输电线路作为电网设备重要的组成部分，其生 产运行的安全性和可靠性直接关系电网的安全稳 定运行。随着内蒙古电网规模的不断扩大，供电可 靠性要求也不断提高，线路巡视、检修等工作强度 逐渐增大，因此有必要对输电线路的运行状态进行 实时监测。内蒙古电力（集团）有限责任公司（以下 简称内蒙古电力公司）输电线路在线监测系统是公 司建设坚强智能电网的重要组成部分，是实现输电 线路状态检修管理，提升生产运行管理精益化水平 的重要技术手段^[1]。系统建设遵循“总体设计，分步 实施，应用先行”的基本原则，在数据标准化、安全 化接入的基础上，实现在线监测数据的集中接入、 存储、综合展示与分析，同时通过数据挖掘，不断强 化系统功能、提高系统的实用化水平。 1 输电线路在线监测系统的规划与设计

技术的标准化和平台的统一性以及装置的稳 定可靠、先进适用，是科学规范地建设输电线路在 线监测系统的必要前提。因此，系统设计需要从总 体框架、功能架构、装置布点、通信方案等多方面进 行考虑，其基本原则为：

（1）坚持标准化设计，建立统一的输电线路在 线监测系统和标准开放的信息技术框架；

（2）实现输电线路重要状态和运行环境的实 时监测、数据告警等功能，规范监测装置数据的接 入、分析和管理；

（3）在数据安全标准接入的基础上，灵活适应 智能传感器技术和在线实现 监测业务需要，利用主站系 统规范在线监测装置的接入 方式与标准。 1.1 装置布点原则

输电线路在线监测装置 布点应遵循科学性和必要性 的基本原则，统筹考虑，重点 部署于核心骨干网架的重载 线路、战略输电通道、巡线或 抢修困难地区、微地形微气 象地区、采空区或地质不良 区、重要跨越区段、外力破坏 多发区等^[2]。

气象监测装置主要安装在大跨越、易覆冰区和 强风区等特殊区域区段（如高海拔地区的迎风山 坡、垭口、风道、水面附近、积雪或覆冰时间较长的 地区），也可安装在因气象因素导致故障（如风偏、 非同期摇摆、脱冰跳跃、舞动等）频发的线路区段， 还可安装在传统气象监测盲区。对于行政区域交 界、人烟稀少区、高山大岭区等无气象监测台站的 区域，应根据输电设备的分布情况布点监测。 杆塔倾斜监测装置重点在以下区域布点：附近 有开挖作业、影响基础稳定的塔段；采空区、沉降 区；不良地质区段，如土质松软区、淤泥区、易滑坡 区、风化岩山区或丘陵等^[1]。

图像视频类监测装置应根据不同运行监控需 求布点，如外力破坏易发区、火灾易发区、通道树木 易生长区或其他线路隐患点等。 1.2 系统总体架构

输电设备种类及传感器技术的多样性，使得前 置子系统异构且分散，不利于输电线路在线监测系 统在公司的统一部署和推广应用。系统设计需要 在适度靠前的位置建立能够接入各类状态监测数 据的可扩展状态信息接入规范层，实现状态信息的 标准化接入。同时，需要在接入规范层提高所接入 状态信息的浓缩性和直接可用性，最大限度地屏蔽 与传感器技术相关的原生监测数据，以灵活适应智 能电网传感器技术和状态监测业务的发展需要^[3]。 为了利用各供电单位已有的投资和建设成果，降低 原有系统接入的改造费用，最终实现平滑过渡，新 建输电线路在线监测系统原则上采取在原有系统 的较上层环节集中接入的技术策略，在系统建设前 期以最小投资维持系统（总体架构见图 1）运行。在参考国家、企业等相关标准^{[1, 2, 3]}后，将系统架构自下 而上分为3个层级：装置层、接入层和主站层。基于 需求分析的结果以及平台的信息组织模式，按照功 能将系统分为3个子系统：CMA客户端、CAG客户 端和主站系统。

图1(Figure 1)

图1 输电线路在线监测系统总体架构

（1）CMA客户端：部署在各供电单位输电工 区，对输电线路上分布的各类状态监测传感器采集 的状态和装置本体运行的信息进行归纳和汇总，并 对监测数据进行缓存后，将其传送至CAG客户端。

（2）CAG客户端：部署在内蒙古电力公司的数 据库服务器上，接收CMA客户端传送的标准状态监 测数据，接入原前置子系统的监测信息，经过数据 适配后转换为标准监测数据结构；存储各类状态监 测数据，并向主站系统提供实时监测信息查询服 务。

（3）主站系统：部署在内蒙古电力公司的Web 服务器上，实现输电线路状态监测数据处理、分析 和信息展现的有机融合以及用户数据的统一浏览。 1.3 数据通道的建立

由于输电线路在线监测装置均部署于郊外，且 数量多、分布广，如何实现监测数据的可靠传输，是 系统建设的关键内容之一。目前在电网中还没有 已建成的通信系统直接用于监测信息的收集和传 递，虽然可以利用许多技术来实现信 息的传递，但还有一些技术环节需要 完善；通信技术的多样性决定了解决 问题方法的多样化，在此情况下，应 结合装置与网络资源的实际情况制 订输电线路在线监测装置的通信方 案（见图 2）。在线监测装置通过无 线方式（GPRS/GSM等）向各地市输 电工区CMA发送监测数据，工区 CMA通过数据网接入点与主站系统 的CMAIP实 现 数 据 传 输，主 站 CMA与CAG通过数据网络进行交 互。主站系统负责接收和解析CMA 传来的数据，并间接实现主站系统对 监测装置的控制指令。

图2(Figure 2)

图2 输电线路在线监测系统通信方案

此方案既解决了原有改造装置 和新装置的接入问题，又提高了系统 网络的稳定性，在满足装置接入的安 全要求的同时不改变各供电单位已 建成的前置监测系统结构，减少了重 复开发。 1.4 主站系统建设

内蒙古电力公司输电线路在线监测主站系统 是在线监测数据信息展示的统一平台。通过合理 规划主站软硬件结构、系统功能框架及加强主站系 统数据统计与分析能力等方式，可逐步提升系统的 实用化性能。 1.4.1 主站系统硬件结构

主站系统硬件部分由2台服务器组成（见图 3）， 分别为数据库服务器和Web应用服务器；在操作员 工作站运行客户端层，实现系统数据浏览、状态预 警、设备基础信息管理等功能；主站通过网关机和 防火墙与工区CMA及在线监测装置相连，以实现数 据交互。

图3(Figure 3)

图3 主站系统硬件结构

主机系统是整个系统的数据核心，它是整个系 统正常运行的数据基础。主机系统产品应选择可 为用户提供良好质量和技术支持的产品系列。根 据需求进行选型时，应考虑产品的高性能、开放性、 先进灵活性、安全可靠性和经济实用性等特点。 1.4.2 主站系统软件结构

按照系统功能设计，软件结构设计如图 4所 示。软件结构大致分为3个层次：数据库服务器层、 Web服务器层和客户端层。

图4(Figure 4)

图4 主站系统软件结构

数据库服务器层有3个主要模块：数据库、系统 结构、权限控制。数据库用于存储系统所需要的各 种数据；系统结构即业务逻辑的计算机编程语言描 述；权限控制是对系统用户权限的配置。 1.4.2.2 Web服务器层

Web服务器层主要有4个模块：Web服务器、 WCF基础通信模块、故障树应用程序服务器和实时 数据交互应用程序服务器。Web服务器是系统的核 心，实现数据管理和查询功能，为上层浏览器提供 信息服务和信息支持；WCF基础通信模块是为上层 应用程序服务器提供基础的通信模块，是系统软件 底层接口；故障树应用程序服务器嵌入服务器中的 专用应用程序服务器，主要为上层故障树应用提供 支撑；实时数据交互应用程序服务器是嵌入务器中 的专用应用程序服务器，主要为上层在线监测实时 数据获取提供支撑。 1.4.2.3 客户端层

浏览器是系统与用户交互的核心模块，系统主 要操作基本都在此进行，依据用户操作权限的不 同，其提供的功能也各有不同。 1.4.3 主站系统功能框架

主站系统是在线监测数据统一展示、分析与监 测的平台，重点实现数据综合展示、统计分析、数据 告警和稳定性评估等功能（见图 5）。为了不断提升 主站系统数据综合分析能力与实用化性能，在后期 运行过程中对主站系统进行了优化与完善，完成了 原有功能的整合与新功能的设计和扩充。经优化 后，系统从原有的6大功能模块扩展为首页、综合展 示、状态监视、稳定性评估、告警信息、统计分析、高 级应用、基础信息和系统管理9个模块。

图5(Figure 5)

图5 主站系统功能框架

用户登录主站系统后进入系统首页（见图 6）， 可以通过点击每个功能区域详细查看线路概况、监 测装置运行状态和数据告警等信息。

图6(Figure 6)

图6 主站系统首页

综合展示区域主要从输电线路与监测装置2个 方面提供数据与设备运行信息的综合查询模块，可 以结合设备属性条件进行操作。 状态监视模块用于查看输电线路各类型装置 的实时监测数据，用户可以按输电线路和装置类型 分别进行查询。

告警信息模块用于处理、查询监测数据与装置 本体运行预警信息，用户可以通 过筛选条件搜索、查询（见图 7）。 稳定性评估与高级应用是 提升系统实用化性能的关键内 容，旨在通过对监测数据与装置 状态信息的深度挖掘，结合实际 业务为用户提供自定义模式的 系统功能。

图7(Figure 7)

图7 主站系统告警信息查询页面

主站系统在提供输电线路 在线监测数据实时查询、浏览的 基础上，还可对底层数据进行整 理与筛选，分析计算在线监测数 据的发展趋势及变化率等，并结 合 告 警 逻 辑 提 出 监 测 信 息 预 警。主站系统于2012年7月正 式投入运行，运行稳定，已获取 微气象、杆塔倾斜等装置监测数 据30000多条。图 8、图 9为系统 实时监测数据与分阶段趋势分 析及风速监测数据越限告警页 面，提醒加强运行监视，并可跟 踪分析该监测点最近1个月内的 数据变化趋势。

图8(Figure 8)

图8 系统实时监测数据及趋势分析页面

图9(Figure 9)

图9 监测装置告警信息预警页面

主站系统的自定义查询模 块能够提供模糊搜索功能，用户 可结合自身需求设置搜索条件， 系统会自动对所选范围内的监 测数据进行筛选，并导出标准报 表。如图 10所示，设置搜索条件 为冬季期间所有气象监测点最 大风速≥15m/s、气温≤-20℃运 行环境下的数据信息，通过汇总 为输电线路运行维护、故障分析 和状态检修管理提供数据支持。

图10(Figure 10)

图10 主站系统用户自定义搜索条件的查询界面

作为内蒙古电网输变电设备状态检修工作的 重要内容，输电线路在线监测系统从初期调研、系 统框架与通信方案设计、现场部署实施与主站系统 开发至后期投入运行，达到了构建统一平台、综合 分析展示的目的，通过后期优化，进一步完善了功能框架，系统实用化水平得到进一步提升。从系统 建设和应用效果的角度来看，内蒙古电力公司输电 线路在线监测系统能够为状态检修辅助决策、提高 输变电设备管理精益化水平 提供的重要技术支撑。