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1、.word格式,目 录摘 要 Abstract1 绪论1 1.1 特高压输电塔在线监测系统的背景 1.2 特高压输电塔在线监测系统的研究意义 1.3 本课题国内外现状 1.4 本课题研究的主要内容 本章小结2 特高压输电塔在线监测系统2 2.1 系统的结构组成2 2.1.1 传感器系统 2.1.2 数据采集系统 2.1.3 数据传输系统 2.2 系统实现的功能3 本章小结63 数据传输系统8 3.1 数据传输系统设计8 3.2 数据传输系统工作原理10 3.3 数据传输的方式 本章小结4 GPRS介绍及系统软、硬件设计77 4.1 GPRS模块 4.1.1 GPRS技术简介 4.1.2 GPR
2、S选型 4.1.3 GPRS模块 4.2 系统硬件设计 4.3 系统软件设计 本章小结 6、结语致谢78参考文献80文献综述83摘 要 简述了特高压输电塔在线监测系统的国内外发展现状,分别从传感器系统、数据采集系统、数据传输系统做了简单介绍，并重点对数据传输系统进行设计、分析。通过数据采集系统对输电塔加速度、位移、温度、湿度、风向、风速等参数的采集，再通过数据传输系统将各项参数发送至监控中心对输电塔的状态进行实时在线监测。本课题采用GPRS设计数据传输系统，并对GPRS做了介绍。关键词：特高压输电塔 在线监测 GPRSAbstractThis paper further divides inc
3、entive小四号、Times New Roman字体Key words: Wage Incentive小四号、Times New Roman字体、加粗 小四号、Times New Roman字体1 绪论1.1 特高压输电塔在线监测系统的背景及意义 2008年1月震惊全国的特大冰灾，使湖南电网受到了重大的创伤。据统计，整个湖南电网500kv线路一共有33条,其中有14条线路受到严重破坏,共倒塔182基,变形68基,导线断线等受损159处,地线断线等322处,绝缘子掉串284处。其余线路如220kv、110kv、35kv、10kv及各变电站均受到重大创伤（见右图），全国直接经济损失超过了1000
4、亿元。自1932年美国首次发生输电线路覆冰灾害以来，加拿大、俄罗斯、法国、冰岛和日本都发生过非常严重的冰灾事故。我国因大气候和微地形的影响，冰灾事故也时有发生。对我国电力线路的安全与人民的正常生活造成了非常大的影响。特别是西电东送、北电南送的战略目标的确定，大量的输电线路必然要经过高海拔、重覆冰的地区。覆冰可以引起输电线路过荷载、导线舞动、杆塔倾斜、倒杆（塔）、断线及绝缘子闪络及发生不均匀覆冰或不同期脱冰等重大事故，严重威胁电力系统的安全运行，从而造成巨大的经济损失和一定的社会影响。表1-1是我国近年来500kv线路的倒塔情况。因此，对输电塔-线系统的状态进行实时在线的监测是非常有必要的，这有
5、助于工作人员在第一时间掌握输电塔的各种情况，在发生意外时也能及时并准确的对其进行抢修，这与普通的单纯依靠人工对输电塔进行巡线检测相比，大大降低了费用，并更加实际、可靠。因此，对特高压输电塔在线监测系统的研究将是各个国家的重点研究项目。198819891990199119921993线路总长度(m)5738708671227523812710023塔总基数(基)143451771517805188082031825058累计倒塔次数122234累计倒塔基数48881219倒塔频度4.51035.01033.110321032.21032.1103倒塔量度7.21058.01054.91052.5
6、1053.51054.1105图 1-11.2 特高压输电塔在线监测系统的研究意义 输电塔作为重要的电力能源输送设施，其安全性直接关系到电网供电的可靠性，高压输电塔，特别是大跨越输电塔，具有塔体高、跨距远、柔度大等特点，对地震、强风及导线覆冰等环境载荷反应强烈，经过长时间的运营和使用后，塔体某些部位会出现一定程度的振动疲劳损伤，在遭遇冰雪等恶劣天气时，容易发生极端条件下的动态倒塌破坏。随着通信技术和自动化建设的不断发展，很多领域里工作都有了联网的需求，并且有大量的数据必须实现远距离传输。而此项目的研究能够为电力甚至各个领域中的在线监测及信息传输提供强有力的保障。要建设一座城市必须要先建设好这座
7、城市的交通，而数据传输系统就是整个系统的高速公路，有了它，很多难题都能迎刃而解。 在远程监控领域, 无线监控技术越来越受到关注, 相对于人工方式, 无线监控系统具有很多优点: 节省了大量的人力物力, 可以随时抽测电力线路的各项运行参数, 实时发现环境变化, 实现对电力线路的实时控制等, 真正地体现了智能化管理。 目前的检测系统主要有基于有线通讯和无线通讯两种方式,对于有线通讯方式,虽然实现简单,但由于需要使用电缆等作为传输媒介,所以,极大的限制了系统的运用范围,很不适合现有的监测点分散且不容易进入的特点,而且这种系统需要长距离的布线,成本比较高,受干扰大,实时性较差,不利于及时解决监测点出现的
8、问题.随着工业化的不断发展及人们需求的不断提高,人们更倾向于寻求一种能够对远程监测点进行准确、实时监测的系统。因此远程监测系统逐渐成为当前研究领域的一大热点，也成为未来监测领域发展的必然趋势。基于GPRS的无线数据采集系统恰恰能够消除有线通讯的弱点，它以GPRS网络作为传输平台，采用中心对多点的数据传输模式，将数据终端单元和数据业务中作为终端设备接入到GPRS网络平台中来实现最终用户数据的透明传输，不仅具有成本低，速率快，实时性强等特点。而且通信的覆盖范围广，特别适合监测点分散的场合，很好地满足了当前人们的高要求，具有广阔的应用前景和现实意义。1.3 本课题国内外现状我国将交流1000kv和直
9、流800kv的电压等级称为特高压。基于特高压输电塔的特性以及特高压电网存在的电压危险、可听噪音危害、电磁场对环境的影响及无线电干扰，全世界各国都对特高压输电的相关技术进行了长期深入的研究，并有了显著的成果。目前我国的输电高速公路-特高压输电电网主要是500kv交流和500kv直流输电系统。近年来，随着国家在输电线路在线监测技术方面投入的研究，输电线路在线监测技术得到了飞速的发展。在2008年冰雪灾害后，国家电网、南方电网均分别加大了对输电线路覆冰、舞动的研究投入。2010年开始国家智能电网报告提出要加强对在线监测装置及系统的研制开发，完成覆盖整个电网的在线监测系统建设，利用测量、采集、通信、控
10、制等高端技术，以输电线路运行环境和状态参数的在线监测为基础，实现对全国电网线路的实时在线监测，对其开展状态评估，实现灾害预警。自1998年开始，我国各高等院校和厂家相继开始对输电线路在线监测方面的技术和产品进行研发。于2000年研发成功的绝缘子泄漏电流在线系统虽然因缺乏应有的判据一直处于停滞不前状态，但却未后期其他在线监测产品的开发提供了很大的帮助。2002年至2004年国内相继成功研发出输电线路图像监测系统和输电线路覆冰监测系统，这两个系统到目前为止在国内应用量非常的大，并对覆冰监测及线路巡视维护方面提供了很大的帮助。从2004年后，相关厂家又开发了线路导线温度监测系统、线路导线舞动监测系统
11、、线路微气象监测系统等产品，都得到了比较广泛的应用。在线监测厂家多大10余家，监测装置产品多达1万余台已投入使用当中。直到2008年为止，南方电网公司召集包括清华大学在内的10余家厂商召开了技术交流会，会上对在线监测的规约及通讯标准做出了规定，改善了从前因厂家各自为政，出现同一监控中心监测主机却来自多个厂家，对系统维护造成的巨大困难。2009年国家电网公司也开始了相关标准的起草工作。历经10余年，我国的电力线路在线监测系统可以说是从牙牙学语开始，一步一步走向成熟，虽然还有很多的盲区及不足的地方，当凭借通信等技术的迅速发展，在线监测技术一定会在不久的将来为全世界的电网安全提供最可靠的保障。1.4
12、 本课题研究的主要内容本课题主要研究的主要内容为特高压输电塔在线监测系统中的数据传输系统。信息技术在当今社会发展非常迅猛，可谓是日新月异。因此对于特高压输电塔的监控方式，与曾经常见的人工方式相比，无线监测系统优良了许多。不仅可以节省大量的人力物力，还可以定时甚至随时掌握输电塔各项运行参数和环境参数，实现了对输电塔的实时监控，真正体现了智能化管理。而现如今的无线监控系统数据传输方式中最常见的集群电台、短消息（SM）以及GPRS 模式。考虑到特高压输电塔所处的环境一般比较恶劣，本文将基于GPRS来设计特高压输电塔在线监测系统的数据传输系统。在本课题中，首先将为大家对整个特高压输电塔在线监测系统作总体介绍。再从数据传输系统的设计以及数据传输的过程开始，着重对数据传输系统进行研究，并对GPRS相关技术作介绍。从系统硬件及软件两个方面去剖析整个数据传输系统，并对GPRS模块选型及数据传输方式的设计都作了详细介绍。从宏观上本论文将呈现整个检测系统的大致框架，从微观上本论文将呈现数据传输系统的具体设计方案。本章小结 本章主要介绍了特高压输电塔在线监测系统今年的发展，分析了国内
