交叉跨越导线弧垂在线监测技术的研究与应用科技项目申请书及可行性研究报告.docx
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交叉跨越导线弧垂在线监测技术的研究与应用科技项目申请书及可行性研究报告
公司科技项目
申请书及可行性研究报告
填写说明
一、请严格按照要求填写各项。
二、专业类别根据项目所属专业种类中选择。
三、项目摘要应简要说明项目研究内容和预期成果，字数要求500字以内。
四、项目申请单位指提出项目建议与申请的单位或部门，如总部各部门、直属机构、各分子公司及其所属基层单位等。
五、项目分工应主要描述项目申请单位与协作单位的任务划分，项目计划进度安排应按时间段列出研究推进计划，并明确各阶段交付物及标志性里程。
六、科技经费预算支出科目具体解释见附件2。
七、科技成果的成熟度水平评判标准见附件3。
项目简表
项目名称
交叉跨越导线弧垂在线监测技术的研究与应用
项目
负
责
人
姓名
工作单位
广西电网公司防城港供电局
性别
年龄
职称
助理工程师
项
目
分
类
[]基础性研究
[]前瞻性研究
[]应用性研究
[]发电技术[]输电技术[]变电技术
[]配电技术[]用电技术[]电网运行技术
[]信息技术[]通信技术[]物资管理技术
[]电网建设[]继保自动化[]其它
项目起止时间
2016年06月—2018年06月
申请经费总额
99.8万元
是否重点项目
项目摘要（500字以内）：
架空导线弧垂是线路设计和运行维护的主要指标之一,弧垂的大小直接影响到线路的安全稳定运行。
但由于线路运行负荷和周围环境的变化都会造成相对距离的变化（在线路下面或其附近新建或改建的建筑物，如道路、电信线路或低压线路等；由于修理工作移动了杆塔或改变了杆塔的尺寸，以及改变了绝缘子串的长度；杆塔倾斜，导线松弛或导线经过长时间运行而拉长了；相邻档荷重不均衡，导致导线在悬垂线夹内滑动。
）间距变化不但会形成事故隐患，同时限制了线路的负荷，特别是在交叉跨越和人烟密集地段。
据此，在运行中必须经常检查导线安全距离的情况，保障线路安全运行。
防城港输电线路中的大跨越点、铁路（公路）跨越点、不同电压等级的交叉跨越点以及靠近民居违建区域的输电跨域点均为安全生产重点保障监测预警目标，导线对地距离（大跨越、大弧垂）及交叉跨越间距离作为输电线路安全运行的主要监测指标，必须控制在安全运行规定的范围内。
因此通过对导线温度、导线倾角、导线风偏角和线路环境气象的在线监测，研究均匀荷载孤立档电力线的悬垂力学状态,并推导架空电力线的悬链线方程和正、斜抛物线方程，进而计算出不同档距、不同高差的架空线路弧垂，特别是线路交叉跨越处的弧垂，并及时发出预警信号，以提高对核电输电线路巡检工作的实时性和可靠性。
预期成果成熟度水平
3级（1-9级）
项目负责人意见：
（签字）年月日
申请单位意见：
（公章）年月日
总部部门、直属机构、分子公司意见：
（公章）年月日
项目分工与计划进度安排
1、项目相关单位及具体分工
单位
具体分工
防城港供电局
研究的主要内容和技术路线，收集资料协助实施
协作单位1
硬件设备试制，软件平台开发（数据分析），指导安装调试
协作单位2
协作单位3
2、计划进度安排
任务名称
开始时间
完成时间
主要内容及交付项
硬件试制
2016-8
2016-10
研制导线测温装置6套，导线倾角装置4套，微气象站4套，交付
软件平台建设
2016-9
2016-11
完成软件平台建设及数据分析
安装调试
2016-10
2016-11
完成软硬件安装调试
编写要求：
1.列出分时间段计划研究内容；
2.分时间段提供成果的内容和形式，要求具有可检查性。
项目组成人员情况
序号
姓名
年龄
职称、职务
工作单位
任务分工
1
输电专责
广西电网有限责任公司防城港供电局
项目总体规划和总体工艺设计
2
技师
广西电网有限责任公司防城港供电局
研究的主要内容和技术路线
3
技师
广西电网有限责任公司防城港供电局
研究的主要内容和技术路线
4
专责
广西电网有限责任公司防城港供电局
收集资料协助实施
5
班长
广西电网有限责任公司防城港供电局
收集资料协助实施
6
副班长
广西电网有限责任公司防城港供电局
收集资料协助实施
7
高级工
广西电网有限责任公司防城港供电局
收集资料协助实施
8
专责
广西电网有限责任公司防城港供电局
现场安装施工
9
专责
广西电网有限责任公司防城港供电局
现场安装施工
10
副主任
广西电网有限责任公司防城港供电局
现场安装施工
11
专责
广西电网有限责任公司防城港供电局
现场安装施工
12
专责
广西电网有限责任公司防城港供电局
现场安装施工
13
副班长
广西电网有限责任公司防城港供电局
系统调试运行
14
专责
广西电网有限责任公司防城港供电局
系统调试运行
15
张伟权
43
副主任
广西电网有限责任公司防城港供电局
系统调试运行
一、目的和意义
导线弧垂是线路设计和运行的主要指标，关系到线路的运行安全，因此必须控制在设计规定的范围内。
由于线路运行负荷和周围环境的变化都会造成导线对地距离的变化，过小导线弧垂不但会造成事故隐患，也限制了线路的输送能力，特别是在交叉跨越和人烟密集地段。
但在运行过程中，所要求的导线对地安全距离可能受到破坏，其原因有下列几点：
（1）在线路下面或其附近新建或改建的建筑物，如道路、电信线路或低压线路等。
（2）由于修理工作移动了杆塔或改变了杆塔的尺寸，以及改变了绝缘子串的长度。
（3）杆塔倾斜，导线松弛或导线经过长时间运行而拉长了。
（4）相邻档荷重不均衡，导致导线在悬垂线夹内滑动。
由于上述原因，所以在运行中必须经常检查导线弧垂的情况，使其符合设计要求。
在巡视线路时，以“眼力”来检查所有导线对地距离，同时应注意可能使导线对地距离发生变更的原因，如果怀疑某些导线对地距离不合乎规定时，必须进行测量。
对于耐张、转角、换位等杆塔过引线方面的导线对地距离，一般均在停电的线路上直接登杆测量；对于大跨越、大弧垂或者导线交叉的地方，测量导线对各种建筑物之间的距离时，一般均不停电，而在距高压线路的危险距离以外，采用经纬仪来测量。
防城港核电输送线路为重点安全生产保障线路，导线对地距离（大跨越、大弧垂）及交叉跨越间距离作为输电线路安全运行的主要监测指标，必须控制在安全运行规定的范围内。
因此通过对导线温度、导线倾角、导线风偏角和线路环境气象的在线监测，研究均匀荷载孤立档电力线的悬垂力学状态,并推导架空电力线的悬链线方程和正、斜抛物线方程，进而计算出不同档距、不同高差的架空线路弧垂，特别是线路交叉跨越处的弧垂，并及时发出预警信号，以提高对核电输电线路巡检工作的实时性和可靠性。
二、项目研究的背景
编写要求：
1.国内外研究水平的现状和发展趋势；
2.介绍国外研究机构对本项目的研究情况；
3.介绍国内研究机构对本项目的研究情况。
4.项目研究的技术关键与难点。
目前，国内外研究机构对输电线路弧垂进行了大量研究，国内外方面的研究主要集中在应用代表档距法检测架空输电线的弧垂和应力，用以对现有导线进行升级，代表档距法假设，在耐张段之间悬挂结构的导线附件足够柔韧、允许异线的纵向移动来平衡临近导线应力的变化，这从很大程度上局限了代表档距法的应用。
国内也有使用红外线探测器对架空输电线温度进行测量的方法，且完成了对导线载流量和温度的建模工作，并编制了—个计算机程序来实现导线中的温度变化，输入的数据包括支持和悬挂导线的几何、热、电参数，和复合导线中的总电流，并且增加了-些参数包括风速、位置、太阳幅射和周围的空气温度。
在架空线路弧垂的计算中逋常采用两种简化的数学模型：
抛物线模型和悬链线模型，考虑到绝缘子串对架空线垂度的影响，结合悬链线方程能够推导出带有绝缘子的架空线弧垂、张力等计算公式，通过对工程实例观测数据的分析，能够通过消除初伸长的影响和改进测量气温方法等措施提高弧垂监测精度，通过对应力和弧垂的计算过程进行了分析，考虑了控制气象条件的主要因素，根据架空线状态方程的特点，采用牛顿迭代法，应用Matlab语言编制了架空线应力和弧垂的计算程序。
以上传统的弧垂测量方法或是需要使用复杂的公式计算，或是测量精度不高，而且多用于紧线施工中，不需要考虑带电操作的情况，而不太适合于已经运行线路的弧垂测量及计算。
因此，目前国内的研究中出现了利用图像处理技术进行弧垂计算研究的方法，目前有利用全景拼接数码照片的方式，并配合全站仪测量孤垂的方法，进一步校正测量结果还有利用计算机视觉原理标定线路坐标值的方式进行弧垂计算等方法。
国内外电力部门和研究机构对输电线路弧垂实时监测的研究已进行了多年，从导线的基本方程出发推导了根据导线张力、倾角或温度来测量导线弧垂的方法并开发和生产出几种实用有效的弧垂实时监测装罝。
美国TheValleyGroupInc.公司生产的CAT-1是通过测量导线应力，计算弧垂实时监测装罝，主要由3部分组成：
（1）应力传感器；
（2）太阳能充电电源和控制部分；（3）系统软件。
美国USI公司生产的Power-Donut和上海勋睿公司生产的XJ系列温度一倾角测量球，是用实时测量泞线温度成悬挂点倾角，并通过过计算得到实时弧垂的装罝，由测量和系统软件两部分组成。
以上两种装罝还都能实时测量导线温度，通过导线温度计算弧垂，美国EDMImematirniallnc.公司生产的Sagometer是一种通过髙精度图像分辨来测量弧垂的装置。
三、项目申请单位具备的研究基础和条件
编写要求：
1.项目负责人的情况介绍，专业、特长、工作量和在本项目中的作用；
本人杨飞虎，广西电网有限责任公司防城港供电局设备部输电管理专责，本专业主要负责组织输电线路各种检修、抢修；治理输电线路外力破坏隐患；擅长检修技能专研、技术改进；编写技术方案、规程。
本项目中主要作用是组织成员确定研究的主要内容和技术路线；确定项目成果；完成项目结题；协调项目协作单位共同开展项目研究工作，培训和提高本单位人员作业技能。
2.项目申请单位在相关研究领域曾开展的工作、曾取得的科研成果、曾获得的荣誉；
职工技术创新（优化35kV线路断线抢修流程），三等奖。
35kV线路断线快速驳接法，一等奖。
3.项目申请单位在相关研究领域已有的软硬件平台、理论研究环境、实验室条件等。
为开展本项目研究我局提供高压试验大厅进行模拟测试。
项目批复后组织专门人员组成科研小组进行项目的软硬件开发和现场测试。
所具备的条件完全满足项目开展的要求。
四、项目研究内容、技术路线与实施方案
编写要求：
1.项目研究内容的详细说明（分专题或按内容序号描述）。
主要研究内容
1主要技术内容
1）交㕚跨越导线安全距离监测技术的研究
通过建立在实际环境气象条件下，基于导线温度的弧垂高度监测模型，根据悬链线方程和导线温度的变化，推导出导线弧垂的实际空间坐标，从而计算出交叉跨越导线在交叉点处的安全距离。
2）极端气象条件下导线弧垂监测的影响和计算修正技术的研究
通过对环境风速、风向和导线风偏数据实时测量，研究在大风情况下，分别建立导线无摆动及有摆动时的数学模型，导出导线弧垂在两种情况下与导线倾角的关系。
并分析在倾角存在误差时，对弧垂测量误差的影响，并提出修正方法。
3）导线弧垂监测温度法和倾角法对比研究
通过对导线弧垂监测温度法计算和倾角法计算的对比，研究不同类型的线路档、不同类型的导线弧垂监测的精度和可靠性。
4）交叉跨越导线弧垂在线监测预警系统的开发
通过安装导线温度监测装置、导线倾角监测装置和微气象监测装置，部署导线弧垂在线监测系统，完成交叉跨越导线弧垂在线监测预警系统的试点。
2主要技术难点
1）导线弧垂的实际空间坐标的建立以及交叉跨越导线交叉点的确定。
2）导线风偏角对导线弧垂计算的修正方法。
3）导线温度监测装置和导线倾角监测装置电源可靠性。
2.项目研究拟采用的技术路线的详细说明。
要描述具体的理论研究步骤，现场试验的地点和试验计划。
需要建设试验手段的项目，要给出试验手段的结构和作用；
2.1导线弧垂的温度法测量
由于导线温度或外荷载变化将造成导线内部张力产生变化。
因此在某己知工作条件ｍ时，其水平张力为Hｍ，当工作条件变为ｎ时，则水平张力变为Hｎ，其变化关系称为架空线路的状态方程，相应的表达式为：
由于导线温度或外荷载变化将造成导线内部张力产生变化。
因此在某己知工作条件ｍ时，其水平张力为Hｍ，当工作条件变为ｎ时，则水平张力变为Hｎ，其变化关系称为架空线路的状态方程，相应的表达式为：
通过状态方程求得工作条件ｎ时的水平张力Hｎ，即可通过公式计算温度Tｎ时线路弧垂。
2.2导线弧垂的倾角法测量
对于已经架设好的电线，在一定的气象条件下其应力和弧垂为一一对应的关系。
因此可以建立电线倾角与电线应力间的函数关系，即通过测量电线倾角的方法计算电线的应力。
当导线荷载不变的时候，导线应力与导线倾角间、导线最大弧垂与导线倾角间均存在一一对应的关系，利用这个关系可以通过测量导线倾角，计算导线的水平应力和弧垂。
2.3风偏角修正
导线在风的作用下会产生风偏，导线倾角监测装置安装在下图所示的位置，其随风偏运动的轨迹为YZ平面上的一个圆，导线倾角监测装置测得的风偏角为，测得得导线倾角实际上是导线风偏位置在XY平面上的投影与水平面的夹角'，该角度与导线的实际倾角在有风偏时会有一定的误差，因此应对'进行修正。
根据几何关系推导出修正公式如下：
3.理论研究和试验内容与项目总目标的因果关系；
4.需要多家单位共同承担的项目，需要写明各家的分工、职责和提供的成果；项目的组织方式；合作方式、知识产权和成果分享的初步方案；
5.外委的工作内容和工作量；
序号
外协内容
工作量
1
导线温度监测装置、导线倾角监测装置、微气象监测装置生产
200工日
2
交叉跨越导线弧垂监测预警系统开发
200工日
6.需要国际合作，要写明与外方的合作方式、知识产权和成果分享的初步方案，及以前的工作联系；
7.对于装置、设备开发的项目，要提出装置或设备的开发计划及设计方案。
7.1导线温度监测装置
在杆塔档任意点处安装导线温度监测装置，并在杆塔上安装微气象站和弧垂监测终端，导线温度监测装置将导线温度数据通过无线方式发至弧垂监测终端，微气象站将气象数据通过RS-485发送至弧垂监测终端，弧垂监测终端将计算出的导线弧垂数据直接通过GPRS方式传送至后台主站。
性能特点：
●装置能够监测的参数有：
导线温度。
●数据采集频率默认为5分钟一个点，采集频率可根据需要自行设定。
●装置采用感应方式从被监测线路上获取工作电源，免维护，运行可靠。
●装置可耐受线路短路电流20kA、100ms。
●装置的导线温度测量最大有效值应大于180℃。
●装置采用低功耗设计，待机状态：
0.8W；通信状态：
<2W。
●装置的通讯参数要能在线更改。
●装置应当具备防雷、防锈、防腐措施，能适应海洋区气候。
●装置采用单元式全封闭嵌入式结构设计，易于安装。
●装置所有器件均不低于工业级标准。
7.2导线倾角监测装置
在杆塔档两侧导线线夹出线处1m，各安装一台导线倾角监测装置，并在杆塔上安装弧垂监测终端，两台导线倾角监测装置分别将导线倾角和风偏角数据通过无线方式发至弧垂监测终端，弧垂监测终端将计算出的导线弧垂数据直接通过GPRS方式传送至后台主站。
性能特点：
●装置能够监测的参数有：
导线倾角、风偏角。
●装置内所有的模件是固态电路、标准化、模块化结构，并且所有元件构成了一个整体。
●装置具有扩充能力，支持系统结构的扩展和功能的升级。
●系统应具有良好电磁兼容特性，在任何情况下不应发生拒动、误动、扰动。
●装置可耐受线路短路电流20kA、100ms。
●装置应当具备防雷、防锈、防腐措施，能适应海洋区气候。
●装置所有器件均不低于工业级标准。
7.3微气象监测装置
性能特点：
●实时监测显示微气象环境的环境温度、环境湿度、风速、风向、大气压强、光辐射量等气象参数。
●装置内所有的模件是固态电路、标准化、模块化结构，并且所有元件构成了一个整体。
●装置具有扩充能力，支持系统结构的扩展和功能的升级。
●系统应具有良好电磁兼容特性，在任何情况下不应发生拒动、误动、扰动。
●装置应当具备防雷、防锈、防腐措施，能适应海洋区气候。
●装置所有器件均不低于工业级标准。
五、预期目标和成果形式
编写要求：
1.阐明项目研究预期达到的目标、技术经济指标；
预期目标及创新点
1）交㕚跨越导线安全距离监测技术的研究
通过建立在实际环境气象条件下，基于导线温度的弧垂高度监测模型，根据悬链线方程和导线温度的变化，推导出导线弧垂的实际空间坐标，从而计算出交叉跨越导线在交叉点处的安全距离。
2）极端气象条件下导线弧垂监测的影响和计算修正技术的研究
通过对环境风速、风向和导线风偏数据实时测量，研究在大风情况下，分别建立导线无摆动及有摆动时的数学模型，导出导线弧垂在两种情况下与导线倾角的关系。
并分析在倾角存在误差时，对弧垂测量误差的影响，并提出修正方法。
3）导线弧垂监测温度法和倾角法对比研究
通过对导线弧垂监测温度法计算和倾角法计算的对比，研究不同类型的线路档、不同类型的导线弧垂监测的精度和可靠性。
4）交叉跨越导线弧垂在线监测预警系统的开发
通过安装导线温度监测装置、导线倾角监测装置和微气象监测装置，部署导线弧垂在线监测系统，完成交叉跨越导线弧垂在线监测预警系统的试点。
主要技术经济指标
1）成功开发出交叉跨越导线弧垂监测预警系统
部署导线温度监测装置、导线倾角监测装置和微气象监测装置，应用导线弧垂监测技术，实时计算分析交叉跨越导线安全距离的变化，并及时通知运维人员予以预警。
（2）提高导线弧垂监测效率
增加了导线弧垂监测手段，减少了现场检测劳动强度，提高了监测效率，增加了预警效果。
（3）提高经济效益
提升输变电设备弧垂监测的技术水平，提升电网的灾害应急处置能力。
明确叙述提供研究成果的形式，包括理论研究报告、全套设计制造技术、实用装置或软件等；要求成果提供的形式能够被其他研究人员掌握，使成果的使用权具有可转移性。
成果的级别需按照科技成果成熟度水平评判标准进行评判（见附件3）
提供的最终成果（含最终成果形式及成果验收标准）
最终成果形式:
1成果（级别、数量）
成功开发出交叉跨越导线弧垂监测预警系统，形成一个大跨越弧垂监测实施标准，研制导线温度监测装置6套，研制导线倾角监测装置4套，研制微气象监测装置4套，提高导线弧垂监测效率。
2项目最终形成的标准（级别、数量）
形成一个大跨越弧垂监测实施标准（初稿）。
3项目形成的论文（级别、数量）
投稿南网技术论坛1篇，在中文核心期刊上撰写论文1篇。
4项目形成的专利（级别、数量）
形成实用新型专利2个
5项目建设过程中的人才培养说明：
培养通讯监测领域人才3人
六、配套科技应用示范项目落实情况
编写要求：
如研究工作需开展配套科技应用示范项目工程建设，需说明工程选点、配套工程实施条件是否具备或条件落实情况，需跨部门或跨单位实施的应用示范项目，需出具工程依托单位（部门）承诺提供相关条件的证明文件。
七、内部查新情况
本查新项目的研究内容与公司内部查新范围内的项目相比不重复、具有创新性。
查新报告（模板）见附件1。
八、
项目经费预算
合 计
2017年
20××年
20××年
研究开发费（万元）
55.0
55.0
资本性支出（万元）
44.8
44.8
项目总经费（万元）
99.8
99.8
预算支出科目
金额（万元）
99.8万
总金额
其中：
外委部分金额
备注
一、研究开发费合计
55
必填
研发费
用
1、人工费
20
20
2、材料费
2
2
3、现有仪器设备使用费
0
0
附表1
4、测试化验加工费
0
0
5、燃料动力费
0
0
6、差旅费
9
9
7、会议费
3
3
8、国际合作与交流费
0
0
9、出版印刷/文献/信息传播/知识产权事务费
6
6
10、技术培训费
4
4
11、劳务费
0
0
12、专家咨询费
6
6
13、管理费
5
5
二、资本性支出合计
44.8
资本性支出
1、设备费
——
（1）购置设备费
0
——
附表2
（2）试制设备费
44.8
——
附表3
（3）软件购置费
0
——
附表4
2、安装调试费
0
——
3、其它费用
0
——
应进行详细描述
总计
99.8
55
九、经费预算详细说明
编写要求：
1.按项目经费预算表分项详细说明预算形成的依据；
2.应详细列明项目研发预备购置的主要设备、仪器、软件；
3.应结合外委单位的工作内容与工作量对外委费用的组成进行详细说明；
4.未能对所需资金进行有效说明的，原则上不予入库。
数量（单位）
预算单价
预算（万元）
合计（万元）
1、人工费
高级研究人员
5（人数*工作月）
2.5/（人·月）
12.5
20
其他研究人员
5（人数*工作月）
1.5/（人·月）
7.5
2、材料费
通讯费
10张
0.2
2
2
3、测试化验加工费
0
4、燃料动力费
水（可单独计量）
0
电（可单独计量）
气（可单独计量）
燃料（可单独计量）
5、差旅费
平均出差人数
4
0.045/（人·天）
9
9
出差次数
5
平均出差天数
2.5
6、会议费
会议次数
4次
0.075/（人·天）
3
3
每次参会人数
10人
会期
1天
7、国际合作与交流费
0
8、出版印刷/文献/信息传播/知识产权事务费
出版印刷/文献/信息传播/知识产权事务费
6
6
9、技术培训费
培训人次
10人次
0.02/（人·学时）
4
4
培训时间
20学时
10、劳务费
人员数量
0.04/（人·月）
0）
0
工作月
11、专家咨询费
咨询专家人次
6
0.1/（人·日）
6
6
天数
10
12、管理费
5
5
其中会议费内容包括：
2016年04月开题评审会；20
升级会员 