进，种类齐全，拥有全部自主知识产权，已在山西、辽宁、北京、江苏、四川、广西、云南等地得到广泛应用。   湖北富桥电子有限责任公司（原湖北有线电总厂）是风河科技合作生产企业。该公司始建于1969年，是中华人民共和国工信部定点生产军、民用电话机、通信终端的骨干企业，2003年改制为股份制企业，2004年获颁军工产品质量体系认证书，2007年通过ISO9001:2000质量体系论证。公司早期产品以军、用电话机为主，品种齐全，居全国同行业之冠，产品远销美国、印度、俄罗斯等国家和地区。先后投资2000万元，引进德国西门子公司全套产品设计、生产技术和先进的生产检测设备，如全自动波峰焊机、SMT贴片机、BGA焊接台、工业X光机、电路板载件测试仪等，技术条件在国内同行业处于领先地位。公司现有科研、生产、管理类职工300余人，拥有固定资产净值2800万元，各类仪器设备300余台（套），生产区占地面积74000多平方米，厂房建筑面积39990平方米，年产各类电子产品100万台（套）。   风河科技真诚期待与您合作！

应用背景

在冬季，我国南方地区的高压输电线路会产生覆冰现象，严重时导致杆塔荷载过大，导线弧垂变大，脱冰时导地线发生跳跃等现象。2008年，我国南方地区发生雪灾，在广西、云南、贵州、湖南等地，发生了大量的杆塔倒塌、导线断裂事故，造成大范围停电，给国民经济造成而来严重影响。

FH-9007高压输电线路覆冰在线监测系统采用线路图像实时监视及检测导线拉力综合方法来监测架空线路覆冰，可以对线路覆冰形成的气象条件、覆冰形成过程和覆冰的严重程度进行全过程的实时监测。本系统采用我公司专门针对线路覆冰监测开发的倾角/拉力一体化传感器，能同步采集拉力和倾角数据，减少了设备和线缆数量，方便安装维护，提高了测量精度。此做法为属创。

该系统采用太阳能电池板+蓄电池供电，安装方便。投入运行后，可全天候工作，达到实时监控的效果。运营部门能及时掌握导线覆冰状况状态及发展趋势，据此科学安排除冰检修，有效预防导线“鞭击”、崩断，杆塔压垮等事故，减少经济损失，提高线路安全运行及信息化管理水平。

  

系统组成

  本系统由若干监测子站和服务器组成。其中，监测子站部署在电力杆塔上，其自身又由监测子站主机和一系列数据采集单元等组成。监测子站主机内置GPRS/3G网络通信模块、充电控制器等，监测子站负责从各采集单元接收数据，并将其通过GPRS/3G网络发送给远程服务器。数据采集单元包括拉力/倾角采集单元、微气象采集单元、图像采集单元等。

服务器部署在监控中心机房内，能够集中显示所辖各高压输电线路杆塔周围的现场导线覆冰状况，并能对各监测子站进行远程操作。在服务器上主要运行服务器软件、数据库，需要配备的设备包括防火墙、宽带连接、UPS电源等。

表1：监测子站设备清单：

序  号	名   称	数量	备注
1	监测子站主机	1台
2	太阳能电池板	2块	50W/块， 共100W
3	蓄电池箱	1台	100Ah/12V
4	摄像机	1台	带防覆冰罩
5	导线拉力/倾角传感器	3台
6	地线拉力/倾角传感器	2台	可选，通常拉力量程较导线小
7	微气象采集单元	1台	采用超声波风速风向传感器

产品特性

·         采用我公司专门针对线路覆冰监测开发的倾角/拉力一体化传感器，能同步采集拉力和倾角数据，减少了设备和线缆数量，方便安装维护，提高了测量精度。此做法为属创，其它公司的覆冰监测产品均为采用分立的倾角传感器和拉力传感器。

·         通信方式灵活，支持ZIGBEE/WIFI/GSM/CDMA/GPRS和3G网络；

·         为工业级产品，采用防水金属外壳，适用于各种恶劣的气候环境；

·         系统采用低功耗设计，采用动态电源管理策略以满足节电要求；

·         配备完善的后台软件，具有数据存储、历史数据查询、报表、打印、曲线图绘制等功能，可对杆塔状态进行趋势分析；

·         满足电网公司企业标准《输电线路状态监测装置通用技术规范》（Q / GDW 242-2010）。

·         满足电网公司企业标准《输电线路等值覆冰厚度监测装置技术规范》（Q/GDW 554-2010）

·         满足南方电网公司企业标准《南方电网输电线路监测系统通信规约》

·         满足南方电网公司企业标准《输电线路覆冰监测终端装置技术规范》

技术指标

·         摄像机主要技术参数： 像素数：≥ 752（H）X 582（V）（PAL）；低照度：≤0.01Lux/ f1.2；变焦率：≥光学18倍。

·         云台主要技术参数：预置位数量：≥64；水平旋转角度：0°~355°；俯仰角度：0°~90°。

·         倾角测量范围：双轴-60°~+60°（可选-30°~+30°或-90°~+90°）；倾角测量误差：≤±0.05°；倾角测量分辨率：±0.01°；

·         拉力传感器：量程：7t，10t，16t，21t，32t，42t，55t；测量范围：5％～100％FS；示值误差δ（％FS）：≤±0.5  [5％,60％FS] ，≤±1.0  （60％,100％FS]；

·         工作环境：温度：-40℃～+85℃；相对湿度：≤100％；大气压力：550hPa～1060hPa；

·         防护等级：IP65；

·         温度传感器：测量范围： -40℃～+125℃；测量精度：0.5℃； 分辨率：0.1℃

·         湿度传感器：测量范围： 0～100％；测量精度：1％； 分辨率：1％

·         风速传感器：风速：0～60m/s；测量误差：≤±（0.5＋0.03V）m/s，V为标准风速值，分辨率：0.1 m/s

·         风向传感器: 测量范围：0～360°；测量误差：≤±5°；分辨率：1°

·         工作环境：温度：-40℃～+85℃；相对湿度：≤100％；大气压力：550hPa～1060hPa

·         防护等级：IP65

·         MTBF：≥30000小时

·         太阳能电池板使用寿命：≥6年； 电池使用寿命：≥3年

·         重量：≈30kg

·         适用对象：10KV~800KV高压输电线路

Ø   监测子站：

监测子站主机内置主控板、3G/4G无线通信模块、蓄电池充电控制器等，外部与太阳能电池板、蓄电池及拉力/倾角采集单元、风速风向采集单元、图像采集单元等组成监测子站。监测子站具以下功能：

（1）主动按设定周期上传现场架空线路前端拉力/倾角采集单元、风速风向采集单元获取的相关数据；

（2）采集图像和视频信息，并可根据远程指令转动云台；

（3）实时响应服务器指令，上传实时数据和一定范围内的历史数据；

（4）具有休眠、唤醒功能，以节省电源。休眠期间支持短信；

（5）具有失电数据保护功能；

（6）具有故障自诊断及自恢复功能；

（7）支持报警及报警阈值设定；

（8）支持远程复位；

（9）支持联网参数设定（更改及查询服务器IP、端口）；

（10）             支持密码设定、子站编号设定；

（11）             支持校时及时间查询；

（12）             支持对设备供电电压的监测功能。

Ø   服务器：

服务器为部署在远程监控中心计算机，运行监控软件，通过访问Internet得到数据。监控中心对现场高压输电线路缘子（导线）弧垂、风偏以及温度等数据进行存储、显示、统计报表并结合高压输电线路自身设计参数进行分析，实现导线覆冰实时预警和监测功能。

（1）具有实时、定时自动接收监测子站采集的监测数据功能；

（2）具有远程设置数据采集密度功能；

（3）具有自动采集时间，并能向监控子站发送对时命令功能；

（4）具有终端设备工作状态监测功能；

（5）具备报警提示功能；多种报警方式，报警信息发送到相关人员上（多部）；

（6）报警提示信息将提供报警测点的准确地理位置、测点名称以及本次报警的详细时间，同时在平面图上测点所在位置变成红色；

（7）具有设备管理功能和存储服务功能；

（8）本系统软件平台能够同时在B/S及C/S方式下工作；

（9）多方式远程监控：远程WEB、客户端系统控制；

（10）           对监测的数据进行统计、分析和输出，根据需要选择不同的监测点、不同的时间段，将数据以各种报表、统计图、曲线等方式显示出来；

（11）           具有扩展功能；

（12）           各地市局的监控中心与省公司监控中心采用有线网络连接方式组网，省公司监控中心可以直接调用各地市局监控中心监测的数据，了解各监控点运行情况；

（13）           提供对外数据接口，可以与其它MIS系统互联；

（14）           操作简单，界面美观；

可终身升级。

应用案例

FH-9007输电线路覆冰在线监测系统成功应用于广西某地项目，采用视频图像监测和导线拉力监测相结合的方法来监测架空线路覆冰。该系统已投入使用2年，运行情况良好。该系统同样成功应用于四川某地项目，运行时间已经达到了3年，运行情况良好，深受客户好评。

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