發布時間：2022-05-30 10:09:40
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1在線監測技術概述
在線監測始于20世紀90年代初，至今已有接近30年的發展歷史。在線監測技術發展初期，主要以科研院校理論研究工作為主。當時相關技術體系并不成熟，且受限于其他技術如通信、傳感器技術影響等，尚未實現商業化。進入21世紀后，在輸電技術及通信技術等快速發展的背景下，在線監測逐漸成為了輸電線路運行的剛性需求，所衍生的產品也變得愈來愈多，在電力系統當中的應用范圍變得愈來愈廣。但整體系統架構還不夠規范，且缺乏相應的技術標準，信息孤島現象較為普遍，這在一定程度上限制了在線監測技術的作用。近年來，我國大力倡導智能電網建設，逐步完善了輸電線路在線監測技術標準及相關系統架構，使得輸電線路在線監測趨于成熟，為電網安全、穩定運營提供了基礎保障。
2輸電線路在線監測內容分析
輸電線路在線監測內容較多，主要包括以下幾個方面：
2.1圖像監測
圖像監測是輸電線路在線監測的基本手段。通過視頻圖像對輸電線路周圍環境進行全天候監控，能夠隨時了解輸電線路危險點、導線舞動、風偏變化、懸掛異物、塔材等情況。
2.2溫度監測
導線溫度與其載流量密切相關。除此之外，導線溫度與環境溫度、氣候條件、風速等也存在緊密關聯。客觀上來看導線的最高允許溫度（70℃）是一個理論值，其結果是相對保守的。在實際環境當中，設定值遠高于理論值。換句話說，導線允許流量實際值與規定值之間存在著隱形容量。需要借助測溫系統實現導線溫度監測，從而及時獲得輸電線路潮流變化、線路運行溫度變化情況，以此來分析輸電線路輸送余量，從而為輸電線路動態擴容提供依據。
2.3覆冰監測
受環境影響，輸電線路覆冰因素較多，包括霧凇、濕雪、凍霧覆冰等。影響覆冰的主要因素包括氣溫、濕度、風等。當導線迎風面覆冰達到一定厚度時，受不平衡力影響，導線可能出現反復扭轉。因此，需要通過專門的覆冰監測系統來綜合判斷導線的覆冰情況，以便清楚地掌握覆冰的特征及規律，從而對覆蓋冰進行有效處理。
2.4線路舞動
輸電線路舞動主要是空氣動力不穩定所導致，其主要影響因素包括風的激勵、線路結構以及覆冰等。若導線舞動幅度偏大，擺動頻率較高，可能會造成相間閃絡、金具損壞等，甚至可能導致線路跳閘、導線折斷等事故，對電網正常運行產生嚴重影響。
3輸電線路在線監測系統構成分析
3.1圖像監測子系統
輸電線路視頻圖像監測子系統主要由監控軟件及視頻系統服務器構成。其中監控軟件能夠實現視頻抓拍、定時錄像、云臺控制、參數設定等功能。監控軟件模塊包括了錄像管理、設備管理、用戶管理、系統管理、Web管理等功能性模塊，利用Web服務、數據庫服務、流媒體傳輸服務等來實現監控功能。視頻采集過程中，視頻信號處理以CMAC視頻壓縮算法為主。該算法可對色度壓縮進行特殊處理，在保證高壓縮效率的情況下，能夠獲得較為理想的清晰度及色彩還原質量，占用系統容量較小。利用視頻圖像監測系統，可對輸電線路工作狀態進行全方位監測，利用無線技術便可遠程采集、調控現場視頻圖像等，從而反映出線路的大致運行狀況。
3.2導線溫度監測子系統
導線溫度監測子系統主要是對導線運行溫度進行監測，并能夠以數據列表及組態圖的方式呈現給用戶。溫度監測子系統主要由溫度傳感器、電源模塊及通信模塊構成。除了可利用傳統電源供電外，還可采取太陽能或風能供電的方式來保證相關模塊穩定運行。在此基礎上，以風光互補的方式進行供電設計能夠進一步強化子系統運行的穩定性。溫度傳感器方面則采取互感取能的方式進行電能供給。通信方面，隨著WIFI、4G等技術的不斷成熟，傳統的紅外、RS232等短距離通信方式將逐漸被WIFI、4G等取代。導線溫度監測子系統能夠實時反映導線溫度情況，通過遠程控制，能夠實現線路動態增容。
3.3覆冰在線監測子系統
線路容易覆冰的溫度通常為-8至0℃，并且要求空氣濕度達到90%以上。當環境溫度及濕度條件均具備時，風速也就成為了決定覆冰厚度的最重要參數。覆冰在線監測子系統可對絕緣子串傾斜角、風偏角及拉力進行實時監測，再配合微氣象環境監測裝置來構建相關數學模型，即可實現線路覆冰綜合監測。當出現覆冰異常狀態時，系統會主動反饋預警信息，有利于提前做出針對性預防措施。
3.4線路舞動在線監測子系統
線路舞動在線監測子系統主要監測參數包括舞動半波數、舞動頻率、振幅、風速、風向、氣溫、濕度等。以一檔內多個舞動點的加速度對線路舞動情況進行分析、計算，獲得檔內線路基本信息，同時可根據舞動線路的舞動半波數及導線運行的軌跡相關參數，分析線路是否存在舞動危害，并由預警系統發出報警信息，從而為運行單位輔助決策或決策提供可靠信息依據。
4結語
輸電線路在線監測技術的不斷成熟為輸電線路穩定運行及相關決策工作提供了可靠的信息基礎。未來輸電線路在線監測技術智能化水平還將不斷提升，整體監測質量及效率也會進一步提升，為電網穩定運營提供保障。
參考文獻
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[2]孫鳳杰,趙孟丹,劉威等.架空輸電線路在線監測技術研究[J].南方電網技術,2012(04):17-22.
隨著科技的不斷進步，我國正大力推進輸變電站的智能化改造，在線監測技術則是實現輸變電站智能化的核心。在線監測技術的應用，使得輸變電設備運行更加安全可靠，并降低了電能的損失。輸變電設備在線監測技術的運用，很大程度上促進了我國電力事業的不斷進步。
1、輸變電設備在線監測技術現狀及特點
當前，能源緊缺日益嚴峻，對供電要求日漸提高，電力系統面臨著巨大的挑戰，電網智能化已成為一種必然的選擇。西方發達國家都加強智能電網研究，并將其上升至國家戰略層面。隨著通信技術以及計算機技術的進步，輸變電設備狀態的監測及診斷技術得到了快速發展，并取得很大的突破。相較而言，我國電網智能化研究晚，但是已取得了很多舉世矚目的成就。例如，高壓設備智能化、紅外線測溫、輸變電設備狀態監測及診斷評估等已得到了廣泛應用。輸變電設備在線監測是通過持續供電實現對設備的周期性或連續性地自動監測。它能夠在各種工作環境下應用，及時獲取高清晰數字照片及視頻，通過對輸變電設備的監測發出警報，并能對攝像機錄像、拍照以及方位的調整等進行遠程操控，且具有良好的防雷、防塵以及抗電磁干擾能力。由于它的應用，將我國電網供電安全性提升到更高的層次。
2、主要輸變電設備在線監測技術研究
2.1變壓器在線監測技術
2.1.1變壓器油色譜在線監測變壓器出現不同的故障時，會產生不同的氣體。油色譜在線監測的關鍵就在于油氣分離技術以及氣體檢測技術。其中，油氣分離技術主要有動態頂空脫氣及滲透膜脫氣；而氣體檢測技術則主要是光聲光譜法及氣相色譜。油氣分離技術的原理是分理出油中溶解的氣體，主要包括薄膜脫氣法和真空和脫氣法，油氣分離技術的脫氣效率較高，重復性較好，具有較高的靈敏度。氣體檢測技術是檢測裝置核心部件，它的性能對于整個檢測裝置性能具有決定性作用，它是通過對各種氣體濃度的測定，判斷變壓器的內部故障和存在的絕緣問題。2.1.2變壓器局部放電在線監測變壓器局部放電表現為脈沖型火光放電、非脈沖型輝光放電以及亞輝光放電三種。根據變壓器局部放電的特征，可以通過脈沖電流法、放電能量檢測法、超聲波法、射頻法等檢測方法進行判斷。在具體對放電在線監測技術的選取時，應根據要求合理選擇。例如，射頻檢測能夠有效提取變壓器局部放電的信號，安裝也較為方便，測量頻率高，但是對于三相變壓器，它無法起到檢測作用。再如。放電能量檢測能夠測量其他方法難以相應的亞輝光放電，但是該方法的靈敏度較差。此外，變壓器局部放電產生的高頻電磁從波特性復雜，可能會受到電壓器箱壁及內部結構的影響，所以在具體應用時需要注意該方面的影響。2.1.3變壓器繞組變形在線監測繞組是變壓器內常見的容易產生故障的部件，而大部分繞組故障是由于繞組變形的原因。對繞組變形檢測主要采用的方法有頻率響應分析、短路電抗測試以及振動信號分析三種。其中，頻率響應分析是通過對繞組變形前后產生的電容及電感值的變化進行正弦波掃描，反映繞組情況，它的靈敏度高，抗干擾能力強，重復性好。短路電抗測試是通過空載測試對勵磁電流影響的修正，在線求出短路電抗并進行診斷，實現對繞組變形問題的在線監測。振動信號分析則是通過振動傳感器對繞組及鐵芯運行振動信號進行測量反映其情況，2.1.4變壓器鐵心接地電流在線監測據統計，變壓器鐵芯問題也是變壓器故障中出現非常多的一種情況，而變壓器鐵心故障中變壓器鐵心接地又是最為常見的原因。變壓器鐵心接地存在兩種情況，單點接地以及多點接地。接地情況不同，流過接地線電流值也會產生較大的不同，而根據國標，接地線電流值不得超過0.1A。為了及時發現鐵心接地故障，可以通過穿心電流傳感器監測鐵心接地的電流值。
2.2避雷器在線監測技術
氧化鋅避雷器出現故障時多是由于受潮和電阻片的老化，故障通常表現為元件發熱。氧化鋅避雷器受潮故障初期表現為故障元件發熱，嚴重時非故障元件也會發熱，且其發熱量要高于故障元件。電阻片老化故障通常表現為普遍的元件發熱，電阻片不同程度的老化，其發熱程度也不相同。漏電流是避雷器運行情況判斷的重要參數，它也是避雷器在線監測的對象，監測方法有阻性電流諧波分析法、總泄漏電流法等。其中諧波分析運用數字化測量技術以及諧波分析技術，測取較準確的阻性電流基波值。
2.3電纜在線監測技術
2.3.1電纜局部放電監測在工程施工或者生產過程中，交聯電力電纜可能會摻入一些雜質或殘留一些氣泡，而雜質及氣泡擊穿電壓較低，因此在存在雜質或氣泡的部位容易產生局部放電。電纜內產生局部放電時，常常伴隨一些現象，如產生超聲波、電脈沖、電磁波或發光發熱等，還會產生一些化學方應出現新的物質以及氣壓變化。根據這些電纜的局部放電特征，監測中采用的方法有超聲波檢測法、高頻電流檢測法以及超高頻檢測法等。其中，超聲波監測法是利用超聲波感應器對局部放電現象中產生的超聲波監測的方法，它不需和高壓電氣相連，能夠在不斷電的情況下實現對電纜的檢測，但是該方法聲波衰減較大，因而靈敏度較低，抗干擾能力較弱。超高頻檢測法利用超高頻傳感器檢測由于局部放電而激發的電磁波信號，判斷電纜是否出現局部放電問題。該方法能夠進行局部定位，且傳感器可移動，因此十分適合于在線監測。高頻電流法相對而言，較為簡單。它僅要對電纜本體及接電線部分進行檢測即可。我們可將電纜本體視為一根天線，根據實際檢測效果來看，高頻電流法在檢測時會受到很多干擾，因此，數據處理時需要辨識出電纜局部放電的脈沖。如電纜局部放電，可通過電纜將脈沖電流接地，因此可將高頻傳感器連接在電纜接地線上，以確定是否產生局部放電。2.3.2電纜光纖測溫通過對電纜外層溫度的監測，計算電纜線芯的溫度，能夠實現對電纜輸電能力進行在線監測的作用。光纖測溫的原理是從光纖一端攝入激光脈沖，光脈沖會沿光纖傳播，而在光纖每一點進行傳播時均會發生反射，而喇曼散射反射光則會反向傳播，最后回到入射端。喇曼散射反射光強度與反射點溫度是密切相關的，它會攜帶反射點溫度信息。目前常用的光纖測溫方法有光纖光柵測溫方法以及分布型光纖測溫方法。光纖光柵測溫是根據光纖材料所具有的光敏特性通過光纖傳感器對光纖芯進行溫度測定，把寬光譜光經反射作用成為單色光。反射光中心波長與光纖芯的有效折射率相關，而有效折射率則會受到溫度的影響，因此對波長的監測就可以判斷光纖光柵溫度變化情況。分布型光纖測溫方法在電纜內部或保護層表面安置光纖，再通過光纖熱傳感測量電纜表面或表層溫度的分布情況，它具有較強的抗干擾能、較高的精度以及較好的兼容性。
3、結束語
當前，我國正處于高速發展的階段，各行各業都有著巨大的用電需求，供電的安全可靠性是滿足用電需求的重要方面。為了確保輸變電設備的正常運行，需要通過在線監測技術對其狀態進行監測。通過有效的實時監測發現輸變電設備中存在的安全故障，并及時解決，從而確保電力運行的穩定。目前，我國在線監測技術仍然有很大的技術提升空間，只有通過不斷的技術研發，才能加強在線監測技術在輸變電設備中的運用，為輸電、用電的安全保駕護航。
參考文獻
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[2]周朝楓.輸變電設備在線監測技術應用探究[J].中國新技術新產品,2015(19):15.
尾礦庫在線監測系統主要是實現尾礦庫安全運行參數（庫水位、位移、浸潤線、干灘、滲流量、降雨量等）的實時采集，通過這些具體參數可以反映尾礦庫當前的運行狀態。但是，在惡劣的環境下，穩定可靠的采集到這些參數就顯得非常重要，因此本文開展了高可靠性泛在信息采集裝置的研究。高可靠性泛在信息采集裝置主要模塊包括電源模塊、可充電鋰電池、采集主機三部分，輔助裝備包括防雷防浪涌模塊、高防護封裝裝備等。其中，采集主機為主要功能模塊，包含數據采集模塊（含熱插拔接口模塊）、電池控制模塊、通信傳輸模塊（含熱插拔接口模塊）等子模塊，如圖1所示。泛在信息采集裝置的通信、供電方式適用范圍廣，可擴展性強；硬件上選用高可靠性的工業級寬溫寬壓元器件，電路上有過壓過流保護、光耦隔離保護以及高防護等級等設計，可靠性高；裝置可連接的傳感器種類多，涵蓋礦山監測的大部分常規傳感器類型，可降低監測系統復雜性和成本。
2自愈Mesh網絡通信技術研究
在尾礦庫監控系統中，一旦真正發生險情，傳統通信技術搭建的通信線路及設備常常被破壞（如塌方、斷電等），造成整個通信網絡中斷，導致險情數據無法采集，給應急指揮帶來不便，因此迫切需要一種可靠的通信技術，能夠在部分網絡節點出現故障時，仍能夠保障其他通信網絡的正常運行，給后續搶險救災指揮調度工作提供參考數據，最大限度地減少災害損失［6－12］。為解決尾礦庫防災過程中易出現的通信系統線路中斷及通信設備受到破壞等問題，本文基于IEEE802．11n技術設計了一種具有快速自愈功能的冗余式Mesh網絡基站。Mesh網絡基站如圖2所示，該基站已實現了在2．4GHzISM頻段內300Mbps和在5．0GHzISM頻段內450Mbps通信速率，并實現了5路千兆以太網及STP冗余環網等主體功能。當故障發生在通信系統有線側，能夠在20ms之內完成備份通信鏈路的切換，迅速恢復網絡聯機，確保各種工業應用網絡持續不間斷的運作；若有線側故障為多點并發，依靠傳統的主備鏈路切換不能恢復網絡時，自動在100ms內啟動無線Mesh網絡，通過冗余無線鏈路實現數據中繼，保障可靠通信。
3分布式智能供電技術與裝置
尾礦庫在線監測系統所有的監測單元都涉及到系統供電，供電的可靠性決定了系統整體穩定性。本文研制了分布式智能供電技術與裝置，可實現供電裝置無縫切換和網絡化管理，如圖3所示。當外部供電存在的情況下充電線路既給電池充電又給后級DC－DC模塊供電，電池完全處于熱備份的狀態，能量消耗很小。電池充電線路輸出電流檢測電阻的前端，及高壓端直接連接到DC－DC模塊的輸入，電流檢測電阻的另一端即低電壓端連接到電池正端，電池正端通過一個二極管與DC－DC模塊的輸入連接，電池充電線路、電池及DC－DC模塊共地。在外部供電存在的情況下，由于充電線路電流檢測電阻前端的輸出永遠大于電池電壓，所以電池充電線路在保持對電池恒流恒壓充電的同時提供給后級DC－DC模塊輸入電壓，由于電池與DC－DC模塊之間二極管的反向阻止效應，電池不消耗能量，只是處于充電狀態。當外部供電消失，隨著電池充電線路輸出電壓的降低，電池輸出端的二極管將電池電壓引入到DC－DC模塊的輸入端。電池瞬時給DC－DC模塊提供電壓，采用超快恢復二極管保證外部供電消失后在輸出電壓無跌落的情況下電池快速的接入到DC－DC模塊的輸入，如圖4所示。智能供電裝置設計了故障定位、處理和預警等功能，開發了遠程管理平臺軟件，用于系統各單元配電信息的上位機采集和顯示功能，實現不同位置及單元的電源供電信息可以在上位機電源管理平臺進行信息顯示，方便監控人員對系統配電的管理和故障維護。
4應急指揮手持終端研制
研制出適用于礦山使用的應急指揮手持終端，該設備攜帶方便，可以直接扣在人員的腰帶上；操作上較為簡單，與普通民用手機操作方法相似。在與之配套的網絡覆蓋下，終端之間，終端與服務器之間可以實現語音通信，同時具有較高的接收靈敏度，保證最大限度地發揮無線網絡功能。該終端平均功耗較低，具有較長的待機時間。應急指揮手持終端支持IEEE802．11a／b／g通信協議，可與無線混合式無線通信基站進行數據、語音通信，一旦發現尾礦庫有險情可快速上報，便于尾礦庫的可靠調度管理。
5三維展示技術研究
三維展示模塊是根據尾礦庫實際情況還原其“真實場景”，并在此基礎上進行數據的實時顯示、管理、監控以及分析的綜合性監控平臺。軟件平臺通過融合多源地理空間數據以及各項監測數據對尾礦庫安全運行狀態進行監控與分析，從而為尾礦庫的安全管理及應急救援提供技術支持和險情決策依據。首先，該軟件平臺是以尾礦庫的三維場景為基礎，為此軟件平臺要具有創建和編輯三維場景的功能，其中三維場景要素包括基本自然要素（三維地形、建筑物、壩體、水面及干灘等）和相關監測內容的監測監控設備，并且具有上述要素的渲染和建模功能；其次，軟件數據接口能兼容通用的三維軟件的數據格式，并且自有的數據格式可以轉換為通用的三維數據格式，方便與通用軟件進行數據交換；另外，軟件平臺具有高效的三維渲染和仿真性能，支持3D立體顯示，讓用戶直觀地感受到尾礦庫的真實運行狀態；然后，尾礦庫在線監測設備實時采集信息在該軟件平臺的三維場景中實時地顯示和動態更新，以反映當前尾礦庫的運行狀態；最后，該軟件平臺具有強大的數據管理、表達和分析功能，例如監測數據的數據庫管理功能、浸潤線的表達以及報表等功能。
6現場應用
【關鍵詞】高壓；輸電線路；在線監測
中圖分類號： TM7 文獻標識碼： A
1. 輸電線路在線監測技術的主要內容
輸電線路在線監測技術隨著傳感器技術以及通信技術的不斷發展已經有了質的飛躍，很多在線監測裝置涌現出來，為電網的安全可靠運行貢獻著力量，對輸電線路在線監測技術進行總結，主要包括以下幾個方面：
1.1 對輸電線路上覆冰的在線監測技術。這一監測系統能夠對導線的覆冰情況進行實時監測，通過相應的后臺診斷，提前預測線路的冰害事故，及時向相關管理人員發出信號。該系統的工作原理可以從兩個方面進行描述：一是對線路拉力進行監測，將拉力傳感器安裝在絕緣子串上，對受力狀態進行測量，并且綜合環境的溫度、濕度等因素，將所有數據送到后方的監控中心計算分析，得出線路的冰情預報；二是對導線的傾斜角和弧垂進行監測，同時結合線路其他參數和具體的氣候條件，計算出導線覆冰后的重量、平均厚度等數據，判定出覆冰的危險等級。
1.2 對輸電線路氣象以及風偏的在線監測技術。該系統能夠為線路的設計和風偏的校驗提供有力的實測依據，設置了相應的預警系統，運行部門可以及時的采取適當的風偏防范措施，尋找到放電的故障點；檢測中心能夠檢測到線路所在地區的氣象條件，有利于風偏計算方法的完善。同時，該系統能夠為設計標準的制定提供技術數據，它是通過在絕緣子串上安裝角度測量系統，并且結合線路的實測數據綜合對風偏狀態做出判斷的。
1.3 對輸電線路塔桿傾斜的監測技術。地面出現裂縫、山體滑坡、地震等災害會引起線路塔桿的傾斜，威脅著輸電路線的安全。桿塔傾斜監測報警裝置的出現很好的實現了對運行塔桿傾斜情況的實時監控，這一裝置已經在很多的輸電線路上投入使用，并且多次起到了缺陷發現和及早預防的作用。在高壓線路的塔頭處有嚴重的無線電干擾，在一些山區中通信信號薄弱，我國正在大力開展高壓塔桿傾斜檢測報警裝置的研究。
1.4 對輸電線路舞動的監測技術。在外力作用下，輸電線路會不可避免的出現舞動現象，一旦舞動程度過大，將會對線路造成損害，導致金具的斷裂和導線落地，金屬部件變形，最終迫使大面積的停電，因此，對舞動在線監測技術進行研究具有重要意義。其監測原理為：依據具體的檔距和線路情況，在相應的位置安裝適量的導線舞動監測儀，對加速信息進行采集，根據相應的公式對線路的基本信息進行計算分析，判斷出線路是否發生了舞動危害，同時，在必要的時候給出報警信息。
1.5 對輸電線路視頻進行監控的技術。為了能夠及時的發現對線路安全運行造成威脅的動作，在一些人口較為密集的居住區和交通繁忙的地帶安裝視頻監視器是有效途徑之一。同時，這一視頻監視器還能實時記錄下線路的覆冰情況。該系統運用了較為先進的數字技術，可以全天候監測輸電線路的運行狀況和其所處環境，但是，該系統目前的數據傳輸量較小、無法做到完全自由的控制，還常常出現裝置失靈的問題。
1.6 對輸電線路絕緣子污穢的監測技術。對于污穢度的在線監測來說，通常采用的方法是停電測量，通過對光能參數的檢測，計算出傳感器表面的鹽分，從而得到絕緣子表面的鹽密度；對于泄漏電流的在線監測來說，由于絕緣子表面的泄漏電流能夠綜合的反映出電壓、污穢以及氣候等因素，可以通過對泄漏電流的測量了解絕緣子污穢程度。泄漏電流是沿面形成，通過引流卡和電力傳感器的實時測量，借助相應的信號處理單元，計算出泄漏電流的統計值，將數據傳到總站，綜合評估和預測絕緣子的積污狀況。
2. 在線監測技術在高壓線路中的應用
2.1 基本要求及使用范圍
將在線監測技術應用于高壓輸電線路上具有十分重要的意義，為了對這一技術進行規范，同時也為高壓線路的在線監測系統的設計提供合理依據，應該對相應的監測裝置提出要求：監測裝置不能對線路的電氣和無線電干擾的基本要求；監測裝置不能對線路的機械性能造成影響，不能給系統的結構帶來隱患；在裝置的安裝上應該考慮到運行人員的作業，遵從簡單、方便和可靠的原則；要保證監測裝置能夠長期穩定的運行于高壓線路上，具有抵抗高壓線路電磁場的能力，能夠應對各種惡劣的天氣；在數據的傳輸方式上要符合相關標準，為數據的統一管理提供方便。在應用范圍上，應該以突出重點和體現差異為原則，在重要的交叉跨越地點、山區中的較長耐張地段、容易出現覆冰現象的區域應該安裝在線監測裝置，并配合使用視頻監控設備；應該在煤礦采動影響區安裝必要的桿塔傾斜監測裝置，對桿塔的傾斜情況進行實時的監控，防止線路事故的發生；在容易引起舞動的區域應該安裝舞動監測裝置，同時注意對相關資料的積累；在污穢嚴重的地區應該安裝絕緣子污穢監測裝置，對線路的污區數據進行累計，建立污穢數據庫，并及時更新，建立專家診斷系統。
2.2 高壓在線監測管理平臺從經濟效益角度出發，為了節約資金，合理利用監測數據，建立在線監測管理平臺，實現數據的集中處理是非常重要的，對這一管理平臺的特點進行總結有：（1）應該具有標準的數據接收方式。我國當下的在線監測產品研發依然處于初級階段，還沒有形成一致的標準，出現了各種數據格式、通信協議以及判斷標準，在市場的自由競爭環境下，很多廠家對技術實行保密管理，這對于數據接收方式的標準化來說是一大障礙。管理平臺系統首要解決的問題就是數據接受的統一；（2）數據應該具有統計的功能。基于在線監測信息的采集查詢，平臺系統能夠統計各類數據，并能對這些數據實現簡單的分析，在統計報表中不僅包含有監測的數據，還包括報警信息的各類報表；（3）對輸電線路的運行狀態進行合理預測。在線監測數據中心可以積累輸電線路的狀態數據，通過相關的專業理論和技術預測導線的疲勞壽命、覆冰生長以及導線的溫度等；（4）對輸電線路的運行狀態進行合理的預警。比較預測結果和運行狀態的預警閥值，通過短信、郵件等預警方式實現在線監測功能，圖1 給出了報警的基本流程圖，它使得運行人員能夠及早的了解到事故，預先做好處理措施。
結語
在線路的運行中，保證高壓工程的可靠性是非常關鍵的，對線路實施在線監控是主要的技術手段。本文針對輸電線路的在線監測技術，對其在高壓輸電線路中的應用進行了研究，首先對輸電線路在線監測技術的主要內容做了總結，重點就在線監測技術在高壓線路中的應用進行了分析。
參考文獻：
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關鍵詞：在線監測；輸電線路；應用
中圖分類號：TM755 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）26-0098-02
輸電線路網絡的覆蓋范圍非常廣，所處地段往往地形復雜，環境惡劣，日常巡線工作面臨著很大的難度，維護檢修的工作量也非常大。從2008年我們國家所出現的歷史罕見的冰雪災害來看，進一步強化輸電網絡的安全平穩運行顯得非常關鍵。為了確保輸電網絡安全穩定運行，有效解決書店線路太長而導致人力資源不足等方面的問題，必須借助現代化先進的輸電線路在線監測技術及其相應的監測設備，盡快建立監控中心，從而轉變輸電線路的“狀態檢修”模式，為更加科學、準確、客觀地收集信息、處理信息以及評價機器設備性能等各個方面提供強有力的技術支撐。
1 我國在線監測技術現狀
2000年中國就已經開始對輸電線路在線監測技術進行研究與開發，特別是在GSM（全球移動通信系統）推廣以后，加快了在線監測技術的發展速度，并且有效解決了遠距離數據傳輸存在的一些問題。例如西安金源電氣有限公司等對在線監測技術尤其是絕緣子泄漏電流方面開展了全面系統的研究工作，而中國電力科學研究院則對雷電定位系統重點進行了研究與開發工作。到2003年我國輸電線路在線監測方面的研究與開發工作進入了一個階段。該技術的前期產品主要存在運作穩定性方面的問題。比如，不能為用戶提供有關生產方面的信息等問題，極大地阻礙了泄漏電流在線監測技術普及與推廣應用。2005年，西安金源電氣等一些公司相繼研究開發了輸電線路覆冰、線路預防偷盜、導線舞動以及測溫等各項線監測技術，并逐步在電力系統得到較好的推廣應用，其效果非常明顯。除此之外，在我國多家企業以及研發機構的積極努力下，充分利用無線傳感器網絡、網絡通訊、電磁兼容、電源以及機械電氣等相關技術，并在此基礎上成功地研究開發了微氣象環境、桿塔振動以及視頻在線監測等先進的技術先進的裝置，建成了相應的監測系統。主要包括氧化鋅避雷器、防盜報警監測、可視監控、驅鳥裝置、導線溫度以及動態增容等在線監測系統，成為我們國家目前比較成熟的在線監測技術，另外，站在我國目前在線監測研究成果角度，在線檢測系統中的雷擊定位以及導線微風振動等逐步得到推廣應用。
2 在線檢測系統的結構組成以及基本工作原理
2.1 線監測系統的結構組成
在線監測系統使用的是一種二級網絡結構，通常由各種線上監測裝置、監測基站以及監測中心等部分構成，線上監測裝置則由導線溫度以及導線覆冰監測儀等組成，氣象環境以及線路監測基站通常在桿塔上進行安裝，監測中心則設置在本部機房。
2.2 在線監測系統的基本工作原理
對大部分的輸電線路中的技術參數進行監測的時候，所監測的技術參數有設備運行以及環境運行參數，具體分為微風振動、舞動、桿塔傾斜、導線弧垂以及視頻等。運用先進的監測技術，充分利用輸電線路的數據信息平臺，對數據信息進行分析與管理，從而完成對有關數據信息的趨勢進行分析、查閱以及信息預警等工作。
3 我國輸電線路在線監測技術的應用
3.1 覆冰在線監測技術的應用
這種技術是針對導線的覆冰狀況實施實時監測，從而保證在天氣狀況比較惡劣的條件下能夠實現對高壓輸電線路和變電站絕緣子等覆冰狀況實施實時在線監測。充分利用科學先進的監測分析方法以及建立數學模型從而分析監測數據信息，將有可能出現冰雪災害的線路提前進行預測，并及時向有關輸電線路維護工作人員進行報警，從而有效預防斷線、倒塔、冰閃以及舞動等各種災害事故造成的傷害。覆冰在線監測技術的基本工作原理是：監測導線傾斜角以及弧垂等有關數據信息，根據線路參數以及輸電線路情況等進行研究分析，然后計算覆冰的重量以及厚度等相關技術參數，從而判定覆冰的危險級別，及時發出準確的除冰信息預警。除此之外，充分結合線路拉力的狀況觀測覆冰的具體情況，將拉力傳感器安裝在絕緣子串上，并對導線在覆冰以后的受力狀況進行實時監測，同時對當地環境的溫、濕度以及風向等數據及時進行采集，將收集到相關數據信息集市匯總并傳遞到監控中心，經過處理與分析，盡快預報輸電線路冰情狀況，從而發出除冰警報。
3.2 桿塔傾斜監測技術的運用
矗立在礦山采空地區上面的輸電線路的桿塔因為受到自身重力、外部自然力等各種干擾因素產生的影響，容易造成巖體錯位、地面裂隙、滑坡等一些地質自然災害，導致礦山采空區的桿塔出現傾斜、甚至導致地基產生變形等，嚴重影響到輸電線路的安全。而利用全球移動通信系統，可以對桿塔傾斜裝置進行實時監測，并及時發出預警信號。在等級為220 kV電壓的輸電線路中，桿塔傾斜監測技術已經獲得了非常廣泛的運用，從而使得桿塔變形以及傾斜等狀況能夠及時被發現，保證輸電線路的安全穩定運行。
3.3 導線微風振動監測技術的運用
導線微風振動往往會造成高壓輸電線路出現疲勞而斷股，盡管其看似對輸電線路不會產生太大的破壞力，然而其破壞往往比較隱蔽，長時間的不斷積累，對高壓輸電線路造成的破壞性會變得更加嚴重。微風監測技術的基本工作原理是導線監測振動儀可以對導線以及線夾觸點以外的適當距離的導線實施監測，特別是其對線夾彎曲的頻率、振動幅度以及輸電線路周邊的風速、風向以及溫度、濕度等各項的氣象參數，根據導線自身的力學特點，對微風振動的具體狀況、疲勞壽命等加以分析、研究以及判斷。導線微風振動監測技術的運用不僅可以預防微風振動造成的危害，還可以為輸電線路的防震設計提供技術依據。
3.4 導線風偏舞動在線監測技術的運用
導線風偏舞動在線監測系統主要包括氣象采集與風偏采集單元、子站以及數據信息處理等系統構成，通常在桿塔之上安裝氣象采集單元以及子站，而在導線上安裝風偏采集單元。通過對氣象風偏角、參數以及傾斜角等有關數據信息進行采集，利用無線網絡傳輸到數據處理系統及時進行處理。運用導線風偏舞動在線監測技術，便于運行部門在特殊狀況下采取相應的措施，此外，也為輸電線路設計過程中綜合考慮設計預防水平、氣候環境條件等提供科學合理的技術依據。
3.5 視頻在線監測技術的運用
視頻在線監測系統一般安裝在人口比較密集區、林區以及那些交通事故發生比較頻繁的地段，實時監測周邊的狀況，及時找出對輸電線路構成威脅的行為，并能夠及時采取糾正預防措施。視頻在線監測技術必須借助視頻壓縮以及數據傳輸等相關技術，從而對輸電線路本體狀況以及周邊環境參數及時進行監測。然而在視頻監測的實踐運行過程中，出現了數據傳輸量比較小、現場視頻難以自行控制、信號不穩定等各種狀況，伴隨CDMA以及3G網絡技術的迅猛發展，充分利用無線傳輸使得輸電線路的遠程實時監控可以實現。
4 在線監測技術應用亟需解決的主要問題
4.1 在線監測技術存在標準化方面的問題
目前我們國家的輸電線路在線監測技術還處于發展的初級階段，該領域的新技術、新方法、新設備不斷涌現，而在線監測裝置的標準化工作卻進步不大。要想對被監測的設備是否需要進行檢修加以準確判斷，還應當結合相應的經驗與數據。除此之外，在線監測與離線試驗是不是等價，必須借助大量的實踐經驗的檢驗。目前輸電線路監測的各個運行部門非常關注一個問題就是關于報警值的問題，報警值必須充分結合實際運行經驗并根據有關的設備實際狀況，并且通過所安裝的監測設備來獲得，同時還應當確定監測數據的波動規律，所以，不同的廠家所生產的相同的輸、變電設備其采用的生產工藝、原材料等并不完全相同，其監測設備的報警值也就無法確定。大量應用在線監測裝置的同時，還應當在掌握有關數據波動規律和實踐運行經驗的基礎上，確定輸、變電設備相對應的報警值范圍。目前在線監測數據與離線試驗存在一定的差異，無法將離線試驗的相應標準有效應用于在線監測數據的對應診斷標準之中去。
4.2 在線監測技術存在穩定性不強的問題
有關調查結果表明，在線監測裝置因為容易受到傳感器、通信以及工作電源以及通信等各種因素的影響，其穩定性還存在一定的不足之處，對于在線監測技術推廣應用產生較大的負面影響。除此之外，還有電路設計、無線通信以及傳感器技術等一些技術性方面的問題也需要盡快得到解決。
5 結 語
總而言之，從目前中國的在線監測技術的研究與開發進程來看，在桿塔傾斜、覆冰、導線微風振動與風偏舞動以及視頻在線監測技術等方面取得了十分重大的突破，并獲得了非常廣泛的應用，然而其標準化以及穩定性等相關問題亟需得到解決。
參考文獻：
關鍵詞：變電設備；在線監測技術；故障分析
前言
變電設備作為電力系統中的核心主干，運行的可靠性對供電質量也會有著直接的影響，作者結合自身多年經驗，對變電設備在線監測技術及故障進行探討。
1 變電設備概述
變電設備主要就是對輸送電線路上的電流、電壓等信號進行改變的設備，是保證輸送電效率的重要組成部分。隨著社會經濟的不斷發展，人們用電需求的不斷增加，變電設備也有所革新，進而保證系統供電的安全性、可靠性[1]。但是，在供電系統運營的過程中，依然會存在變電設備故障，對系統供電的安全性、可靠性也帶來一定的影響，而變電設備的在線監測技術以及對變電設備的故障分析都能規避或降低設備故障對線路造成的損壞，進一步提高線路供電的可靠性。
2 變電設備在線監測技術及故障分析
目前在電網系統當中，在線監測技術主要應用于變壓器及其附屬設備、氣體絕緣金屬封閉開關設備（以下簡稱GIS）、斷路器的一、二次電氣部分。
2.1 變壓器在線監測技術及故障分析
變壓器是供電系統中重要的變電設備，對系統供電的穩定性有著直接的影響，變壓器在實際的運行過程中，一旦發生故障，對變電設備的正常運行也會造成直接的影響。局部放電是變壓器較為常見的故障之一，引起這方面故障的原因主要處在變壓器的油絕緣、紙絕緣中存在氣隙，或內部場強出現不均勻的現象，以及變壓器導體內含有毛刺、尖角等現象都會造成變壓器的局部放電故障，如果不能有效的處理局部放電故障，可能導致局部放電故障的惡化，甚至出現擊穿故障，因此，要做好變壓器的在線監測。
變壓器的在線監測技術主要分為以下幾種形式：
（1）色譜分析監測技術，主要是將變壓器自身的油經過循環管路進行循環，并進入到脫氣的裝置中，然后再經過脫氣裝置流入分析儀，對可燃氣體等進行分析和打印，形成色譜圖清楚得知可燃氣體的含量值，再根據變壓器自身油中的溶解氣體的分析，能夠準確的反映出變壓器運行過程中內部是否存在故障，如果存在故障能夠對確定相應的故障類型，例如，總烴含量過大的話，說明變壓器存在過熱性故障；如果乙炔含量過大的話，說明變壓器存在放電性故障等。變壓器油中的氣體含量變化特征是發生故障的前兆，因此，對變壓器運行的在線監測非常關鍵。通過在線色譜分析技術，能夠對變壓器油內氣體的濃度、類型、氣體產生的速度以及氣體變化的趨勢進行分析，準確的判斷變壓器的故障情況，對變電設備的安全運行起到關鍵的作用。
（2）鐵芯多點接地監測技術。鐵芯多點接地故障監測技術，主要是利用鐵芯引出線引發接地電流，再對其進行取樣測量，從而實現對接地故障的在線監測[4]。鐵芯多點接地監測在大型變壓器的應用中，是通過外殼的小套管將其引出變壓器外實施接地的，需要保證變壓器的鐵芯有一點接地，這樣能夠有效的消除鐵芯產生的懸浮電位引發的對地放電的現象。如果變壓器出現多點接地現象的話，極易造成鐵芯硅鋼片間短路，從而產生環流故障，因此，一般情況下鐵芯接地僅是一點接地，而且，接地都是以毫安為單位的，一旦出現鐵芯亮點接地故障的話，就會造成接地點的電流增大至數倍甚至數百倍的現象，會造成變壓器油內總烴氣體含量迅速增加，而相應的氣體繼電器就會發生動作，對供電的穩定性產生一定的影響，因此，為了避免變壓器出現鐵芯多點接地故障，應積極做好變壓器鐵芯接地電流故障監測，這樣才能有效的避免或降低多點接地故障的發生。
（3）鐵芯多點接地監測技術。冷卻器是變電設備的重要組成部分，而且，在運行的過程中也經常發生故障，對設備的正常安全運行帶來一定的影響，造成設備故障的原因主要出在風扇和泵的問題上。針對冷卻器在運行狀態下的監測，主要對風扇和泵的運行狀態進行監測，可以通過對風扇和泵運行情況下的電流以及系統的溫度測量，來實現對風扇和泵的在線監測[2]。如果風扇葉和泵業輪在正常運行之下，旋轉是正常的，如果是在非正常的狀態下運行，設備的控制線圈也會出現異常的現象，一般情況下，造成冷卻器泵軸的故障主要是金屬粒子造成的，就當今技術而言，對冷卻器的監測技術主要采用離線測量的方式，更高深的在線監測技術還在研究中。
此外，變壓器在線監測技術還應用在高壓套管監測、本體油溫及部分本體信號監測、電流電壓測量、場區環境溫度監測等各個方面，通過對變壓器相關重要因素全方面的在線監測，能及時發現變壓器運行中存在的隱患，有效避免變壓器嚴重故障的發生。
2.2 GIS在線監測技術及故障分析
（1）SF6氣體特性、水分在線監測技術。SF6氣體因其優異的絕緣和滅弧功能幾乎成為GIS的唯一的絕緣和滅弧介質，SF6氣體的狀態對GIS的穩定運行有著決定性的作用。如SF6氣體發生泄漏，一方面說明設備密封不良，另一方面對于SF6斷路器，將影響其分合閘功能，一旦設備發生故障，將無法迅速切除故障，導致越級跳閘事件從而擴大停電范圍。
SF6氣體是一種無色無味的氣體，對人體大腦會造成缺氧、窒息的現象，即使空氣中含SF6氣體也不易被人察覺，SF6在線監測技術也能對空氣中SF6的含量進行監測，一旦空氣中SF6占比例過高的話，就會對其進行報警來通知值班人員。
此外，如GIS絕緣件材質不良或密封工藝不良，造成水分進入電氣設備，達到一定含量時，液態水汽將會在絕緣件表面形成導電通道，造成沿面閃絡，對GIS安全穩定運行造成嚴重影響，SF6在線監測技術能監測水分含量，在其超出規定值時及時報警，通知專業人員及早采取措施對設備進行維護檢修，消除運行隱患。
（2）GIS局部放電在線監測技術。GIS局部放電會對變電設備的安全運行造成較大的影響，局部放電發生時，電磁波的信號根據GIS 結構反復進行傳播、反射、折射、遲延、衰減等現象，通過盆式絕緣子放射到外界。通過GIS絕緣子泄漏的電磁波，通過高靈敏度內置型或外置型傳感器，進行檢測。通過傳感器檢測GIS內部局部放電激發的電磁波信號，檢測到的信號經過濾波、射頻前置放大器和檢波器后，由高速數據采集模塊進行采樣、存儲、數字信號，主要是集成了傳感器、信號現場處理器、超高頻檢測技術、網絡接入技術等技術，實現遠程對GIS局部放電的情況進行監控和分析，一旦發現存在局部放電的現象，會及時采取故障報警措施，提示值班人員及時對局部放電現象進行分析，從而保證變電設備運行的穩定性。
2.3 斷路器在線監測技術及故障分析
針對斷路器的在線監測技術主要是對斷路器的運行狀態、溫度、絕緣等方面進行監測，具體如下：
（1）斷路器運行狀態的在線監測。對斷路器運行狀態下機械特性的監測，主要是結合電子技術、計算機技術等先進技術，對開關每一次的分、合操作的運行時間以及運行速度進行詳細的記錄，再將提取的斷路器運行的各項參數變化進行分析，即可分析出斷路器的運行是否存在故障，如，磨損、老化、生銹、變形、裝配不當等故障，都能夠準確的分析出來，對斷路器的故障分析有著極大的作用。
（2）斷路器運行溫度的在線監測。斷路器在正常運行的狀態下，從對溫度的監測就能推測出斷路器是否存在故障，一旦溫度參數超出規范指標，說明斷路器故障運行，設備也會采取報警措施，及時對斷路器的故障進行控制，避免故障的進一步惡化。對斷路器運行溫度的在線監測主要采用紅外熱像儀，紅外熱像儀對溫度十分敏感，能夠準確的診斷出斷路器的運行溫度。紅外熱像儀主要通過對斷路器的導電回路電阻的檢測，并通過對運行溫度能夠判斷開關的接觸是否正常，眾所周知，如果接觸頭接觸不良的話，導電回路的電阻就會增加，功率增加溫度升高，紅外熱像儀就可以測量出溫度，并從溫度的參數中分析出斷路器的故障現象。
（3）斷路器絕緣的在線監測。絕緣是變電設備安全運行的重要保障之一，然而，在斷路器運行的過程中，經常因為絕緣的問題而引發斷路器的故障，因此，做好斷路器絕緣的在線監測非常有必要的[3]。絕緣的在線監測技術，主要是對變電設備的絕緣參數變化進行監測和分析，一旦發現斷路器的絕緣參數超出規范值，說明斷路器設備存在絕緣故障，并實施報警，為斷路器監測工作人員提出重要的參考依據，也是作為證明斷路器絕緣故障的重要依據。斷路器絕緣在線監測技術能夠有效監測數局部放電、漏電、介質損耗等故障信息，對保證斷路器設備安全運行有著極大的作用。
例如，圖1為某市區變電設備在線監測技術對變電設備故障的維護方式，主要分為主動維護和被動維護，主動維護是通過在線監測技術能夠及時發現潛在的故障風險，而被動維護一般都是故障發生之后才會被監測到的（如圖1所示）。
3 結束語
變電設備在運行的過程中，故障的發生在所難免，而故障發生的程度以及故障發生造成的經濟損失、人員傷亡等也有著一定的差異，為了避免變電設備故障的發生或降低變電設備故障造成的損失，需要對變電設備做好在線監測及故障的分析，一旦發現故障，要及時采取處理措施，避免故障惡化帶來更大的經濟損失。通過文章對變電設備在線監測技術及故障分析的探討，作者主要從變壓器、氣體絕緣金屬封閉開關設備（GIS）以及斷路器等相關變電設備的角度進行分析，希望通過文章的分析，能夠對變電設備的安全運行、穩定運行提供參考性的建議。
參考文獻
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[2]段繼洲.變電設備在線監測與故障診斷技術的應用[J].自動化應用，2013（9）.
[3]王超.變電站在線監測系統的智能化改造研究[D].華北電力大學，2013（12）.
【關鍵詞】電力光纜；在線監測；雙向測試算法
1.現狀
光纜在線監測技術是伴隨著光纜的迅速普及而發展起來的。由于光纜鋪設長度大，且網絡復雜，因此光纜出現故障后的檢測問題就顯得非常突出。隨著而光纜通信的特點又決定光纜的在線監測技術的必須適應光纜發展的需要。從國外的光纜在線監測手段來看，主要是通過光功率計來實施對光纜的實時監控，輔之以諸如OTDR一類的測試技術。我國的光纜建設起步相對晚一些，但同樣也存在著光纜在線監測的問題。隨著時間推移，早期鋪設光纜出現故障的頻率也會越來越高，因此對光纜的在線監測和故障檢測就顯得越來越重要。
在生產實踐中，電力系統光纜的檢測具有長距離甚至超長距離的要求。傳統的檢測方法無法適應長距離的光纜檢測，或者即便能夠檢測，也會以犧牲精度為代價。在當前的光纜檢測中的常用設備是OTDR，這類檢測設備存在的缺點是對測試距離有局限，設備價格也會隨著檢測距離的增大而大幅攀升。因此就研究的主要方向來看，對超長距離光纜的在線監測是研究重點之一。本文將以聚類分析方法為基礎，探討基于OTDR的雙向測試算法。
2.在線監測原理
光纜在線監測利用大量采集數據的光器件將反映光纖性能所需數據傳送到監測站及各級監測中心，并對數據進行分析處理，對故障進行預測或迅速進行故障定位。光纜監測系統的光纜線路測試方式根據被測試纖芯是否承載業務分為光纜線路在線測試方式與光纜線路備纖測試方式，本文所討論的是在線測試方式。在線測試方式的原理如圖1所示。如果需要檢測的光纜距離過長，超過了OTDR的所能覆蓋的范圍，應當采用雙向檢測的方式。其原理是從待檢測的光纜的兩端監測站分別對該段光纜進行測試，并將檢測數據傳輸至監測中心，由檢測中心依據測站返回的數據來進行分析，分別以各監測站所提供數據為基礎，繪制測試曲線并進行擬合，從而實現被測段光纜的性能評定。
3.基于聚類分析的雙向測試算法研究
如前文所述，采用雙向測試的電力光纜主要屬于超長距離的光纜，其測試需要結合兩端測站的數據來進行綜合評定。在本節中將探討在OTDR基礎上的背向散射曲線，利用聚類分析原理來實現電力光纜的雙向測試，并研究具體的算法，重點解決兩端測站背向散射曲線的匹配問題。
3.1 超長光纜的雙向測試模型
在光纜測試中硬件上的局限主要體現在OTDR的動態測試范圍，為了提高測試能力，常用的方法是在OTDR的測試參數設定時加大脈沖寬度。但這樣也會帶來問題，即會降低測試精度。采用雙向測試時不用修改這些測試參數，而是由位于待檢測光纜兩端的測站分別獨立的對該段光纜進行檢測，分別獲取背向散射曲線，在此基礎上通過測試算法來匹配這兩條背向散射曲線，從而實現對整段光纜的檢測任務。這種雙向檢測模型不通過擴大脈沖寬度的方式，從而可以最大限度的保證測試的精度。從工作原理上看，待檢測光纜兩端的測站檢測任務都是常規的OTDR檢測，因此雙向檢測的關鍵是研究出整合兩端測站背向散射曲線的算法。由于兩端測站所監測的是同一條待測光纜，因此在檢測結果上很多節點處的信息是類似的，可以通過對比這些檢測結果的相似程度來輔助評定光纜的運行狀況。在現有的數學模型中，聚類分析方法是處理具有相似特性事件的有力工具。因此本文將以聚類分析為基礎展看探討。
3.2 聚類分析方法的基本原理
聚類分析方法的基本原理是將若干組數據按相似度進行分類，將相似的對象或事件歸入同一個集合當中。常用的分類方法有層次方法、密度方法、網格法等。不論采用哪種方法，都需要計算事件之間的相似度，相似度是以不同事件各維度之間的距離來表征的。距離的計算方法有Euclidean法、Manhattan法以及Minkowski法等，各類計算方法可參考相關文獻。為節約篇幅，相似度的計算也可以參照相關文獻，本文所采用的相似度計算方法為余弦測量法。
3.3 算法設計
在聚類分析的基礎上，將開始光纜雙向測試的算法設計。其基本步驟為：①數據表示。數據表示是對各單向測站的測試數據進行屬性上的賦值，具體到光纜測試而言，為提高測試精度和降低工作量，選取背向散射曲線事件作為基本數據。數據中包括以下屬性：事件類型、反射、路熔接點損耗、衰減、接頭衰耗、事件點位置等。②確定數據的相似度衡量方法。采用不同的相似度衡量方法會得到不同的聚類分析結果，本文從實際問題背景出發，選擇了以數據間的距離作為相似度的定義方式，即通過對比雙向測試時背向散射曲線事件所包含的各類屬性時間的距離來作為相似度的衡量指標，計算式為Euclidean距離。與之對應的，數據間的相似度采用1/(d+1)來計算，d為數據間的Euclidean距離。
在完成上述兩個基本步驟后，進行第三步，即雙向測試的算法設計。采用將背向散射曲線上相鄰兩個事件組合的形式，由這兩個時間構成一個事件組，并計算各個事件組之間的相似度并進行聚類。這種聚類分析分析方式可以提高精確度同時降低誤配誤差。其步驟為：①定義單個測站的測試曲線為正向曲線，并將位于光纜另一端的測站數據所提供的測試曲線定于為負向曲線，以光纜測試間距作為選取事件的節點；②計算正向曲線上的時間點與負向曲線上事件點之間的距離。③以兩測站上的時間點之間的距離計算為基礎，計算時間點之間的相似度。④以事件之間的相似度為基礎，對事件進行聚類。聚類按以下方法進行：對正向曲線和負向曲線上相鄰事件進行聚類，仍然按照先計算距離再計算相似度的方式進行聚類，重點是選擇合適的聚類閾值。⑤事件間的組合和匹配。根據某一條正向曲線和對應的負向曲線上事件點，計算相鄰事件點之間的物理距離，直到對有所的事件點都進行組合和匹配。
4.雙向測試的實施步驟
在對超長光纜進行測試時，為配合使用雙向測試的聚類分析算法，需要按照以下步驟進行實施：①對待測光纜進行標記，有測試路由表來完成；②根據測試路由的標記結果來判別是否需要啟用雙向測試模式；③如果滿足超長距離的條件，則由監測中心來負責組織和協調各測站間的測試控制；④根據測試路由確定位于待測光纜兩端的測站，并有監測中心安排測試時機和匯總各測站的正向曲線和負向曲線；⑤實施雙向測試的聚類分析和曲線擬合。
5.算法的適用范圍
任何算法都有一定的適用范圍。當采用光纜的雙向測定時，由于位于超長光纜一端的測站仍然是使用OTDR進行測試，因此如果待測光纜長度過長，也會造成單向測試的精度降低，因此筆者認為在待測光纜長度上的累計損耗以不超過OTDR卡的動態范圍2倍為宜。如果待測光纜的累計損耗低于OTDR卡的動態范圍，則雙向測試方式大材小用，因此從待測光纜的長度上看，以累計損耗在OTDR卡動態范圍的1-2倍之間為最佳。
參考文獻
關鍵詞：變電站；在線監測；技術應用；介紹
中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A
在線監測技術的發展是建立在離線檢測技術之上的，以往的離線檢測技術往往都需要進行停電，而這將給地方的生產生活帶來很大的影響。在線監測技術就是在這樣的背景下才產生的，無人值守變電站的普及，自動化技術在變電站的管理中逐漸應用，在線監測技術就顯得勢在必行。
1變電器（電抗器）局放在線監測
電力變壓器是輸變電工程中的樞紐性設備，其運行狀態直接關系著電力系統的可靠性水平，一旦發生故障，必將引起局部甚至大面積停電，造成巨大的經濟、社會損失。絕緣故障是電力變壓器的主要故障之一，發生絕緣故障的主要原因是絕緣薄弱處的局部放電。局部放電的發展會引起的絕緣老化和絕緣失效，并最終導致絕緣擊穿。當變壓器內部局部放電發生時，局部放電脈沖的上升沿很陡，脈沖寬度多為納秒級，能激勵起特高頻電磁信號。UHF信號根據變壓器結構反復進行傳播、反射、折射，傳輸到人＼手孔傳感器、油閥傳感器并被接收。通過安裝在現場的OCU單元（濾波、采集、檢波、光電轉換）對信號進行濾波、放大和采集，來監測變壓器內局部放電的強度、頻度和發生相位等信號，并通過信號分析和處理軟件，分析故障的性質、大小、發生位置，同時信號經過光纖分配器選擇性地通過光纜傳送至主控室中的中心處理單元，由中心處理單元的系統軟件對故障的性質、大小、發生位置進行診斷處理并預報警，以達到評估變壓器內部絕緣狀態的目的。
2斷路器在線監測
斷路器在日常的電力系統工作中主要的作用就是開斷電流、切除短路故障等，其工作的條件十分的惡劣，而以往的離線檢測往往只能對器室、機構等完好性進行一些比較簡單的檢查，這樣往往達不到很好的檢測效果。而在線監測的主要內容包括了對絕緣氣體、電流波形、觸頭、儲能電機電流等方面的檢測。獲取斷路器開斷電流的主要方式就是在電流互感器的二次電纜上加套穿心式電流互感器，通過這樣的方式就能夠很好的獲取斷路器開斷電流；測量觸頭行程的主要辦法就是在觸頭連桿上安裝位移傳感器；獲取電機儲能電流的主要方式是在電機儲能回路上安裝穿心式互感器。通過對這些內容的有效檢測，能夠檢測到斷路器的運行狀態，從而預判故障防患于未然。
3容性設備在線監測
在電力系統中，日常比較常見的設備主要有電力變壓器套管、電流互感器、電壓互感器、耦合電容器等，這些設備在長期的使用過程中，其絕緣性能會下降。通過監測容性設備主絕緣的末屏電流信號，經高精度有源零磁通傳感器（CT）變換為Ux電壓信號，與被測容性設備相近母線PT的二次電壓信號經高精度有源零磁通傳感器（CT）等變換為Un電壓信號，在監控器（主機）控制下，對兩模擬電壓信號及220V AC工作電源Us進行同步采樣及傅立葉變換處理，得到信號Ux 、Un相對于Us的基波向量的相位夾角及末屏電流的幅值，通過監控器（主機）讀取并計算出電容型設備末屏電流Ix相對于母線電壓Un的相位差及Ix幅值，從而獲得被測容性設備主絕緣介質損耗tanδ和電容量Cx等參數。依此判斷并預警設備故障。
4避雷器在線監測
避雷器在線監測單元安裝在變電站端的避雷器下方，可實現對避雷器的全電流、阻性電流、容性電流和雷擊次數實時在線監測。系統產品在測量方式、測量原理和系統結構上，相對于傳統的監測技術作了重大的改進，采用先進的分層分布式系統結構，應用總線控制技術和模塊化設計原理，使系統的抗干擾性能、測量的準確性和穩定性都得到了很大的提高，滿足了工業現場實用要求，并采用獨有的專家診斷系統對采集的數據進行科學分析診斷，便于及時方便地了解并掌握變電設備的健康狀態。系統中高精度的有源零磁通傳感器將泄露電流經A/D轉換成數字量，再經過微處理器進行DFT運算及處理，通過485接口將采集到的數據發送到上位機監測單元，上位機對接收到的數據進行計算、顯示和存儲，給出測試結果和變化趨勢曲線，并可將監測數據及報警信號實時上傳至上級監控中心。高頻傳感器將捕獲雷擊信息并將捕獲到的信息及時通過數據總線上傳到上位機進行保存。
5智能設備的在線監測
隨著科學技術的發展，近些年，變電站中的智能設備的數量越來越多，智能化水平也越來越高，為了能夠使智能設備能夠充分發揮其功能，就需要我們對其進行及時有效的檢測。當前我們所熟知的智能設備主要有變電站二次設備以及智能終端，這些設備非常復雜，并且品種繁多，現在的在線監測手段還不是很成熟。所以在對智能設備的在線監測預期就是能對其裝置報警、壓板投入、空開投入、網絡流量等相關方面進行監測，只有這樣才能取得理想的效果。
結語
隨著社會經濟的經濟，科學技術的不斷發展，以往那種離線的檢測方式已經不能適應現在變電站的發展。現在變電站的自動化、智能化水平很高，如果相應的檢測手段還是過去那種低效率、高人工投入的方式的話，對于我國的電力系統的發展將會產生很大的制約作用，為了更好地促進我國變電站的綜合發展，就需要應用在線監測的新技術。只有對變壓器局放在線監測、斷路器在線監測、SF6在線監測、容性設備在線監測、避雷器在線監測、智能設備在線監測等新技術進行科學合理的應用，才能促進我國電力系統自動化、智能化管理水平的提高，才能使電力在我國的社會經濟發展中發揮更大的作用。
參考文獻
[1]高明華，王冬，王學峰，張勇.智能變電站設備在線監測系統[J]. 山東電力技術，2011（01）.
