02科技项目可行性研究报告一体化输电线路状态智能监测系统.docx
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02科技项目可行性研究报告一体化输电线路状态智能监测系统
国家电网公司科学技术项目
可行性研究报告
项目名称：
一体化输电线路状态智能监测系统
申请单位：
蚌埠供电公司
起止时间：
2014年1月至2014年12月
项目负责人：
通信地址：
安徽省蚌埠市涂山路1072号
邮政编码：
联系电话：
传真：
申请日期：
2013年7月
简 表
项目名称
一体化输电线路状态智能监测技术
项目负责 人
姓名
单位
性别
男
年龄
449
专业
发电技术
职称
高级
项 目
分类
技术
攻关
新技术
开发
新产品
试制
技术引进
消化吸收
应用理论
基础研究
软科学
研究
推广
√
项目组
人数
9
其中
高级职称
4
中级职称
2
初级职称
3
协作单位
协作形式
委托开发
申请金额（万元）
研究起止年月
2014年1月至2014年12月
其中
资助
50
自 筹
项目内容
、
意义和预期成果摘要
[项目内容]
1、设计通用性、实用性、经济性的高集成度状态监测装置。
2、采用统一的总线扩展模块，为传感器接入提供的统一接口，通过主处理模块、远程通信模块、传感器接入模块的耦合接入，建立一套综合输电线路状态监测系统；改变以往导线舞动监测系统、微风振动监测系统、图像监控系统、绝缘子污秽在线监测系统、故障定位在线监测系统等监测系统独立工作，无法实现联动、智能分析的问题。
3、一体化输电线路状态智能监测系统对当前或预计可能出现的异常情况，通过图形界面迅速定位异常情况位置，以最快的方法（短信等）通知相关负责人员，根据检测到的异常情况，选择应急处理预案，远程指挥、协调各有关部门的现场处理和善后工作，提高隐患发现及整改准确性和效率。
[项目意义]
1、一体化输电线路状态智能监测技术是实现状态监测、状态检修的重要手段，状态检修的实现与否很大程度取决于在线监测技术的成功与否。
随着电网建设的加速和市场经济的推进，电力企业为避免由定期预防性试验及定期检修对设备检修“过渡”或“漏失”而引起的运行可靠性降低和经济损失，迫切需要以输变电设备状态在线监测与诊断技术为基础的状态维修，以预防和减少事故的发生，提高电力系统的安全性、可靠性、稳定性。
2、随着国网公司“三集五大”体系建设，“大运行”管理模式对输电线路智能监测系统提出了更高的要求，通过标准化、模块化、智能化的系统设计原则建立一体化输电线路状况智能监测系统，有效地提高了输电线路高效、智能、安全的运行能力，特别是对一些较为隐蔽风险的发现能力有了较大程度的提升。
3、研究一体化的整体集成系统为确保火灾、盗窃、冰灾、雷击等突发事件发生时迅速定位和迅速处置提供支撑以及为输电导线增容、绝缘子污秽清洗等提供数据参考。
同时通过数据分析，对发现的一些风险或者可能引发的风险利用一体化输电线路状况智能监测系统平台化建设科技手段予以解决或予以预防，并使其成为保证输电线路安全、高效、智能运行的新手段。
4、改变以往导线舞动监测系统、微风振动监测系统、图像监控系统、绝缘子污秽在线监测系统、故障定位在线监测系统等监测系统独立工作，无法实现联动、智能分析的问题。
[预期成果]
1、提供增强在线监测装置运行可靠性的解决方案；研制成功一体化输电线路状态智能监测装置样机，并完成工程化试点应用。
2、建立一体化输电线路状态智能监测系统减低状态量监测系统组建的成本，提高系统的集成度，提高输电线路的安全运行能力。
3、建立一体化输电线路状态智能监测系统减低状态量监测系统运行维护的的成本，便于省级调度中心、市级监控中心、集控站值班人员在远方控制中心综合的管理与维护，大大的提高工作人员的工作效率。
4、省级调度中心、市级监控中心、集控站值班人员在远方控制中心即可通过一体化输电线路状态智能监测系统对输电线路运行情况下的各种状态量进行监视和监控，实现对输电线路的联动管理，并且管理中心平时可利用计算机网络在办公室随时进行数据监控与查阅；同时一体化输电线路状态智能监测系统对当前或预计可能出现的异常情况，通过图形界面迅速定位异常情况位置，以最快的方法（短信等）通知相关负责人员，根据检测到的异常情况，选择应急处理预案，远程指挥、协调各有关部门的现场处理和善后工作。
提高隐患发现及整改准确性和效率。
5、提出一体化输电线路状态智能监测及配套设施的应用技术要求，制定使用管理管理规定；
6、申请发明专利1项，实用新型专利1项
7、发表论文1篇
一、本研究项目的科技依据（包括科技意义和应用前景，国内外研究概况、水平和发展趋势；应用理论基础研究项目应阐述学术思想，立论根据，特色或创新之处，主要参考文献目录及出处；推广项目说明成果成熟程度，适用范围，以及成果的知识产权等问题）
[项目背景]
1、一体化输电线路状态智能监测技术是实现状态监测、状态检修的重要手段，状态检修的实现与否很大程度取决于在线监测技术的成功与否。
随着电网建设的加速和市场经济的推进，电力企业为避免由定期预防性试验及定期检修对设备检修“过渡”或“漏失”而引起的运行可靠性降低和经济损失，迫切需要以输变电设备状态在线监测与诊断技术为基础的状态维修，以预防和减少事故的发生，提高电力系统的安全性、可靠性、稳定性。
2、随着国家电网公司“三集五大”体系建设，“大运行”管理模式对输电线路智能监测系统提出了更高的要求，通过标准化、模块化、智能化的系统设计原则建立一体化输电线路状况智能监测系统，有效地提高了输电线路高效、智能、安全的运行能力，特别是对一些较为隐蔽风险的发现能力有了较大程度的提升。
3、研究一体化的整体集成系统为确保火灾、盗窃、冰灾、雷击等突发事件发生时迅速定位和迅速处置提供支撑以及为输电导线增容、绝缘子污秽清洗等提供数据参考。
同时通过数据分析，对发现的一些风险或者可能引发的风险利用一体化输电线路状况智能监测系统平台化建设科技手段予以解决或予以预防，并使其成为保证输电线路安全、高效、智能运行的新手段。
4、改变以往导线舞动监测系统、微风振动监测系统、图像监控系统、绝缘子污秽在线监测系统、故障定位在线监测系统等监测系统独立工作，无法实现联动、智能分析的问题。
[应用前景]
本研究通过对输电线路各状态量监测用传感器功能复用、性能互证以及点监测与面监测间的逻辑关系的梳理，建立一套一体化输电线路状态智能监测系统，本系统通过对各状态量的监测，为确保火灾、盗窃、冰灾、雷击等突发事件发生时迅速定位和迅速处置提供支撑以及为输电导线增容、绝缘子污秽清洗等提供数据参考。
通过建立集成度更高的一体化输电线路状态智能监测系统，有效的提高智能监测系统性价比，大大的降低输电导线智能监测技术的应用的成本以及输电线路维护成本，同时使输电线路的运行更高效、更安全、更智能。
[国内外研究概况]
国外在20世纪90年代针对输电线路状态智能监测技术开展了系统研究；而国内自2000年之后研发了具有完整独立功能的输电线路状态智能监测技术，其中，GSM的普及应用在很大程度上促进了该技术的迅速发展，有效解决了总线扩展模块，为传感器接入提供的统一接口，规范各类传感器标准化接入；到目前为止国内应用主要还是采用独立系统的方式，并不能实现一体化的以状态量监测与诊断技术为基础的状态维修工作。
二、研究、推广应用内容和预期成果（说明项目的具体研究、推广内容、技术关键和重点解决的技术问题，预计达到的技术经济指标，预期成果和提供的形式及其依托工程，应用该成果的单位落实情况和可能应用的其它工程或单位及效益。
[项目内容]
1、依据模块化、标准化、智能化的系统设计原则，设计通用性、实用性、经济性的高集成度状态监测装置。
2、采用RS485总线扩展模块，为传感器接入提供的统一接口。
3、通过主处理模块、远程通信模块、传感器接入模块的耦合接入，建立一体化输电线路状态监测系统；
4、采用任务分级处理和分时工作技术，降低整个系统的整体功耗；
[技术关键]
1、故障定位或者雷击定位应用行波测距的原理监测故障点或者是雷击点的过程中，需要高速的采集频率，而目前市场已有的高速采集系统最多能做到10M，为了满足定位的精度与速率，本项目研发40M的高速、高精度采集系统，满足应用需要。
2、一体化输电线路状态监测系统由于系统庞大并且复杂，因此不可能采用常规的供电模式，在本项目中拟采用多样化、独特化的供电方式，如：
故障定位、雷击定位、导线温度、风偏、弧垂、舞动以及导线振动等采集单元采用CT取电和高能锂电池组合的方式来给各监测单元供电，而对于风速、风向、大气压力、雨量、环境温湿度、绝缘子污秽、杆塔倾斜、导线拉力、模糊识别以及视频监测等监测单元采用高能铅酸电池与太阳能和风能组合的方式给各采集单元供电。
3、一体化输电线路状态监测系统建立总线接入的模式将的所有采集单元通过RS485总线接入到系统中，大大改变现有的实现控制和维护的全部方法，并且节约连接导线、维护和安装费用，而且同时支持传送多个过程变量。
4、一体化输电线路状态监测系统采用短距离、低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通讯技术与CDMA通信技术或者光缆相搭配的通讯方式，大大的降低通讯成本，有效的保证数据通讯的完整性、实时性、安全性。
5、一体化输电线路状态监测系统通过处理前端采集单元采集数据，终端主机进行一定的处理，将数据发送到服务器或者平台，通过服务器或者平台的进一步处理和分析，最终得到整个输电线路的运行情况，如：
导线覆冰程度、绝缘子污秽程度、杆塔倾斜程度、输电线路故障点、导线风偏、振动、舞动、输电线路现场情况等一系列状态监测数据。
[技术经济指标]
指标名称
目标值
说明
隐患预防率
95%
有效的预防输电线路将出现故障，大大的降低经济损失
重大隐患消减率
90%
重大隐患常年下降率达到90%
一般隐患消减率
60%
一般隐患常年下降率达到60%
突发事件发现定位及时率
100%
突发事件立即定位，事件定性、定量、位置确认准确率100%
系统预警准确率
99%
发现问题数/现场检修发现问题数
三、拟采取的研究方法和技术路线
[研究方法]
对于一体化输电线路状态监测系统拟采用文献法、个案调查法、观察法与实验法相结合的研究方法。
1、查阅与本系统相关的科研文献以及对当前应用相关监测设备的情况调查，进行多方面的论证与研究，分析本项目实施的可行性，拟定本项目应用技术方案以及实施方法，评估本项目实施的各种难点问题，合理估算本项目的技术价值以及经济价值。
2、根据调研的数据以及分析总结的各种资料，按照拟定的技术方案和实施方案研发一体化输电线路状态监测系统，保证系统功能的多样性、全面性、实用性以及可拓展性，合理的组建系统，避免各种资源的浪费。
3、通过观察法与实验法，对本系统进行验证，，检验一体化输电线路状态监测系统运行状况，对系统做出合理的调整，以满足系统功能的多样性、全面性、实用性以及可拓展性，保障本系统对于状态量监测的准确性、实用性、全面性，定量的分析本系统的市场价值与推广价值。
[技术路线]
第一阶段:
参考查阅相关资料以及现在应用广泛地各种独立状态监测系统，总结分析各系统的特点与长处，建立本系统的设计框架。
1、研发建立导线参数监测采集单元，通过铂电阻、激光测距、振动传感器、倾角传感器、陀螺仪、故障监测传感器等一系列导线监测传感器集成综合前端导线参数监测采集单元。
2、研发建立杆塔参数监测采集单元，通过风速传感器、风向传感器、温度传感器、湿度传感器、雨量传感器、大气压力传感器、光辐射传感器、拉力传感器、倾角传感器以及视频监测单元等一系列监测装置集成综合前端杆塔参数监测采集单元。
3、研发建立主系统监测采集单元，能对前端采集单元发送过来的数据进行数据处理以及协议转换，保证本系统数据的安全性、有效性。
4、研发建立导线参数监测单元供电子系统，通过CT感应取电的原理，并结合高能锂电池的特点，以及系统任务分级处理和分时工作的特点，组建导线参数监测采集单元供电系统，保证导线参数监测单元功耗低，工作时间久。
5、研发建立杆塔参数监测单元供电子系统，通过太阳能板或风能发电机与高能铅酸电池组建杆塔参数监测采集单元供电子系统，结合系统任务分级处理和分时工作的特点，对整个单元供电子系统进行电源分时分段管理，降低整个单元的能耗，满足苛刻的环境运行需要，以及系统运行需要。
第二阶段：
对整个一体化输电线路状态监测系统进行组网，以提高系统的集成性。
结合现采用的各种组网方式以及最新的组网技术，研发适合本系统的组网方式，满足系统需求。
1、对导线参数监测采集单元应用所有传感器进行组网，本单元采用RS485总线的形式，将所有导线参数监测传感器接入到导线参数监测采集单元。
2、对杆塔参数监测采集单元应用所有传感器进行组网，本单元采用RS485总线的形式，将所有杆塔参数监测采集传感器接入到杆塔参数监测采集单元。
3、将导线参数监测采集单元和杆塔参数监测采集单元通过短距离、低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通讯技术（如：
zigbee通讯技术）接入到主采集单元，对数据进行初步的处理。
4、将主采集单元的数据进行编码并通过与CDMA通信技术或者光缆相搭配的通讯方式接入到服务器或者平台中，在数据的通讯过程中，必须满足数据传输的安全性以及稳定性。
第三阶段：
服务器或者平台对前端采集的独立数据进行处理，最终得到工作人员需要的数据与图表。
1、将前端设备发送的采集的数据进行解码，并对数据进行整理运算等一系列处理，以满足输出状态量的目的。
2、对初步处理的数据进行再运算转换计算，通过输出设备实现输出输电导线风偏、输电导线舞动、输电导线弧垂、输电导线路微风振动、输电导线路温度、绝缘子污秽、故障定位、输电导线覆冰、输电导线运行环境等一系类状态量的目的；并对这一系列状态量的分析处理，绘制出方便工作人员识别的图表，并再此基础上，预计输电导线未来各种状态量，方便工作人员分析。
四、工作总体安排和年度进度
序号
时间段
内容
1
2014年1月－2014年3月
参考查阅相关资料以及现在应用广泛地各种独立状态监测系统，总结分析各系统的特点与长处，建立本系统的设计框架。
（1）
2
2014年4月—2014年6月
对整个一体化输电线路状态监测系统进行组网，以提高系统的集成性。
结合现采用的各种组网方式以及最新的组网技术，研发适合本系统的组网方式，满足系统需求。
（2）
3
2014年7月—2014年9月
对整个一体化输电线路状态监测系统进行组网，以提高系统的集成性。
结合现采用的各种组网方式以及最新的组网技术，研发适合本系统的组网方式，满足系统需求。
（3）
4
2014年10月—2014年12月
服务器或者平台对前端采集的独立数据进行处理，最终得到工作人员需要的数据与图表,并组织验收。
5
6
7
8
9
五、实现本项目预期目标已具备的条件（包括过去的研究工作基础，现有的主要仪器设备、研究技术人员及协作条件，从其它渠道已得到、已申请或申请的经费情况及金额等）
[项目负责人]
项目负责人已多次主持开展科技项目、QC活动、群创项目，拥有多项专利，现场经验丰富。
[已具备的条件]
六、研究项目组成人员情况
序号
姓名
年
龄
职务
职称
专业
本项目
中分工
投入项目工作总月数
工作
单位
1
主任
工程师
发电厂及电力系统
项目实施负责人
12
2
主任
工程师
发电厂及电力系统
项目实施负责人
12
3
副主任
助工
电力系统自动化
项目实施、测试
12
4
安全员
助工
输电线路
项目实施
12
5
技术员
助工
计算机应用
项目实施
12
6
技术员
助工
输电线路
项目实施、测试
12
7
技术员
助工
输电线路
项目实施、测试
12
8
技术员
助工
输电线路
项目实施、测试
12
9
技术员
助工
输电线路
项目实施、测试
12
10
七、项目经费预算 单位：
万元
科 目
金额（万元）
申请资助（万元）
自筹
备注
（一）直接费用
1.人员费
（1）研究机构人员费
（2）临时工工资
2.设备费
（1）仪器设备购置
（2）仪器设备试制
（3）软件购置
3.业务费
（1）材料费
（2）试验费
（3）资料费
（4）印刷出版费
（5）会议费
（6）差旅费
4.其他直接费用
（二）间接费用
1.现有仪器设备使用费
2.直接管理费用
3.其他间接费用
（三）外委研究支出
外委支出1
合计
注：
与项目有关的前期研究（包括阶段性成果）支出的各项经费不列入本项目预算；
八、合作单位意见（对合作研究内容、参加人员及保证研究试验等签署具
体意见）
单位（公章）年月日
单位（公章）年月日
单位（公章）年月日
如有与合同单位的意向书，可不必在此栏中盖章，但应注明另有附件并随《建议书》一同上报.
九、申请单位审查意见（对经费预算是否合理，有无其他经费来源，能否偿还贷款，能否保证研究计划实施所需的人力，工作时间等基本条件提出具体意见）
单位领导（签字） 单位（公章）年月日
十、上级主管部门审查意见（审核申请单位的技术、研究能力、工作条件以及自筹经费的来源，说明为完成本项目所必须的工程试点的落实情况）
单位领导（签字） 单位（公章）年月日
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