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1、光传感器输变电设备盐密在线监测系统技术白皮书光传感器输变电设备盐密在线监测系统产品介绍安徽继远电网技术有限责任公司二一三年十二月目 录系统简介6第1章 项目综述41项目情况42项目建设目标43项目实施标准44项目背景5第2章 系统介绍71系统原理72系统结构73系统技术参数94网络示意图95应用范围10第3章 系统软件功能简介111实时盐密电子地图112最大（饱和）盐密电子地图113绘制参考曲线124输变电设备档案125系统特点13第4章 项目实施方案141建设建议142系统建设周期14第5章 技术支持和售后服务151服务承诺152培训15第6章 附件17系 统 简 介在电力系统中的变电站和输
2、变电线路上都装有大量的绝缘子，绝缘子的绝缘性能对电网运行的安全，具有重大影响。其表面污染并受潮不仅严重影响绝缘子的电气特性，而且带来“污闪”的事故隐患，直接危及电网的运行安全。从20世纪80年代以来的电网事故调查表明，导致我国电网大面积停电的首要原因是污闪事故，占全部电网大面积停电原因的70%以上。因此，预防、减少污闪事故的发生对于电网安全可靠运行具有十分重要的意义。2001年初，辽宁、河南、河北及京津唐地区同时发生的大面积污闪事故，让我们认识到依靠建立在“一年一清扫”基础上的绝缘配置水平,已无法满足现代化大电网安全运行的需要，难以避免大面积污闪事故的发生。污区分布图作为防污闪管理中基础的、核
3、心的工作，是输变电设备外绝缘设计与配置的基本依据，也是沟通设计（包括基建）和生产部门的桥梁，污区分布图的准确编制是非常重要的，而盐密是外绝缘污秽等级的划分中唯一可进行定量描述的参数，因此成为了防污闪管理工作中的重点。国家电网公司已把输变电设备的盐密测量列为防“污闪”管理中的基础性工作，然而我国目前的盐密测量，主要是依靠人工方式，即先将线路或变电站停电，然后拆取绝缘子进行测量。这种方式需要投入大量的人力、物力，并且无法准确测量到盐密的实时值和饱和值，影响了污区分布图的正确绘制，已经成为了防“污闪”管理迈向科学化、现代化进程中的障碍。安徽继远电网技术有限责任公司和国网武汉高压研究院共同努力，经历十
4、几年的联合研制，成功的找到一种科学、有效的在线盐密测量方法，即“光传感器输变电设备盐密在线检测系统”，它将先进的光传感原理创造性地运用到盐密测量技术，可以实现对输电线路和变电站，自动、连续的盐密测量，准确地获得输变电设备实时盐密值和饱和盐密值。鉴于我国污闪防治工作的严峻形势，该系统的使用将对我国防污闪管理工作起到积极、有效的作用，具有十分重要的推广意义。第1章 项目综述1 项目情况为更好预防污闪事故的发生，做好输变电设备的状态检修工作。各电力公司拟采用光传感器输变电设备盐密在线监测系统，对污染严重地区进行输变电设备的盐密在线监测。并达到指导输变电设备状态检修，预防、减少污闪事故的目的，从而实现
5、较好的社会效益和经济效益。2 项目建设目标l 无需停电监测，减少因为停电测量盐密而导致的电量损失；l 采用实时在线的方式，避免因为人工测量而导致盐密值不准确；l 通过该系统所测量的实时盐密，随时、方便地了解运行设备的积污情况，从而指导对输变电设备的清扫，实现输变电设备的状态检修。避免污闪事故的发生；l 获得饱和盐密，绘制各电网各地区的污区分布图，以期掌握各地区的积污规律；l 直接测得输变电线路绝缘子所处环境的实时盐密及饱和盐密值。3 项目实施标准l ISO国际标准化组织制定的国际标准l IEC国际电工技术委员会制定的国际标准l GB中华人民共和国制定的国家标准l 中国关于电力市场的一系列法律法
6、规l GB/T16434-1996高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准l 国家电力公司国电安运1998223号文关于修订电力系统污区分布图的通知中电力系统污区分布图规定l GB/T 17626.3-1998 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验l GB/T 17626.8-1998 电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验l GB/T 17626.9-1998 电磁兼容 试验和测量技术 脉冲磁场抗扰度试验l GB/T 17626.10-1998 电磁兼容 试验和测量技术 阻尼振荡磁场抗扰度试验l 武汉康普常青软件技术有限公司企业产品标准Q/WKP001-2
7、005 光传感器输变电设备盐密在线监测设备4 项目背景输变电设备的外绝缘性能对电网运行安全具有重大影响。电力系统中大量使用的绝缘子，其表面污染并受潮将严重影响绝缘子的电气特性，危及电网的运行安全。随着全国范围区域性电网大面积污闪事故的发生，给电力部门造成了巨大的经济损失和社会影响，各大电网针对输变电设备外绝缘性能进行了大规模的防污闪改造，使运行线路的绝缘水平得到提高。但是，随着电网容量、输电电压等级的提高，特别是空气环境的进一步恶化，电网防污闪工作形势依然十分严峻。通常情况下，为了及时消除事故隐患，运行部门需要定期对绝缘子进行监测。国家有关标准中明确规定，输、变电设备外绝缘污秽等级的划分应综合
8、考虑污湿特征、运行经验并结合其表面污秽物的盐密来确定。在上述三个因素中，盐密是其中唯一可以定量的参数。目前，输、变电设备外绝缘配置的原则是按部颁GB/T16434为依据执行，并按经审定的污区分布图及时调整。审定污区分布图时，绘制和修订的重要依据是整理、分析历年的盐密测量数据。同时，根据监测点中所测量到的盐密，指导输电线路的清扫周期。由此可见，盐密的测量对电力部门的生产及安全，具有极其重要的意义。目前电力部门广泛采用的等值盐密法是基于每年清扫的基础上标定污秽等级的方法。该方法虽然操作简单, 但仍要坚持人员的专业化、仪表的可靠性、测试工作的制度化，还需要停电或上杆（塔）工作，所需投入人力、物力巨大
9、，具有很大的局限性；这种方法对于积污速度的影响考虑也不够全面，不能准确地指导外绝缘爬距比的合理配置，且测量结果分散性较大, 很难合理确定测量周期。此外，全国高电压工作网防污闪工作组目前已明确提出以饱和盐密为基础修订污区分布图，而使用传统方法无法准确获得设备的饱和盐密。从1992年开始，我公司与武汉高压研究所开展了使用光传感器测量盐密的研究，以期获得实时、准确的盐密测量新方法。经过河南新乡供电公司、广东广州供电公司及吉林延吉供电公司的实地监测效果表明，该系统适宜绝缘子污秽监测，实现了运行绝缘子等值盐密的在线连续测取，是一种方法科学简单、准确、实时监测的测量手段。所监测的饱和盐密可以为电力系统运行
10、设备污区分布图的绘制及修订提供可靠的依据；所监测的实时盐密值，可以使电力部门随时、方便地了解监测点运行设备的积污情况，从而指导电力部门对输变电设备进行清扫，实现了对输变电设备防污工作的状态检修，对防止污闪事故发生具有重大意义。项目经中国电机工程学会组织鉴定，达到国际领先水平。第2章 系统介绍1 系统原理光传感器测量盐密是基于介质光波导中的光场分布理论和光能损耗机理。置于大气中的低损耗石英棒是一个以棒为芯、大气为包层的多模介质光波导。在石英棒上无污染时，由光波导中的基模和高次模共同传输光的能量，其中绝大部分光能在光波导的芯中传输，但有少部分光能将沿芯包界面的包层传输，光波传输过程中光的损耗很小。
11、当石英玻璃棒上有污染时，由于污染物改变了高次模及基模的传输条件；同时，污染粒子对光能的吸收和散射等产生光能损耗；该装置的光传感器就是利用检测、分析光能以及相关参数来测量“盐密”。所使用的光传感器对大气中盐污十分灵敏，它可以高精度测量盐密，并不受人为因素的影响。将传感器与绝缘子串处于相同环境，通过计算可得出绝缘子表面的盐密值。系统原理2 系统结构该系统主要由数据监测终端和数据监测中心两部分组成。数据监测终端安装在送电线路杆（塔）或变电站绝缘子附近，完成对现场污秽物（盐密）、温度、湿度的实时监测。监测数据通过GSM无线网络以短信方式，向监测中心发送。数据监测中心完成对监测数据的转换和处理。监测终端
12、n 监测终端监测终端结构分为3个部分：l 太阳能接受器：提供主机工作电源，采用倾斜式结构；l 光传感器：采集积污量；l 主机： 它完成现场设备控制，并实时发射有关监测数据。现场终端需要将其固定安装在铁塔横担上，靠近某相绝缘子串。装置安装调试后即可投入运行，并不需维护。整个监测和数椐传送自动完成。盐密实时监测系统主要由实时监测、数椐通信和数椐处理三部分组成, 实时监测单元完成对现场污秽物参数的实时自动监测, 监测数椐包括：监测时间、温度、湿度、光传感器监测参数等数椐, 数椐通信单元完成实时采集数椐的传送；本机采用GSM短信发送方式；数椐处理单元完成监测数椐的转换和处理运算。现场终端装置可以存储三
13、个月的盐密数据。监测中心n 监测中心监测中心结构分为3个部分：l 信息收发模块：接受所控制监测终端发回的监测信息，并可以存储三个月的盐密数据，保障主机出现问题时，不会丢失任何监测信息。l 监测中心系统软件：提供全套的在线盐密分析软件。l 主机：主机为计算机服务器，具有强大的数据计算功能。它完成对数据的存储、计算、分析等功能。l 外设：包括打印机等输入、输出设备。本监测中心利用先进的数据并行处理算法解决了短信的多点并发问题，最多可以同时对999个监测终端进行监测信息收发、数据存储及分析工作。达到了99.999%的不丢包率。同时本监测中心还具有数据自动备份、系统自动恢复、强抗干扰等功能。3 系统技
14、术参数l 盐密监测范围：00.8mg/cm2l 工作环境温度范围：-3060l 蓄电池 DC 12V 12Ahl 太阳能电池 DC 12V 5Wl 监测参数：时间 温度 相对湿度 盐密l 整机功耗：监测状态 0.1W；通讯状态 1W4 网络示意图该系统是一种实时、在线、科学、准确的盐密监测方法。由数据监测终端和数据监测中心两部分组成，是一种智能化大范围远程分布式盐密实时监测系统，系统组网十分方便，可提供监测中心多级管理功能，实现在不同位置同时对监测点的监测，并绘制出污区分布图，模拟现实中的输电网，并为省局、市局到县局三级输电业务管理提供服务。针对本项目我们建议：将系统监测终端设置在污染情况严重
15、、气象条件复杂的监测点。将系统监测中心设置在生产运检部门，便于生产部门直接对系统进行使用、管理、维护并提供辅助决策数据。上级电力公司或其它相关部门可通过Internet使用该系统进行业务监督及管理。5 应用范围光传感器输变电设备盐密在线监测系统可广泛应用于各种高电压等级的输变电线路及变电站。根据GB/T16434-1996高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准的规定和国家电力公司国电安运1998223号文关于修订电力系统污区分布图的通知中电力系统污区分布图规定以及预防性试验规程的要求，每年需定时定点对输、变电设备外绝缘进行盐密测量，积累数据并进行统计分析，找出其规律即找出代表
16、性盐密，然后据此监测绝缘子的污染程度。输、变电设备外绝缘配置的原则是按部颁GB/T16434为依据执行，并按经审定的污区分布图及时调整。污区分布图的调整唯一定量参数盐密按预防性规程要求纳入绝缘监督每年进行。n 输变电线路选择盐密监测点，原则上输电线路每510km选择一个监测点，远距城镇的农田、山丘可酌情选点，污秽严重、污染成份复杂地段和分散性大的宜酌情增加监测点，监测点中所测量到的盐密应用来科学地指导安排输电线路的清扫周期。n 变电站在变电站四个方向或根据玫瑰风向图酌情选择监测点，监测中心可置于变电站控制室或供电公司办公楼。监测中心工作站录入了变电站中不同设备的外绝缘参数。第3章 系统软件功能
17、简介1 实时盐密电子地图监测中心提供实时盐密电子地图。电子地图的绘制遵循国家电力公司国电安运1998223号文关于修订电力系统污区分布图的通知中电力系统污区分布图规定，同时污区的分级参考了。标准号：GB/T 16434-1996.在盐密电子污区分布图中不同电压等级的高压线和不同级别污区的划分及着色均遵循该标准.实时盐密电子地图用来在监测中心工作站上实时反映监测终端采集到的盐密和其它相关数据，信息可以实时动态刷新。运行部门可用来监测输变电设备动态变化的实时盐密情况，为输变电设备的清扫、评价外绝缘耐污能力、适时调爬提供依据。2 最大（饱和）盐密电子地图监测中心提供最大（饱和）盐密电子地图。绘制原则
18、同上。最大（饱和）盐密电子地图用来在监测中心工作站上反映在数据监测终端所安装的区域内出现的最大盐密值,为电力公司提供在污区分布图绘制及绝缘配置方面的参考。3 绘制参考曲线监测中心提供采用曲线图方式显示数据监测终端监测点温度，湿度，及盐密数据与时间的曲线。可以使电力部门随时、方便、直观的了解监测点输变电设备的历史盐密变化情况，并可结合温度、湿度与时间关系的信息分析监测点输变电设备的积污规律及自清洗率，作出相应对策。4 输变电设备档案线路、杆塔、绝缘子信息档案的建立：系统可建立较为详尽的线路、杆塔、绝缘子信息基础档案，以提供数据分析、查询时的必须资料。相关参数的配置：提供系统通讯、采集点地址、人员
19、密码的配置功能。方便用户对某一时刻各区绝缘子污秽情况进行随时掌握、管理，确保系统稳定运行和随时对前端数据进行接收、请求。5 系统特点n 操作使用简便监测中心软件界面友好，操作简单易学。n 系统维护容易系统具有较强的容错纠错功能，并具有系统自动恢复机制，系统还提供了远程维护功能。n 管理打印系统提供了监测数据、曲线、电子地图的打印功能。n 防电磁干扰数据监测终端采用多层金属屏蔽方式，充分保证了控制电路和通讯电路的安全可靠工作。n 设备防护数据监测终端机箱封闭良好，具有防雷，防雨，防尘的功能。外形的设计有效的避免了高电场环境下，尖端集电、放电的影响。n 现场安装维护方便数据监测终端采用模块化设计。
20、上部为传感器，太阳能板；下部为主机控制箱，便于现场装拆。n 充电电源数据监测终端采用太阳能电源进行充电，可以确保设备的正常工作。n 数据监测中心专门为盐密监测而配置的监测主机，具有长期稳定运行、大型数据运算等功能。第4章 项目实施方案1 建设建议n 用户重视首先希望用户单位领导要高度重视，确定负责系统建设整个过程的部门，专职负责人员，以及使用系统的人员，专职负责人员可以全权负责跟踪管理系统建设。同时希望用户能够合理安排人员，希望配备专职的优秀的项目管理者和系统管理员。n 双方配合任何一个项目的顺利进行都需要建设的双方密切配合，我方负责该系统的指导安装、调试、培训及完善的售后服务，用户协调并安排
21、相关人员予以配合。n 管理制度建立良好的管理制度是系统正常运行和发挥最大作用的保证。在管理体制方面，需要对业务进行分析，结合系统的应用进行适当的调整，制定详细可行的管理制度保证系统的正常运行；在数据管理方面，需要保证数据的定时更新和备份，使系统真正实用并确保系统的安全。2 系统建设周期时间任务第1周第2周第3周第4周第5周第6周现场调研系统安装方案设计监测终端安装调试监测中心安装调试系统联调试运行人员培训系统试运行验收第5章 技术支持和售后服务1 服务承诺n 58电话支持根据客户需求安排电话支持，而不向客户另行收费。也可以通过传真，接受并快速、准确解答和反馈用户提出的相关问题。电话支持的时间为
22、星期一至星期五上午9时至下午5时（北京时间）。n 远程支持根据客户需求，本公司可以通过用户提供的远程访问系统，在合同范围内远程为用户提供系统安装、维护、修改、配置、数据处理等操作，能解决大多数问题和故障。此种形式的支持具有方便、及时、效率高、不受地域限制等特点，但受设备及网络条件限制。远程支持的时间为星期一至星期五上午9时至下午5时（北京时间）。n 现场支持根据客户需求和项目建设进展情况，为客户提供现场支持。现场支持的范围包括首次的系统安装、培训，以及系统出现其他支持方式无法解决的情况等。n 其他技术支持方式用户还可以通过Internet方式，登录本公司所建的网页，查询有关技术支持方面的资料及
23、相关文件等内容，以在线或邮件的方式提出相关问题。本公司将根据问题的性质，在最短时间内给与应答。n 保修原则对该系统软件终生免费维护，硬件及设备免费维护三年（人为造成损坏除外）。2 培训本公司将委派资深技术工程师，为客户提供各种全面的技术培训和操作培训。n 系统管理员培训培训内容：l 系统安装过程l 数据备份、恢复l 系统迁移和重构l 系统异常情况处理l 系统日常运行管理等通过以上培训，系统管理员将掌握本系统的基本构成和原理，并能够独立完成系统的日常维护工作。n 系统操作培训l 系统基本功能操作l 各种查询统计操作l 各种数据输出方法l 各类业务应用操作等通过以上培训，系统相关使用人员将掌握本系统的各种功能的使用，从而能够利用本系统各类功能完成相关工作。第6章 附件30
