[01387725]基于多源信息融合的电网线路状态监测关键技术研究

1、课题来源与背景 电网输配电线路规模大、距离长、分布地域广,特别是有些电网线路通常架设在垭口、高山、峡谷、湖泊上,运行环境往往比较恶劣。冰灾、导线风偏、微风震动、绝缘子污秽等自然因素会影响到输配电线路的正常运行,严重会导致输配电线路故障,对电力系统的安全运行、工农业生产和人们日常生活将产生巨大的影响。为此,迫切需要研制电网线路状态监测系统,对电网输配电线路的运行状态进行在线监测,当电网线路由于自然因素、人为破坏等而引起运行状态异常时,系统可以事先发出预警信号,并通知相关部门采取有效措施,从而减少输配电线路故障的发生,对保障电网的安全稳定运行具有重要的意义。 传统的输电线路状态监测方法通常依据单一的信号进行状态判定,存在着监测准确率低的不足。本成果以监测输电线路覆冰状态为目标,通过采集输电线路的多种物理信号,基于多源信息融合方法对输电线路的运行状态进行评估,可有效提高线路状态监测的准确性。 2、技术原理及性能指标 本成果的内容主要是基于多源传感信息融合方法,研制电网线路状态监测系统。系统的技术原理如下： （1）在输电线路端,使用拉力传感器、倾角传感器、温湿度传感器、风力风向传感器采集输电线路的绝缘子串拉力、绝缘子串风偏角、绝缘子串倾斜角和微气象数据,并通过信号处理提取有用特征数据,建立输电线路等值覆冰厚度计算模型。 （2）针对电网线路状态信息,采用ZigBee无线传感器网络实现特征状态信息在监测区域的局域传输,并通过GPRS网络实现将状态监测信息传送到监测中心。 （3）在监测中心,基于多源信息融合方法,建立输电线路覆冰状态评估模型。经分析处理进行全网线路状态决策,达到对电网线路状态进行实时监测与评估的目的。 3、技术的创造性与先进性 创新点主要体现在以下5个方面： （1）针对输电线路复杂的覆冰状况,系统融合绝缘子串拉力、倾角数据和气象数据等多源传感器信息,通过等值覆冰厚度计算模型定性分析覆冰状况,从而准确监测输电线路的覆冰情况; （2）针对电网输电线路分散的特性,采用ZigBee无线传感器网络技术构建输电线路状态信息通信网络; （3）针对输电线路覆冰监测终端供电困难问题,采用低功耗设计技术及低功耗控制技术,在满足功能条件下尽可能降低系统功耗,提高输电线路覆冰在线监测终端子系统恶劣条件下在线运行时间; （4）采用邓氏灰色关联度和灰色斜率关联度方法相结合的灰色综合关联分析方法,确定等效覆冰厚度与导线温度、微气象因素之间的相关性; （5）针对覆冰数据具有不确定性和模糊性,充分利用在线监测数据、离线经验、专家知识等,将模糊理论、专家系统等人工智能技术结合起来建立在线评估系统。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性 技术成熟程度：本成果所采用的传感技术与通信技术都是成熟的技术,所研究的多源信息融合方法和状态评估模型经实验验证具有较好的准确性,是较为成熟的系统,可进行进一步的商业推广。 适用范围：适用于各电压等级架空输电线路的覆冰厚度在线监测与运行状态评估。 5、应用情况及存在的问题 市场应用情况：本项目成果与长沙市泓泽电力技术有限公司进行合作,已部分应用于电力公司输电线路的覆冰监测。 6、历年获奖情况 该成果于2014年获中国国际工业博览会高校展区优秀展品二等奖