关键词：输电线路在线监测；电力监控；调度
我国幅员辽阔，输电线路网络错综复杂，有些所处环境尤为恶劣，这给电力工作人员的日常巡视、检查工作造成了极大的不便。为此，必须借助先进的现代化监测技术以及相关的监测设备，尽快建立起监控中心。随着科学技术的发展与进步，输电线路在线监测技术应运而生，这项技术能够客观准确地收集信息，并对其进行科学处理，同时还能及时评估电力设备的性能，对输电线路检修模式的转变以及输电设备状态监测工作的完善具有十分重要的意义。
1 输电线路在线监测技术
输电线路在线监测是指利用安装在输电线路设备上的仪器，实时地记录下表征设备运行状态的特征量，并及时上传至监控中心。通过各项监测采集的数据，诊断分析出输电线路当前的运行状态，并对未来可能发生的情况作出预测，及时采取适当的措施，用以消除或减轻险情，把损失降到最低。输电线路在线监测技术是输电线路状态检修的重要手段，也是输电线路安全、稳定运行的有效保障。
2 输电线路在线监测系统的工作原理
输电线路在线监测的技术参数包括设备运行参数和环境运行参数，系统就是通过数据信息平台采集和分析输电线路的各项技术参数，并实施有效的监测与管理，方便工作人员对信息的查阅，针对不良状况及时提供信息预警等。
3 我国输电线路在线监测技术的应用
自2008年我国南方发生重大雪灾导致大面积严重电力瘫痪事故发生后，国家供电局引进并强制实施了输电线路在线监测技术以保障供电线路网络的安全稳定运行。目前，我国采用的输电线路在线监测技术主要有以下四种：
3.1 覆冰在线监测技术
针对恶劣天气条件下高压输电线路的覆冰状况难以洞察，采用覆冰在线监测技术对输电线和变电站的覆冰状况进行实时监测，运用数学建型进行分析，预测出可能发生冰雪灾害的高压线路段，采取有效应对措施，最大限度降低损失。而覆冰在线监测技术的工作原理则是通过对高压电线的倾斜角度和弧垂进行监测，根据相关数据信息，计算出覆冰的厚度和重量，由此判定出覆冰的危险等级，以及是否需要发出除冰预警信号。另外，也可以利用拉力传感器来实时测量高压电线覆冰后的受力情况，结合当地环境的温度、湿度以及风力、风向状况，将各项数据集中进行采集，及时汇总给监控中心，由系统进行分析处理，作出冰情预报，一旦情况符合，系统将立即发出除冰警告。
3.2 杆塔倾斜监测技术
杆塔作为输电线路的重要支撑，其稳固性对电力系统的安全至关重要。在我国西北部，高压电线杆塔大多设立在矿山区，受地质、地表状况以及各类外部自然力因素的影响，容易出现杆塔倾斜的现象，严重的将会导致地基发生形变，对输电线路的安全造成很大威胁。为此，相关部门利用全球移动通信系统，对杆塔的倾斜程度进行实时监测，一旦发现异常，系统会及时发出预警信号。目前，杆塔倾斜监测技术多应用于220千伏的输电线路，能及时发现杆塔倾斜和变形的迹象，预防事故发生。
3.3 输电线微风振动监测技术
在输电线路的运行中还存在一项比较隐蔽的安全隐患，就是导线的微风振动，尽管它不像其他隐患那样具有较大的破坏力，但随着时间的积累，将会导致高压输电线路出现疲劳甚至断股，必须引起重视。微风监测技术是利用振动仪对输电线以及线夹触点以外一定距离的导线实施监测，例如线夹弯曲的频率和振幅等等，再结合输电线路周边的风速和风向，依据导线自身的力学特征，计算出受微风振动影响下输电线的疲劳寿命，以便于及时更换和检修，从而达到有效防范风险的目的，同时，该技术还可以用于输电线路的防震设计。
3.4 视频在线监测技术
在人口密集的地区和交通事故频发的地段以及走兽飞禽等动物频繁活动的森林，都需要对输电线路安装视频在线监测系统，这是为了能够实时掌握输电线路周边的状况，尽早发现和排除安全隐患，以及故障发生后通过视屏录像能及时准确地找出对输电线路造成危害的行为原因，从而进一步采取防范、纠正措施。在实践过程中，可以充分利用网络和无线传输技术实现对输电线路的远程实时监控。
4 在线监测系统的维护与完善
如今输电线路在线监测系统已经成为有关部门电力监控与调度掌握第一手数据资料的重要来源，尽管如此，该项技术仍有不足之处，需要在实际应用中加以完善，使其发挥更大的作用。
4.1 加强监测系统本身的维护工作
通常在使用在线监测系统进行电力监测时，需要在区调区内设置很多监测点，导致了系统相当复杂错乱，针对这种情况，为了防止系统频繁出现故障，一般会由指派的技术人员专门对系统进行维护，然而这项工作需要耗费不少的人力和财力，使得输电线路在线监测技术的经济性大打折扣，为此，必须增强在线监测系统的稳定性，开发远程维护技术，以减小维护成本和工作量，实现该技术更大的利用价值。
4.2 加强调度人员对于检测系统的培训工作
在没有引进在线监控技术以前，调度人员一般是根据巡线人员的电话或日志汇报出的现场勘察结果来进行调度和管理的。新的模式下，必须加强对基层调度人员的技术培训，使其尽快熟悉业务流程，理清在线监测系统发回的各项数据，掌握报警数值范围和应急措施操作，只有这样才能让输电线路在线监测系统的功能得以充分发挥。
5 结束语
当下输电线路在线监测技术正逐渐在整个国家电力系统中普及应用，凭借其在电力监控与调度方面的出色表现，越来越受到电力企业的欢迎，相关部门应加强维护工作，使电力监控系统更加稳定地运行，实现未来电力监控工作智能化与现代化的目标。
参考文献
[1]邓有强.输电线路在线监测技术现状研究[J].通讯世界，2013，（16）：160-161，162.
【关键词】高压；输电线路；在线监测
中图分类号： TM7 文献标识码： A
1. 输电线路在线监测技术的主要内容
输电线路在线监测技术随着传感器技术以及通信技术的不断发展已经有了质的飞跃，很多在线监测装置涌现出来，为电网的安全可靠运行贡献着力量，对输电线路在线监测技术进行总结，主要包括以下几个方面：
1.1 对输电线路上覆冰的在线监测技术。这一监测系统能够对导线的覆冰情况进行实时监测，通过相应的后台诊断，提前预测线路的冰害事故，及时向相关管理人员发出信号。该系统的工作原理可以从两个方面进行描述：一是对线路拉力进行监测，将拉力传感器安装在绝缘子串上，对受力状态进行测量，并且综合环境的温度、湿度等因素，将所有数据送到后方的监控中心计算分析，得出线路的冰情预报；二是对导线的倾斜角和弧垂进行监测，同时结合线路其他参数和具体的气候条件，计算出导线覆冰后的重量、平均厚度等数据，判定出覆冰的危险等级。
1.2 对输电线路气象以及风偏的在线监测技术。该系统能够为线路的设计和风偏的校验提供有力的实测依据，设置了相应的预警系统，运行部门可以及时的采取适当的风偏防范措施，寻找到放电的故障点；检测中心能够检测到线路所在地区的气象条件，有利于风偏计算方法的完善。同时，该系统能够为设计标准的制定提供技术数据，它是通过在绝缘子串上安装角度测量系统，并且结合线路的实测数据综合对风偏状态做出判断的。
1.3 对输电线路塔杆倾斜的监测技术。地面出现裂缝、山体滑坡、地震等灾害会引起线路塔杆的倾斜，威胁着输电路线的安全。杆塔倾斜监测报警装置的出现很好的实现了对运行塔杆倾斜情况的实时监控，这一装置已经在很多的输电线路上投入使用，并且多次起到了缺陷发现和及早预防的作用。在高压线路的塔头处有严重的无线电干扰，在一些山区中通信信号薄弱，我国正在大力开展高压塔杆倾斜检测报警装置的研究。
1.4 对输电线路舞动的监测技术。在外力作用下，输电线路会不可避免的出现舞动现象，一旦舞动程度过大，将会对线路造成损害，导致金具的断裂和导线落地，金属部件变形，最终迫使大面积的停电，因此，对舞动在线监测技术进行研究具有重要意义。其监测原理为：依据具体的档距和线路情况，在相应的位置安装适量的导线舞动监测仪，对加速信息进行采集，根据相应的公式对线路的基本信息进行计算分析，判断出线路是否发生了舞动危害，同时，在必要的时候给出报警信息。
1.5 对输电线路视频进行监控的技术。为了能够及时的发现对线路安全运行造成威胁的动作，在一些人口较为密集的居住区和交通繁忙的地带安装视频监视器是有效途径之一。同时，这一视频监视器还能实时记录下线路的覆冰情况。该系统运用了较为先进的数字技术，可以全天候监测输电线路的运行状况和其所处环境，但是，该系统目前的数据传输量较小、无法做到完全自由的控制，还常常出现装置失灵的问题。
1.6 对输电线路绝缘子污秽的监测技术。对于污秽度的在线监测来说，通常采用的方法是停电测量，通过对光能参数的检测，计算出传感器表面的盐分，从而得到绝缘子表面的盐密度；对于泄漏电流的在线监测来说，由于绝缘子表面的泄漏电流能够综合的反映出电压、污秽以及气候等因素，可以通过对泄漏电流的测量了解绝缘子污秽程度。泄漏电流是沿面形成，通过引流卡和电力传感器的实时测量，借助相应的信号处理单元，计算出泄漏电流的统计值，将数据传到总站，综合评估和预测绝缘子的积污状况。
2. 在线监测技术在高压线路中的应用
2.1 基本要求及使用范围
将在线监测技术应用于高压输电线路上具有十分重要的意义，为了对这一技术进行规范，同时也为高压线路的在线监测系统的设计提供合理依据，应该对相应的监测装置提出要求：监测装置不能对线路的电气和无线电干扰的基本要求；监测装置不能对线路的机械性能造成影响，不能给系统的结构带来隐患；在装置的安装上应该考虑到运行人员的作业，遵从简单、方便和可靠的原则；要保证监测装置能够长期稳定的运行于高压线路上，具有抵抗高压线路电磁场的能力，能够应对各种恶劣的天气；在数据的传输方式上要符合相关标准，为数据的统一管理提供方便。在应用范围上，应该以突出重点和体现差异为原则，在重要的交叉跨越地点、山区中的较长耐张地段、容易出现覆冰现象的区域应该安装在线监测装置，并配合使用视频监控设备；应该在煤矿采动影响区安装必要的杆塔倾斜监测装置，对杆塔的倾斜情况进行实时的监控，防止线路事故的发生；在容易引起舞动的区域应该安装舞动监测装置，同时注意对相关资料的积累；在污秽严重的地区应该安装绝缘子污秽监测装置，对线路的污区数据进行累计，建立污秽数据库，并及时更新，建立专家诊断系统。
2.2 高压在线监测管理平台从经济效益角度出发，为了节约资金，合理利用监测数据，建立在线监测管理平台，实现数据的集中处理是非常重要的，对这一管理平台的特点进行总结有：（1）应该具有标准的数据接收方式。我国当下的在线监测产品研发依然处于初级阶段，还没有形成一致的标准，出现了各种数据格式、通信协议以及判断标准，在市场的自由竞争环境下，很多厂家对技术实行保密管理，这对于数据接收方式的标准化来说是一大障碍。管理平台系统首要解决的问题就是数据接受的统一；（2）数据应该具有统计的功能。基于在线监测信息的采集查询，平台系统能够统计各类数据，并能对这些数据实现简单的分析，在统计报表中不仅包含有监测的数据，还包括报警信息的各类报表；（3）对输电线路的运行状态进行合理预测。在线监测数据中心可以积累输电线路的状态数据，通过相关的专业理论和技术预测导线的疲劳寿命、覆冰生长以及导线的温度等；（4）对输电线路的运行状态进行合理的预警。比较预测结果和运行状态的预警阀值，通过短信、邮件等预警方式实现在线监测功能，图1 给出了报警的基本流程图，它使得运行人员能够及早的了解到事故，预先做好处理措施。
结语
在线路的运行中，保证高压工程的可靠性是非常关键的，对线路实施在线监控是主要的技术手段。本文针对输电线路的在线监测技术，对其在高压输电线路中的应用进行了研究，首先对输电线路在线监测技术的主要内容做了总结，重点就在线监测技术在高压线路中的应用进行了分析。
参考文献：
[1] 何耀佳，刘毅刚，刘晓东，等.高压输变电设备绝缘子等值盐密的在线监测[J].电力设备，2006，7(12)：22- 25.
美国是最早开展以在线监测为前期的状态检修工作，日本也是从八十年代开始对电力设备实施以状态分析和在线监测为基础的状态检修，而欧洲很多国家也采用状态检修来提高检修效率。国外统计资料表明，他们在实施状态检修后，一般可使设备大修周期从3～5年延长到6～8年，甚至10年，并且1.5～2年即可收回实施状态检修所增加的投资。应该说，国外在状态检修技术研究与实践应用方面都已取得了显著成绩。据美国电力研究院诊断检修中心的统计表明，实施状态检修提高设备利用率在5%以上，节约检修费用25%～30%。我国开展状态检修起步较晚，原水电部1987年颁布的《发电厂检修规程》（SD230-87）指出，应用诊断技术进行预知维修是设备检修的发展方向。应该说，状态检修在国内还是取得了一定的进展。随着国家智能电网的建设，作为状态检修重要的组成部分，输变电设备状态检修技术发展十分迅速。
1.输电线路在线监测技术
输电线路在线监测技术是指直接安装在线路设备上可实时记录表征设备运行状态特征量的测量系统及技术，是实现状态监测、状态检修的重要手段，状态检修的实现与否很大程度取决于在线监测技术的成功与否。国外较早开展了输电线路在线监测技术的研究，并将自己国家成熟或试运行的各类在线监测设备推向中国市场，而国内有能力从事这项技术研发的高等院校及科研院所由于缺乏市场能力和足够的资金，无法将研制的成果批量产业化，导致我国目前成为全球输电线路在线监测与诊断系统需求最大的市场。最近几年随着高新技术企业的发展，国内出现了西安金源电气有限公司等专业的在线监测技术生产厂家，他们在积极学习国外先进技术的同时，立足本国电力国情，开发了一系列输电线路在线监测技术，有效提高了现有输电线路的运行安全。
在线监测技术基本原理可简述如下：污秽积累、缺陷发展、自然灾害等对输电线路的破坏大多具有各种前期征兆和一定的发展过程，表现为设备的电气、物理、化学等特性有少量渐进的变化，及时采集相应信息进行处理和综合分析后，根据其数值的大小及变化趋势，可预测设备的可靠性和剩余寿命，从而能及早发现潜伏故障，必要时可提供预警或报警信息。由于输电设备种类较多，结构差异很大，因此要求采用各种不同形式的传感器，将被测信号（电量和非电量）抽取出来，转换成监测装置可以检测的信号，并通过电缆送入监测装置。
2.未来发展
输电线路在线监测技术的应用，一方面可逐步取代传统的人工巡检，通过对输电线路的实时监测，充分掌握线路运行状态和气象条件，将污闪、覆冰、微风振动以及设备自身故障等事故消除在萌芽状态；另一方面可全面收集和积累线路运行及气象资料，为输电线路设计、运行维护提供基础数据。输电线路在线监测技术已经成为智能输电线路的关键技术之一，其未来主要发展方向如下：
（1）提高实用性
目前逐步形成主流实用的在线监测技术，如覆冰、气象、图像/视频、微风振动等监测技术还需要进一步完善。随着科技进步和一些关键技术突破，一些高科技手段有可能应用到输电线路在线监测领域，如线路巡线机器人、无人巡线飞机等。
（2）CMD的智能化与集成化
目前CMD主要完成信息的采集与传输，数据分析与计算功能通过后台CAG来实现。未来数据采集、分析、计算、预警等模块将会逐步嵌入到CMD中；CMA经过几次功能缩减，现在仅完成数据协议转换和数据加密功能，这部分功能完全可嵌入到CMD。如果再出台CMD与传感器之间的通信规约，则可实现CMD功能的智能化与集成化。
（3）输电线路状态评价技术发展
在线监测技术要成为运行维护的有效手段，就必须大力发展基于在线监测技术的状态评价技术，国家电网公司以及省电力公司大多已成立了输变电设备状态评价中心，将重点进行这方面的研究工作。同时，有些骨干企业，例如西安金源电气股份有限公司，也逐步建立了数据分析与状态评价中心，开展了有关状态评价方面的研究与应用工作。
3.结语
输电线路在线监测技术在国家电网公司和南方电网公司中得到大量应用，部分监测系统在某些省电力公司的某些电压等级的设备已经普遍推广使用，如输电线路覆冰、导线测温、图像监测、杆塔倾斜等，并取得一定的效果。输电线路在线监测技术逐步成为电网抵御自然灾害、人为因素和本体故障的有效手段。（作者单位：金元证券）
参考文献：
[1]黄新波.输电线路在线监测与故障诊断（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2014
关键词：接地线；在线监测；应用
中图分类号：TG146.2 文献标识码：A
由于电力电缆应用成本的下降，以及电力电缆自身所具有的供电可靠性高、对于人身比较安全、不受地面、空间建筑物的影响、不受恶劣气候侵害、安全隐蔽耐用等特点，因而获得了越来越广泛的应用。
然而，与架空输电线路相比，虽然电力电缆的上述优点却为后期电缆的维护工作特别是故障测距与定位带来了较大的难度，尤其电缆长度相对较短、线路故障不可观测性等特点都决定了电缆线路要求有更精确的故障测距方法。另一方面，电力电缆作为整个电力系统的重要组成部分，一旦发生故障将直接影响着整个电力系统的安全运行，并且如故障发现不及时，则可能导致火灾、大规模停电等较大的事故后果。电力电缆在电力系统中应用越来越广泛，实现电缆的安全、可靠和经济运行对保证电力系统的安全性和经济性具有十分重要的意义。一旦发生故障，寻找和处理起来十分困难，不仅会浪费人力、物力，而且会造成停电损失。
因此，如何快速、准确地查找电缆故障，减少故障修复费用及停电损失，成为电力工程领域与研究界日益关注的问题。
1 解决问题技术难点
电缆能否有效绝缘直接影响了电缆能否安全可靠运行，因此电力电缆存在多种敷设方式，其中直埋敷设的应用最多。由于电缆大多敷设在地下，导致无法对电缆绝缘进行直接检测和解决。因此，电力电缆的在线监测技术，能对电缆进行快速的检查、维修，有利于电缆可靠运行。为了解决这种难点，接地线电流在线监测技术得到广泛应用。此方法能够同归对电缆绝缘的下降情况进行判断并提前预警，实现事前预防的作用。
2 优化措施
2.1 电缆接地线电流在线监测的应用
2.1.1 在电力电缆中间箱处安装了采集系统设备，对电缆运行情况进行在线监测。
2.1.2 本主站系统采用基于Windows操作系统的运行环境，内置监测电缆的名称、波速度、电缆长度、历史数据等信息。系统通过网络与各监测终端通信，可以远程读取各监测终端记录到的电缆在线监测波形数据，并自动预报电缆故障。
2.2 优化电流信号采集、信号转换、信号处理环节。
2.2.1 电流信号采集环节。在电缆接地线的三相分别安装了专用的电流高频传感器，高频传感器采集电缆接地线的电流，高频电流采集带宽： 2～125MHz，电流传感器产生CT二次信号。
2.2.2 信号转换环节。电流互感器采集到的电流通过导线传输到电流终端转换器，这个信号经过信号检测电路滤波、放大和采保，然后由低功耗单片机做A/D采样，最后计算出负荷电流、短路电流、首半波尖峰电流和接地动作电流值、稳态零序电流、暂态零序电流。
2.2.3 信号处理环节。由转换器对电流进行转换，转换成数据CPU能够处理的数字信号，CPU将采集到每路电缆出线的接地线电流值进行分析。在一个统计时间段，在该统计时间段内如果出现故障，如果累计次数达到1次即为1级告警，系统会以黄色方框的形式在主界面上显示，如果累计次数达到3次即为2级告警，系统会以橙色方框的形式在主界面上显示，如果累计次数达到5次即为3级告警，系统会以红色方框的形式在主界面上显示。
3 故障排除
此系统可以点击查看所有线路出现的故障信息，并可按照时间进行排序，有选择的查看最近获最早时间的线缆故障信息。用户可选中某条故障记录后，可双击鼠标左键查看相关的波形文件，从而及时发现及排除故障如图1所示。
4 技术创新点
针对电缆运行对系统稳定性要求高的情况，供电车间与厂家积极沟通，参与在线检测装置性能的改进，提出了适合现场的新要求。
1）可以实现电力电缆在线故障预警。
2）实现电力电缆故障预警，便于供电部门提前或有计划检修，避免因电缆突发故障造成停电，减少因停电所造成的经济损失以及对企业生产和人民生活带来的不利影响，提高供电可靠性。
3）实现电力电缆故障点的测距，给电缆的检修提供依据。
结论
经过电缆接地线电流在线监测技术的实践，不改变电缆运行方式和结构，不占用现有系统资源，在电缆接地导体上安装高频电流传感器，安全可靠，直接选定故障电缆线路。实现电力电缆在线故障预警，提前预警故障隐患。便于供电部门提前或有计划检修，避免因电缆突发故障造成停电，减少因停电所造成的经济损失以及对企业生产和人民生活带来的不利影响，提高供电可靠性。
参考文献
关键词：掘进机；数据采集；监测；监控
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）26-6023-02
21世纪是信息化的时代，实现现代化生产和信息化管理需要我们在生产方式上进行不断地革新。杜儿坪矿是一座老矿井，作为杜儿坪矿的主要掘进设备――掘进机，应紧跟时代步伐，加强自动化管理，以适应矿井信息化建设要求。此前，杜儿坪矿掘进机监测数据依靠人工采集，人工采集不能及时监测监控掘进机各项技术参数，难以及时掌握掘进机各项安全技术指标等缺点都在影响掘进机的安全生产和管理水平，再者杜儿坪矿是高瓦斯矿井，恶劣的工作环境也增加了设备的安全管理难度。掘进机在线监测监控技术的应用，不仅提高了掘进机的自动化管理，保证了操作者按照要求准确无误的进行操作和维护，更使得管理部门能够及时掌握机器的全程操作、运行状况以及故障情况，进而加强对设备的管理工作。
1 系统组成
系统依托杜儿坪矿井下环网建立，主要由地面工控机，井下多合一基站，矿用本安型手机，隔爆兼本安电源及传输接口等组成。
1.1系统示意图
1.2主要设备
1.2.1地面工控机
地面工控机通过交换机与井下环网联网，为井下环网终端，采用网络IP，通过井上传输接口直接连接井下多合一基站。操作者通过工控机既要将井下基站传回的工作状态和数据实时反映到监控界面上又要把控制指令迅速传递给掘进机，而且还可对采集数据进行必要分析与显示。以上这些都是以工控机实时数据库为中界环节。
1.2.2多合一基站
该设备为矿用本质安全型设备，多合一基站安装在掘进机上面，用来接收设备的工况信息，并将接收到的信息传送至上一个基站或传输接口，也将来自上一个基站/传输接口的信息发送至无线终端设备，或传输给下一个基站。该设备安装简单，便于维护，采用无线通信方式，可根据工作地点的变化与作业要求随意移动， 一旦某一区域不再需要使用，如巷道掘进完成，可把该区域内的基站移到其他需要的地方或者回收上来备用。该设备具有无线通信和数据交换等功能，也适用于人员定位等系统。
1.2.3矿用本安型手机
矿用本安型手机通俗的说是可以在井下使用的手机。该设备具有抗干扰性，通话清晰，通讯距离远，直线距离达250米；功耗低，一次充电可持续通话6小时；轻巧，容易携带，并具有防水、防尘设计；无辐射伤害，可实现井下与井下，井上与井下的通信。
1.2.4 KDW-12/127 隔爆兼本安电源
电源安装在巷道或工作面，独立给基站供电，断电情况下可以保证至少工作两小时。
1.2.5 传输接口
传输接口负责整个系统的通讯，与电缆/光缆相互连接，安装于井下或地面，可对通过线缆传输过来的数据进行处理，传送至地面服务器。
2 系统安装
2.1井下部分
与掘进机相连的多合一基站执行数据采集与发射任务，将采集到的数据用无线方式发送到第二级多合一基站，第二级多合一基站将接收到的数据通过485矿用4芯通信电缆发送到下一级多合一基站。此多合一基站再通过光纤直接连接到井上传输接口。
2.2井上部分
井上传输接口用光纤与井下多合一基站直接相连，将接收到的数据通过普通以太网写入到工控机数据库中。语音网关连接以太网和电话交换机，可以实现井下矿用手机与矿上办公电话和PSTN以及移动手机的互通。
2.3电源部分
井下基站用本安电源供电，交流127V输入，备用电池供电时间不少于2小时。井上传输接口和语音网关直接用12V适配器供电。
3 系统具备功能
1）系统软件基于COM/DCOM组件技术，采用客户/服务器体系结构，兼容性能与开放性能好，软件充分利用多进程和多线程技术实时并发处理多任务；
2）系统扩展性好，可以与标准接口的监控设备无缝连接，非标准接口的监控设备可先转换协议，再接于系统中；
3）可根据工作需要对监测参数进行修改、设置，对监测数据进行分析，打印报表。当操作者输入错误时系统可自动检测并提示错误。在进行以上各种操作时，系统不中断正常的监测监控，不影响正常的数据传输，保证监测的实时性；
4）对掘进机的开停和运行状态、各多合一基站的工作状态等监测数据进行实时统计，每隔2分钟形成数据分析，可对各站的工作状态进行自诊断并有一定的错误统计功能；
5）在同一网络内实现测点修改的同步功能。只要服务器（地面工控机）修改测点属性，其他与之相连的终端均同时被修改；
6）将所有监测数据保存于服务器的数据库中，对不同类型的监测值，可按不同的时间间隔进行分类存储，合理安排数据在硬盘中的保存期，操作者也可根据实际需要设定数据保存期限，一般情况下实时数据保存一周，运行数据保存三个月，趋势数据保存一年，数据的安全保存为掘进机工作状态的监督检查提供了有力保障；
7）独立的报表打印和数据整理系统。打印报表的格式、内容可由用户自由编制并修改，能随时召唤打印；
8）操作者可随时浏览掘进机监测数据，支持多屏多画面显示。查询功能包括数据查询和曲线查询，其中曲线可任意缩放或局部放大；
9）报警与控制功能。出现掘进机运行故障、供电故障、传输故障或系统故障时，系统具有故障自诊断功能和报警功能。可实现掘进机开停运行的远程控制和手动控制，可对设备进行远程维护。
4 结束语
掘进机在线监测监控技术的应用，使掘进机平均无故障工作时间可提高两倍以上，便于掘进机维护人员检修和维护，无形之中减少劳动力成本，节约了劳动力资源；远程控制与手动控制相结合的操作方式，也改善了工人的操作难度。该系统的应用，便于矿机电部门与管理者及时掌握掘进机的运行状况与生产设备的安全状况，为掘进机的长时间安全运行，为井下一线的安全生产提供了有力保障。随着现代通讯技术和计算机技术的发展，高性能的煤矿监测监控技术在我国有着广阔的前景。掘进机在线监测监控技术适应了掘进机械发展的要求，进一步提高了掘进机安全监测技术自动化，监测系统的实时性，可以使管理层快速、及时、准确地获取生产相关数据，提高决策的科学性，从而避免或减少因决策失误而造成的安全事故和财产损失。 （下转第6030页）
（上接第6024页）
参考文献：
关键词：输电线路；在线监测；覆冰；导线舞动；可靠性
【分类号】：TM73
一、输电线路在线监测的意义
输电线路在线监测对电网运行可靠性和建设维护具有重大意义：
（一）提高输电网安全稳定运行水平的切实需要
输电线路地处野外，途经农田、山地、高山峻岭，跨江河水库，穿山脉峡谷，饱受风、雨、雾、冰、雪、冰雹、雷电等大气环境的影响，要保证输电线路的安全稳定运行，需要掌握其运行状态。而面对超过7000 公里的输电线路，数万基杆塔，收集到信息的方式及收集到的信息量的处理至关重要，没有科学的监测手段和分析手段将无法提取其中的关键信息，无法利用现有的人力物力资源进行科学的生产调度。因此，通过安装在线监测装置、使用先进的离线检测设备、汇集状态信息进行输电网设备健康状况评估、运行状态评估，发现输电网运行隐患及时进行处理是提高输电网安全稳定运行水平的切实需要。
（二）转变生产管理模式的需要
随着电网的快速发展，以及用户对供电可靠性要求的逐步提高，传统的基于周期的设备检修模式已经不能适应电网发展的要求，迫切需要在充分考虑电网安全、环境、效益等多方面因素情况下，研究、探索提高设备运行可靠性和检修针对性的新的检修管理方式。状态检修是解决当前检修工作面临问题的重要手段。部分发达国家开展状态检修工作已有十多年的历史，并取得显著成效。据估算，实施输电线路状态检修能提高设备利用率 5%以上，节约检修费用25%～30%。
二、输电线路在线监测的相关技术
（一）输电线路覆冰在线监测
覆冰在线监测可以实现对线路上覆冰状况的有效监控，收集数据后对数据进行快速分析，提前预测冰害事故，并及时发送预警信息，降低冰闪、断线、倒塔等事故发生率。覆冰在线监测系统经过多年发展，技术上已较为成熟，按照探测原理不同可以分为两种类型：
1、对线路张力进行检测
这种方式是将张力传感器安装在绝缘子上，传感器不但可以采集导线覆冰后的受力参数，而且能够同时将环境温度、湿度、风度、风向等数据一同录入，再将数据用人工智能系统进行处理，综合分析出线路状态与覆冰程度，超出警戒值即发出预警。
2、对导线的几何参数进行检测
这种方式通过测量导线的弧垂、倾斜角等数据来估算导线状况。现在工程上通常使用状态方程这一数学工具对输电线路的受力状况进行描述，只需将倾斜角度、弧垂、气象环境参数等数据输入，就可以倒推演算出导线的覆冰重量、覆冰厚度等，能够帮助评定覆冰危险等级。
（二）输电线路气象和导线风偏在线监测
这套系统可实时监测环境风速、风向、温度、绝缘子串和导线对地夹角大小等数据。有关部门根据预警信息制定相应的风偏预防措施，也能够准确定位放电故障点的位置；通过传感器传回监测中心的气象数据资料，结合绝缘子串和导线对地实际夹角，进一步完善风偏算法；同时还可以将线路杆塔上的风压不均系数、导线摆幅、瞬时风速等数据汇总到数据库，通过对数据的分析，改进设计标准，使之符合当地实际情况。实际操作中，可以将角度传感器设置在架空线上，结合当时的风速、温度，计算出导线风偏。
（三）输电线路绝缘子污秽监测
1、污秽度监测
目前的污秽检测手段，在测量绝缘子表面的灰密、等值附盐密度时，需做出停电操作。为解决这一问题，国内外的研究者推导出了光纤传感器的光场分布与绝缘介质表面含盐量之间的换算公式，通过对光能参量的测定与处理，可间接计算出传感器表面盐分含量，从而准确评估出对绝缘子的表面盐密值。
2、漏电检测
泄漏电流能够表征电压、气候参数和污秽度三种参数，该参数是绝缘子污秽程度的重要参考值。泄漏电流一般会沿介质表面形成，将新型的泄漏电流传感器安置在绝缘子的高压端，就能够得到泄漏电流的实时数据，信号处理单元将电信号转变为数字信号，并通过相关运算模块对泄漏电流的均值、峰谷值、振幅、最大电流脉冲数进行计算，最后使用无限线信网络把数据输送到数据总站，专家系统对数据进行综合分析，判断绝缘子积污状况。绝缘子的结构参数，污秽物化学组分，气象条件也需要长时间的数据积累。
（四）输电线路杆塔倾斜监测
煤矿采空区上部的地质条件较为复杂，在重力、应力、自然力扰动下，易引发坍塌、滑坡、泥石流、地面龟裂等地质灾害，致使采空区杆塔倒塌，对于输电线路的安全运行造成极大隐患。全球移动通信系统（GSM） 结合相应的监测技术，可以监控杆塔状况，预防杆塔倒塌。该系统在220kv 以下的输电线路中得到了重要应用，对于杆塔变形、基础移位等缺陷能进行准确判断，保障输电系统
的安全。特高压线路多建设在偏远山区，通讯信号经常受到无线电严重干扰。为此，国家电网公司专门组织了杆塔倾斜度监测GSM 系统的研制工作，且已初步取得成效，为杆塔倾斜监控提供了良好的技术保障。
（五）输电线微风振动监测
微风振动使得导线产生交变应力，是产生疲劳断股的主要原因。微风振动对线路的影响循序渐进，具有很强隐蔽性，外观特征不明显，相关的测量工作能为仿真设计提供较好的现场数据。微风振动检测系统具有采集精度较高的振动监测仪，可以对导线相对线夹的弯矩值、频率、环境温度湿度、风向风速进行测量，结合导线力学性能资料，分析在微风振动下的导线寿命。
（六）导线舞动监测
导线舞动造成导线断裂、塔材变形，引发停电事故。导线舞动在线监测仪能绘制出易舞动线路分布图，为线路设计提供重要依据。实际中根据档距和其它参数，在某一档距内的导线上设置大量传感器，对X、Y、Z三个方向的加速度进行测量，结合线路本身参数，建立数学模型，分析舞动危害等级，在事故发生前预警，谨防倒塔、短路等灾害事故。
三、提高输电线路在线监测可靠性的对策
（一）提高在线监测系统运维质量
要提高在线监测系统可靠性，日常运维工作十分重要。首先要建立在线监测系统管理体系，在目前的管理构架下可以采用二级管理、三级监测的管理体系。二级管理由两级监测诊断中心构成：在省电力公司、电科院设备状态评价中心建立一级监测诊断中心，在地市公司和省检修公司建立二级监测诊断中心，同时在省公司和各个地区专门设立在线监测诊断室。三级监测体系中，第一级为省公司的输变电设备在线监测省级主站系统；第二级为各地区局的在线监测地区主站系统；第三级为建立在各个变电站内的变电站站端在线监测系统。
（二）在线监测设备使用条件可靠性评价
对于输电线路在线监测设备，不仅仅要在实验室离线考核其机械、电气、测量准确性等各项常规性能，还需要安装在实际线路上来考核其运行工况下的可靠性，通过实际工况和实验室测试相结合的手段，对比在线监测设备试运行前后各项性能指标是否合格，或达到什么等级的运行可靠性。对于实际运行环境下的可靠性监测，需要利用具有典型气象特点的真型试验线路，通过与可靠性和准确性更高设备进行一定时间的运行性能比较，获取运行可靠性评价。
参考文献
关键词：在线自动监测；任务驱动；混合式教学；教学改革
1 课程教学现状
1.1 可供选用的教材非常有限
通过调研一线环境监测岗位需求后发现，随着信息共享的生态环境监测网络建设的稳步推进，企业目前急需系统掌握在线自动监测运维的专业知识和最新技术规范的、有较强动手能力的一线技术人员。然而在全国高职环境类专业的课程体系中，很少涉及在线自动监测技术，由于没有相应的规划教材，大多数高职院校只是在传统的环境监测课程中穿插相关内容[1]，并没有相对独立完整的课程体系。
1.2 教学侧重点急需变化
在线自动监测技术课程更注重于培养学生自主学习和分析解决实际问题的能力，因此在教学过程中不仅要让学生了解传统的环境监测基础知识，更要引导学生学会掌握各种在线自动仪器在运维过程中一些常见故障的排除与解决，为行业输送真正的实用型技术人才。
1.3 不注重校企联合
随着网格化监测管理体系的不断建立和完善，在线自动监测系统被企业和第三方运营公司广泛采用。传统教学一般仍以书面知识讲授为主，与企业实际场景的结合内容相对较少，这对于一门应用性强的课程来说是非常不利的，达不到培养学生的效果。
1.4 质量控制与章节内容脱节
传统的环境监测课程教学中质量控制部分枯燥且难懂，讲授过程中常与各章节知识点脱节，对于初学者来说很难将其贯穿到规范和标准的学习中。但质量控制是在线自动监测系统运维的核心内容，直接关乎到其出具数据的准确性和有效性，因此将此部分内容贯穿到整个课程的学习过程中非常必要。
1.5 考核评价形式单一
以往的课程考核形式重结果，不注重过程的成效评价，常导致学生课堂参与度不高，乐于应付，教学效果不理想。
2 信息化环境下《在线自动监测技术与实践》教学实践与探索
2.1 教材的选取
经过充分调研后，选用《环境在线监测技术与运营管理实例》（张毅、王瑞强主编，中国环境出版社出版）作为主要教材。近两年国家对在线自动监测的标准和规范有大量更新，该教材的部分内容已经不能与时俱进，讲授过程亟需结合国家和行业的最新标准。因此，在教学中选用生态环境部科技司的现行标准：HJ354-2019 水污染源在线监测系统（CODCr、NH3-N等）验收技术规范、HJ355-2019 水污染源在线监测系统（CODCr、NH3-N等）运行技术规范、HJ356-2019 水污染源在线监测系统（CODCr、NH3-N等）数据有效性判别技术规范等作为辅助教材。另外，课程团队自编讲义辅助教学，内容突出技能型和应用型人才培养的思路。
2.2 课程内容重构
近年来，长三角区各类工业园区发展较快，全面化、智能化的在线自动监测平台为园区各类污染源的综合管理提供可靠的数据信息。针对这样的区域特点，根据在线运维岗位职责与要求，重构课程内容。创设工业园区的情境，模块化介绍废气、废水中主要污染物的在线监测。各模块主要采用集“教、学、做”于一体的任务驱动教学模式。以“废水水质的在线自动监测”模块为例，以五类常用水质指标（五参数、COD、氨氮、总磷、重金属）的监测作为任务开展教学，每个任务下再根据工作过程进一步设置子任务，重点关注自动在线监测系统的实践运用。相对于传统的教学方式，递进式的任务教学激发了学生学习的兴趣，培养了学生注重问题解决、履行责任、团队合作的能力。
2.3 构建混合式教学模式
该课程主要面向高职二年级的学生，当今“互联网+”时代背景使得他们都乐于通过网络平台来学习课程资源。课程团队将中国大学慕课、国家职业教育专业教学资源库中的优质资源和课堂教学有机结合，构建线上、线下混合式教学模式，充分利用碎片化时间。教学过程中按照知识模块设计并制作微课，将抽象复杂的化学反应原理和仪器工作流程制作成交互性好的动画视频，设计外形生动有趣的动画人物串联各单元知识点，提高了学生的学习兴趣和学习效率。课前学生通过平台完成课前任务和活动，课中主动参与各项平台活动如头脑风暴、抢答、讨论、摇一摇等，随堂测试检验学习效果，课后完成探究式任务，巩固学习。
2.4 角色代入任务驱动
以子任务“COD在线自动监测的安装与验收”为例，从设计园区不同类型企业COD在线监测系统安装方案开始，学生以“安装方案设计者”、“验收工程师”、“自动在线监测运维工程师”等身份进入实训室。采用任务驱动，以查标贯标的责任意识贯穿始终，游戏环节提升课堂教学的吸引力、抢答积分提升学生参与感、重点强调系统运维过程中故障检修与排除能力的培养、将质量控制概念贯穿每个模块的教学任务中，同时培养学生的责任意识、规范意识和工匠精神。
2.5 通过案例教学加强课程思政教育
脱离标准和技术规范的运维将会受到法律的惩处，课程中引入社会热点新闻和案例，学生一方面在学习中潜移默化地形成一定的在线监测从业责任意识、使命感，另一方面在教师的引导下，面对真实复杂多变的环境问题能作出分析和判断，学会解决实际问题，自主学习的能力也逐步得到了提升。
2.6 注重实践操作，发挥校企合作的优势
依托校企共建烟气和水质在线运维实训室实操平台（已获国家实用新型专利授权，专利号：2019212246937 ）为课程的理实一体化教学提供了基础保障。实训过程以学生分组独立完成为主，过程中教师巡回现场，进行个性化辅导，鼓励学生自主总结操作要点，组内、组间纠错补充，帮助学生养成良好的实验素养。激励学生通过参加技能大赛夯实实验基础，邀请企业导师参与教学，提供专业的企业实践经验和指导，帮助学生在学习过程中提升实践水平、毕业后能够很快适应企业岗位，从而实现职业能力培养目标，体现课程设计的核心价值。校外实习基地是学生将所学的理论知识直接与社会生产相结合必不可少的场所[2]。课程结束后充分发挥校企合作的优势，择优选拔学生下厂实习和锻炼，加强学生对课堂知识的直观认识，增强学生为社会发展服务的责任意识和团队协作的能力。
2.7 多元化考核
良好的考核体系不仅能够保障整体和个体教学的质量与教学水平，同时也可以帮助学生在学习过程中进行自我评估和自我提升[3]。近年来过程性考核的方式被广泛用于高职课程的教学改革，大多都取得了显著性的效果[4]。本课程过程性考核占总评成绩70%，学生分组开展讨论、资料查阅等自主学习、团队共同完成探究式任务，组内、组间根据活动完成情况给予评分，教师在任务结束后给予反馈与评价。整个评价过程分为课前、课中和课后三阶段，理论课环节采用教师点评、学生互评的方式对学习行为和学习结果进行全面评价，实践课环节增加企业导师点评环节，实现多维度评价，课上考评学生学习行为、对知识、技能掌握情况、课堂参与度及团队协作能力；课后考评学生的技能拓展、迁移、运用能力。
3 结束语
本文立足于培养职业能力的教学目标，分析了当前在线自动监测类课程的教学现状，在“互联网+”的社会背景下，尝试探究了以岗位工作任务为纽带的混合式教学改革途径。教学中紧扣国家和行业最新技术标准，以“递进式任务驱动”为依据优化整合知识内容。建立以学生为主体、以就业为导向的教学方法和手段，加强校企融合，鼓励学生全程参与、自主、合作、探究，采用多元化过程性考核体系来评价学习效果，专注培养学生专业素养、知识技能、专业格局以及社会责任。实践证明，通过教学改革在一定程度上锻炼了学生动手能力，提升了学生自主学习的能力，毕业生也受到了实习和用人单位的肯定和好评。
参考文献
【关键词】 测温;电源;无限射频
随着电力系统的发展和智能电网建设的要求，高压输电设备（例如隔离开关）的温度在线监测成为一个越来越重要的课题。由于隔离开关的触头温升严重影响其安全工作性能和寿命，因此对温度进行准确和及时的监测对于提高设备的安全性，预防事故发生具有重要的意义。相比于非接触式红外测温技术，
目前国内外提出的有关高压隔离开关温度在线测量和传输系统的主要技术方案可从温度测量、供能方式和信号传输三个方面概括，本文将主要从温度测量和供能方式两个方面描述。
1、温度测量
对高压隔离开关进行温度测量的方法主要包括接触式和非接触式两种。
接触式测温主要是在隔离开关的导电臂上埋设热电偶或热电阻等测温元件进行温度测量，这种方法的测量准确度高，成本低廉，而且可以实现微功耗测量，但是由于测量装置安装在高压侧，因此如何为其提供工作电源以及如何将测量数据传递到主控室是需要研究的问题。
非接触式测温主要利用红外测温技术，通过红外探头对设备辐射的温度进行测量。采用红外测温，整个测量装置可以放置在低压侧，其工作电源可以通过电压互感器来提供，或者通过电池来供电（电池的更换比较容易）。但是红外测温技术比较复杂，首先不同的被测物体表面材料不同，则其辐射率也不同，因此对温度测量准确度的影响比较大。针对不同型号和不同触头材料的开关，为了保证测量的准确度，红外传感器都需要进行繁琐的标定工作。【1】另外，红外传感器与被测物体之间的安装距离以及安装角度也都会影响到测量的结果。最后，采用电压互感器供电需要铺设专门的电源线，而电池供电则需要定期维护。这些都会增加这种技术方案的成本，如果温度测量的节点比较多，那么这种技术方案的成本也会比较高。
除此之外，光纤测温技术研究也比较多，光纤是非常好的绝缘介质，同时也是温度传感元件，因此利用光纤对温度进行传感，而在低压侧进行温度测量是这种方案最重要的特点。【2】不过，光纤测温的成本比较高，特别是如果距离比较远，并且测温点比较多，那么造价相当昂贵。
2、供能方式
如果采用接触式测量方案，隔离开关温度在线测量装置需要安装在高压侧，因此如何提供装置的工作电源是一个核心问题，现有的主要技术方案包括：
2.1、电流线圈取能
这种方案的主要原理是在输电线上套装一个电流线圈，通过线圈互感和输电线中的电流来取能。由于负载变化，流过电流线圈电流也会随之变化，当负载较重时，供能充足，当负载不足时，供能又面临不足。
电流线圈取能方式还需面对其他问题，当负载过重时，电流过大，测温系统也不能够正常工作，需要采用限制电流传输的方法，电流线圈取能方式还要能够承受系统短路电路的冲击，电流线圈体积较大，安装也颇为复杂。
采用电流线圈取能方式及增加了成本，也加大了技术难度。
2.2太阳能与风能
这种方案目前研究比较多，主要原理是通过太阳能电池板来提供能量，这种技术往往配合储能电池一起使用，以便应付夜晚供能不足的问题。太阳能电池供电方案的主要缺点是成本较高，体积大，另外用于储能的电池寿命有限。.还有些方案中也提出采用小风机来提供能量或者采用太阳能和小风机复合供能的方式，不过小风机的可靠性较差，特别是强风情况下容易损坏，因此使用不多。
2.3电场感应供能
图1 采用放电方式的感应法取能原理图
电场感应供能的基本原理是利用高压传输线的空间位移电流给一个取能电容充电，然后利用电容放电为温度测量电路和射频收发电路供电。高压传输线的空间位移电流密度取决于电压等级以及距离地面的高度，通常是比较小的。经测试后结果表明，在20000V电压，距离地面2m高的地方，单位面积高压输电线的位移电流密度大约为0.14uA/cm2。为了能够提供温度测量和射频收发电路一次工作的功率消耗以及保证最低工作时间（大约4秒），需要较大的电容器（至少1100uF以上）来实现储能（储能电压需要超过35V）。如果位移电流的幅度过低，则会造成较长的充电时间，此时，充电控制电路的泄露电流的影响就不容忽视，因此整个感应法取能的主要技术瓶颈在于如何提高充电速率效率以及降低充电控制电路的泄露。为此，本项目提出的主要解决方案如图1。
由于电容的储能与电压平方成正比，因此提高充电电压会使电容的储能大大增加（例如使一个1uF的电容器充电到800V），但是这么高的电压对于电子设备是无法直接利用的，因此需要通过一个开关和变压器使其向一个大容量储能电容器放电，把电压降下来。变压器有两个重要的作用：一是能够使放电开关处于低电压侧;二是实现放电功率的传递。直接利用高压输电线对地之间的工频交变电场来取能以维持温度悬浮测量系统的间歇式的工作模式具有非常显著的优势。一方面，高压输电线的电压是非常稳定的，不会出现大起大落，所以直接利用电场感应来取能是非常稳定的能量供应方式;另一方面，通过电场感应取能可以采用在隔离开关导电臂上悬挂面积足够大的对地极板来实现（面积的大小取决于输电电压等级以及对地距离），实现成本是比较低。
3、信号传输
信号传输采用无线射频技术，无限射频技术指的是在工业、科学和医用频段（ISM）应用的各种射频收发器模块以及建立于其上的通讯协议。这个频段只要遵守一定的发射功率就可以不需要申请许可证，从而建立起自己专属的通讯网络。项目研究内容的原理简述以及技术应用。
目前在各项试验中验证了这种技术方案与大容量电容直接取能方式相比，可以提高储能效率2-3倍左右。对于变电站隔离开关的温度在线测量问题，宁夏电力公司和西安交通大学联合提出了一种新的接触式技术方案。在这种技术方案中，温度测量装置被悬挂在隔离开关导电臂上接近触头的位置，悬挂点埋设了测温元件，可以直接对触头附近的温度进行测量;整个装置通过感应交变的高压电场来取能，属于自供电系统，无需外加电源;
由于温度不是一个瞬变量，因此对电力设备温升的监测往往具有一定的时间间隔。在这个时间间隔内，测量系统可以处于休眠的状态来节省功耗，同时也可以利用这个时间间隔对测量系统的下一次工作进行储能。如果测量系统对温度的检测以及传输所占用的时间非常短，而两次测量的时间间隔足够长，那么测量系统的平均功率其实是非常小的。【4】所以，电力设备的温度悬浮测量系统需要一个稳定的但是平均功率不大的能量供应，同时供能方式的成本要足够低以降低大量安装这样的设备所带来的开销。目前，设备已经在宁夏电力公司银川供电局兴庆变投入运行。
参考文献：
[1] 李中祥，宋建成. 高压隔离开关触头温度在线监测系统的研制[J].高压电器，2009，45（2）：11-14.
[2] 时斌. 光纤传感器在高压设备在线测温系统中的应用[J].高电压技术，2007，33（8）：169-173.
[3] 王妍. ZigBee 无线传感器组网技术及其应用[J].舰船电子工程，2008，28（10）：32-33.
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