KY6000塔筒塔架运行状态在线监测维保系统简介

1.概述

我国随着 工业的迅速发展，对供电的需求和可靠性要求越来越高，风电场铁塔作为输电线路的重要组成部分，担负着安全生产可靠输送电能的艰巨任务，因此铁塔的可靠稳定运行尤为重要。铁塔的运行状态主要包括：运行姿态（沉降、倾斜），接地网阻值是否满足技术要求，接地引下线、避雷线是否可靠。

现阶段由于诸多原因导致铁塔的运行现状还存在很大安全隐患，主要表现在以下几个方面：

1）输电架空线路需要承受自身重力、风力、暴雨和冰雪等机械力的作用和风沙等有害气候的影响以及在自然环境和外界条件的作用下，铁塔地基容易发生滑移、倾斜、开裂等现象，从而引起铁塔变形、倾斜、甚至倒塔断线。铁塔倾斜容易导致电气安全距离不够，影响输电线路正常运行，倒塔断线将使供电线路陷于瘫痪；

2）由于环境条件的不断变化，雷雨天气不断增多，雷击引起的输电线路跳闸故障也日益增多，不仅影响设备的正常运行，还造成设备损坏、大面积停电、电网瓦解等恶性后果；

3）铁塔接地网土壤电阻率发生变化，接地网腐蚀，气象环境变化等，导致铁塔在运行过程中接地网接地电阻增大，达不到防雷泄流效果；

4）铁塔接地引下线与接地体之间接触不良，接地点脱落或接触不可靠，避雷线断线或接触不可靠等，起不到防雷泄流的作用。

为了解决上述隐患，目前采取了一些措施：

1）定期巡检、人为观测铁塔运行姿态，这是当前唯一且非常必要的安全防护手段；

2）为了防范雷害故障跳闸，其中措施之一就是快速的将雷击电流通过铁塔泄放到大地。具体做法是在每个铁塔下面都铺设接地网，接地电阻值是影响输电线路雷击跳闸率的因素之一，雷击跳闸率随铁塔接地电阻的增大而增加，铁塔接地网电阻在允许范围内是防雷工作的基础；

3）按《架空送电线路运行规程》的要求，每年春天雷雨季节前对铁塔接地网阻值、接地引下线及避雷线可靠性进行测试，及时检测出接地电阻超标以及接地引下线和避雷线不可靠的铁塔，更新和改造接地电阻值不满足要求的接地网，加固或更换不可靠的接地引下线、避雷线。

目前采取的措施和手段能解决一部分铁塔不正常运行状态的现状，但还存在一些不足：

1）在铁塔运行姿态发生变化初期，巡线人员很难用肉眼观察到微小的变化。传统的铁塔运行姿态维护主要靠定期巡检、人为观测，这些是非常必要的安全防护手段。但上述手段存在一定的主观性，某些参数人工实测困难，并且不容易及时发现问题，无法满足铁塔实时监测的需求，严重影响安全生产，容易造成巨大损失；

2）铁塔接地网阻值、接地引下线及避雷线可靠性是否满足安全技术要求，目前只能通过每年春检进行检测分析，不能进行实时在线监测，可能出现当雷电到来时，接地网阻值增大或接地引下线及避雷线不可靠不能满足防雷泄流要求，但因没有发现而得不到及时的维修或更换，可能带来很大的安全隐患和财产损失。

“KY6000风电场塔筒塔架运行状态在线监测维保系统”集先进的计算机技术、DSP技术、异频信号注入检测技术、弱信号传感器技术、信号处理技术、低功耗技术、无线通信技术、新能源应用技术、专家分析技术等为一体，实现铁塔运行姿态（沉降、倾斜）通过位移传感器采集到的位移变化数据信息进行分析处理，实时监测铁塔运行姿态变化程度及发展趋势，对超出铁塔运行姿态的情况及时报警；接地网阻值、接地引下线及避雷线可靠性通过接地引下线注入异频信号，实时采集异频电流、电压信号进行计算、分析处理，实时监测接地网阻值、接地引下线及避雷线的运行状态及可靠性，不满足运行要求时及时报警，提醒检修维护，防止事故的进一步扩大，解决了目前存在的安全问题，也使每年铁塔巡检由当前的“周期巡检”向“状态检修”转变，减少了大量的人力物力，为供电系统的安全、可靠、稳定运行提供有力的保障。

2.主要功能

2.1后台专家分析系统功能

后台专家分析系统是基于Windows平台的应用软件，运行于Windows XP环境下。专家分析系统软件的主要功能如下：

1）权限管理；

2）实时数据采集与处理；

3）参数管理；

4）图形显示功能；

5）通信组态；

6）画面组态；

7）报警及事件记录；

8）数据查询。

2.2铁塔运行状态智能在线监测装置功能

KY6000塔筒塔架运行状态在线监测装置是专门针对风电场塔筒塔架运行状态在线监测的新产品，能够对铁塔的倾斜、沉降、铁塔接地网阻值、铁塔接地引下线及避雷线可靠性进行全天候实时在线监测，并对采集到的数据及信息通过GSM/GPRS/3G/4G或无线网络发送到后台专家分析系统进行分析处理，其主要功能如下：

1）铁塔倾斜角度X轴监测及报警；

2）铁塔倾斜角度Y轴监测及报警；

3）铁塔倾斜角度Z轴监测及报警；

4）铁塔沉降监测及报警；

5）接地网阻值自动检测及报警；

6）接地引下线接地状态自动检测及报警；

7）避雷线运行状态自动检测及报警（可选配）。

3.主要技术指标

3.1系统技术指标

1）系统容量

Ø 模拟量：≥2000点；

Ø 状态量：≥2000点；

Ø 计算量：≥500点。

2）系统实时性

Ø 模拟量采集周期：≤2s；

Ø 非模拟量采集周期：≤2s；

Ø 状态量采集周期：≤2s；

Ø 报警量采集周期：≤2s。

3）控制响应能力

Ø 命令响应时间：≤1s；

Ø 接受命令到执行指令的响应时间：≤1s。

4）数据采集响应时间

Ø 从监测装置采集到的数据送到实时数据库的时间：≤2s；

Ø 数据库响应所有监测装置变化数据的时间：≤2s。

5）人机接口响应时间

Ø 实时画面：≤1秒；

Ø 其他画面：≤2秒；

Ø 调用画面的响应时间：≤1s；

Ø 显示画面上动态数据刷新时间：≤1s；

Ø 指令发出到装置回答显示时间：≤2s；

Ø 报警产生到画面显示和发出语音的时间：≤2s。

6）画面实时数据刷新周期

Ø 模拟量：≤3秒；

Ø 开关量：≤2秒。

7）站内事件顺序(SOE)分辨率：≤2ms。

8）监控系统CPU平均负荷率

Ø 正常状态下(任意30min内)：≤20%；

Ø 事故状态下(任意10s内)：≤40%。

9）监控系统网络平均负荷率

Ø 正常状态下(任意30min内)：≤20%；

Ø 事故状态下(任意10s内)：≤40%。

10）遥测合格率：>98%。

11）系统可靠性

Ø 系统使用寿命：≥10年

Ø 站控层平均无故障时间（MTBF）：≥25000小时；

Ø 间隔层平均无故障时间（MTBF）：≥30000小时；

Ø 平均维修时间MTTR：≤0.5h；

Ø 计算机监控系统可用性：≥99.97％。

12）适应环境能力和抗干扰能力

Ø 环境温度：-5～45℃，温度变化率5℃/h；

Ø 相对湿度：30％～95％；

Ø 海拔高度：＜3000米。

3.2监测装置技术性能指标

1）铁塔运行姿态（沉降、倾斜）

Ø 铁塔顺线倾斜角  ±10°（精度±0.05°）；

Ø 铁塔横向倾斜角  ±10°（精度±0.05°）。

2）接地网阻值、接地引下线、避雷线

Ø 接地网阻值测量范围：0～600Ω（精度±2%）；

Ø 接地引下线电阻测量范围：0～600Ω（精度±2%）；

Ø 避雷线电阻测量范围：0～600Ω（精度±2%）；

Ø 通信方式：GSM/GPRS/CDMA/3G/4G或无线通信；

Ø 监测装置电源：双太阳能+蓄电池；

Ø 监测装置无阳光情况下可连续运行时间：大于40天；

Ø 监测装置运行环境温度：-40℃～+80℃；

Ø 监测装置运行环境湿度：1%～100％；

Ø 监测装置防护等级：IP66。

3）终端性能指标

Ø 绝缘性能：满足IEC255-5标准。

l 绝缘电阻：100MΩ/500V；

l 耐压性能：2.0kV/50Hz/1min；

l 脉冲电压：5kV/1.2μs/50μs/0.5J。

Ø 抗干扰性能：

l 脉冲干扰：

共模：IEC255-22-1标准 2.5kV/1MHz/2s；

2.5kV/100kHz/2s；

差模：IEC255-22-1标准 1.0kV/1MHz/2s；

                       1.0kV/100kHz/2s；

l 辐射电磁场干扰：DL-478标准  27～500MHz, 10V/M；

l 静电放电干扰：IEC255-22-2标准  接触放电6kV，空间放电8kV；

l 快速瞬变干扰：IEC255-22-4标准  4kV。

Ø 机械性能：

l 振动

振动响应：10～150Hz， 5.00m/s2；

振动耐久：10～150Hz， 10.00m/s2。

l 冲击

冲击响应：50m/s2/11ms/3次/每方向；

冲击耐久：150m/s2/11ms/3次/每方向。

碰撞：100m/s2/16ms/1000次/每方向。

4.系统网络拓扑图

5.系统配置表

序号	设备名称	设备型号	厂家	数量	单位	备注
（一）	塔筒塔架运行状态在线监测装置
1	塔筒塔架运行状态在线监测装置	KY6000	凯源	每座铁塔一套	套	含：接地极、双太阳能供电系统、无线通信终端
（二）	塔筒塔架运行状态在线监测维保专家分析系统
1	专家分析系统工作站			1	套	含主机、显示器、键盘、音响
2	后台专家分析系统软件	KY6000S	凯源	1	套
3	数据库管理系统		凯源	1	套