5.在线监测系统开发可行性研究报告(天眼系统模板)

1XX省电力（集团）有限责任公司科学技术项目计划申请书（可行性研究报告）2包括项目的解决的关键技术问题、技术创新点、达到的技术指标、经济效益分析和推广应用前景。输电线路在线监测系统，是利用先进的图像数据采集压缩编解码技术、超低低功耗技术、3G无线公网数据传输技术、太阳能及蓄电池供电技术、电子低温环境加热技术、监控中心服务器软件管理技术，能够对恶劣环境中运行的高压输电线路的运行状况进行全天候、实时监测，可有效减少由于线路周围建筑施工（危险点）、导线覆冰杆塔地基不均匀沉降滑移、偏远山区林区人工巡线困难、线路大跨越、导线悬挂异物、塔材被盗等因素引起的电力事故。系统以动态视频实时监控的直观方式，可使管理人员第一时间了解监测点的现场信息，可针对突发的异常情况采取适当的手段予以人工干预，将事故的发生率或事故危害降至最低。并可通过人工请求方式（无人值守时通过定时和条件触发两种方式）实现异常状况下的图片抓拍或视频连续摄像，达到24小时全天候监测的目的，大大减轻巡视人员的劳动强度，提高线路安全运行水平，为线路运行单位提供直观可靠的线路安全信息。本项目拟采取试验的基础上，在国家电网各高压输电公司推广，也吻合国家电网公司关于加强高压输电线路的安全运行的精神，解决了特高压输电线路的安防问题，保证电力的安全生产。本项目正是基于3G视频技术、高压监测技术等高新技术为基础研发的，此项目的成功可以直接减少高压输电线路不安全所带来的数亿损失，同时带来可观的经济效益和持续的社会效应，将为国家财政及社会的稳定做出巨大的贡献。一、研究项目的科学依据（包括科技意义和应用前景，国内外研究概况、水平和发展趋势；成果推广项目说明成果成熟程度、试用范围，以及成果的知识产权等问题。）（一）项目背景目前XX省超高压供电局已运行14座500kV变电站，变电容量15750兆伏安，500千伏输电线路47条，线路长度4251公里。“十二五”期间，蒙西电网外送通道及500千伏网架发展规划将安排新建500千伏变电站23座，新增500千伏变电容量4260万千伏安，到2015年，蒙西电网将投运500千伏变电站38座，变电容量6285万千伏安。随着XX省经济的高速发展，各行各业对电力的需求量越来越大，对XX省输电部门电力供应的质量（稳定性、不间断性及伴随服务）要求也越来越高，因此XX省的输电线路电网运行的安全性显得尤为重要。目前影响高压输电线路运行安全的因素主要有以下几个方面：1、输电线路建筑施工危险点严重影响输电线路的安全。经济的高速发展导致城区施工现场越来越多，塔吊、车辆等超高设备穿越城区架空线路直3接导致导线切断，同时高压也会造成车毁人亡的情况，严重影响了输电线路的安全。2、人为外力破坏塔基严重影响输电线路安全。近年来随着金属材料的上涨，不法分子大量偷盗电力铁塔塔材、斜拉线等设备，导致塔基倒塌，输电中断，严重影响了输电线路的安全。3、恶劣的冰灾天气导线覆冰严重影响输电安全。2008年及2011年的覆冰灾害、大风等气象灾害让人们重新认识了气象灾害的危险性，大量的覆冰导致导线压断、塔基倒塌，严重影响了输电线路的安全。4、杆塔地基不均匀沉降滑移等地质灾害也是影响输电线路安全的一个因素；采矿区、地质不稳定区域、泥石流滑坡区、河流等区域容易出现杆塔地基不稳也将严重影响了输电线路的安全。5、偏远山区、林区人工巡线困难的线路也是影响输变电线路安全的一个因素；定期的巡线是保证输电线路安全的一个重要手段，然而穿越偏远山区、林区的线路人工巡线非常困难，无法确定输电线路是否存在安全隐患，也将严重影响了输电线路的安全。综上所述影响输电线路的安全因素，各超高压输电网局及电力公司迫切需要采取措施监视、防范影响输电线路安全的各种情况发生。上述这些威胁，常常处在有线信号无法到达，专线微波又造价太高，得不偿失；而这种威胁又确实存在，有监控的实际需要，为此建议实施“输电线路在线监测系统”。本项目提出的“输电线路在线监测系统”，专业针对性很强，主要针对高压输变电线路的线路周围建筑施工（危险点）、导线覆冰杆塔地基不均匀沉降滑移、偏远山区林区人工巡线困难、线路大跨越、导线悬挂异物、塔材被盗等影响输电线路安全因素而设计的系统，同时在此基础上，通过高压输电线路视频及线路运行状态的在线监测和技术诊断项目的深入开发，最终的目标是逐步建立一整套智能数字化电网监测系统，服务于电网的安全稳定运行，对高压输电线路设备进行故障预警、预防和定位，为输电线路设备状态维修提供理论基础和判断依据，大幅度提高输电线路设备运行的安全性、稳定性和经济性。“输电线路在线监测系统”是运用先进的硬件控制技术、参数量测技术、通信传输技术、软件平台技术、专家决策技术，通过无线公网3G/GPRS/EDGE/CDMA1X通信传输方式，对输电线路的远程视频、微气象监测、覆冰重力监测、杆塔倾斜地质监测等线路情况进行监测并上传至监控中心，在监控中心以动态视频实时监控的直观方式，可使管理人员第一时间了解监测点的现场信息，可针对突发的异常情况采取适当的手段予以人工干预，将事故的发生率或事故危害降至最低。并可通过人工请求方式（无人值守时通过定时和条件触发两种方式）实现异常状况下的图片抓拍或视频连续摄像，达到24小时全天候监测的目的，大大减轻巡视人员的劳动强度，提高线路安全运行水平，为线路运行单位提供直观可靠的线路安全信息。4（二）应用前景1、“输电线路在线监测系统”很好地满足了当前的特高压输电线路设备自身故障及线路周围复杂的气候环境情况进行在线实时监测，将使特高压输电线路的安全防护系统建设成为“安全防范无漏洞、安全管理现代化、安全信息数字化”的综合型、高水平的安全防范系统，提高电力行业特高压输电线路的现代化管理水平提供了有力的保障。2、本项目拟采取试验的基础上，在国家电网及南方电网的各高压输电公司推广，也吻合国家电网公司关于加强特高压输电线路的安全运行的精神，解决了特高压输电线路的安防问题，保证电力的安全生产。3、本项目正是基于3G视频技术、特高压监测技术等高新技术为基础研发的，此项目的成功可以直接减少特高压输电线路不安全所带来的数亿损失，同时带来可观的经济效益和持续的社会效应。由此带来大量的税收，将为我市及国家财政做出巨大的贡献。供电的安全对社会的稳定将起到巨大的作用；同时由此产生的生产、销售、工程、售后服务等工作能够吸收我市大量的工人直接就业，为社会的稳定做出巨大的贡献。（三）国内外研究概况1、国内研究动态我国开展输电线路状态检修起步较晚,原水电部1987年颁布的SD230—1987《发电厂检修规程》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。由于输电线路在线监测技术的制约,期望加强现有模式下的离线监测手段来推动状态监测实施,但还是存在诸多问题。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,国内出现了一些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,立足我国电力国情,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水平。国外在20世纪90年代针对输电线路在线监测技术开展了系统研究,如澳大利亚红相公司开发的绝缘子泄漏电流在线监测系统。国内清华大学、西安交通大学、武汉大学、武汉高压研究所等科研单位陆续开展了输电在线监测技术的研究,并在2000年之后研发了具有完整功5能的输电线路在线监测技术,其中,GSM/GPRS的普及应用在很大程度上促进了该技术的迅速发展,有效解决了远距离数据传输问题。从事在线监测技术研发的厂家迅速增加,进行了输电线路在线监测技术的研究,并逐步在电力系统推广应用,取得了较理想的应用效果。2008年的南方冰灾事故证实了在线监测技术的必要性和紧迫性,也将促进在线监测技术的迅速发展。2、国外研究动态美国最早开展以输电线路在线监测为前期的状态检修工作,日本也是从20世纪80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,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115～2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%。二、研究、推广应用内容和预期成果（说明项目的具体研究、推广内容、技术关键和重点解决的技术问题，预计达到的技术经济指标，预期成果和提供的形式）（一）项目的具体研究、推广内容本项目具体研究输电线路在线监测系统，主要包括如下部分：1、输电线路在线监测终端：（1）3G图像及数据采集主机；（2）数字探测部分：包括云台高速摄像机单元、覆冰重力探测单元、微气象探测单元、杆塔倾斜探测单元；（3）供电部分：太阳能电池板单元、高性能聚合物电池单元、充放电控制器单元；（4）配件部分：主机防高磁高压箱、云台摄像机屏蔽箱、相关结构配件等。2、监控中心网管系统：包括服务器软件和客户端软件。主要推广输电线路远程视频在线监测系统、覆冰在线监测系统、微气象在线监测系统、杆塔倾斜在线监测系统。视频和数据采集主机将摄像头视频数据、外力破坏数据、微气象数据、杆塔倾斜等线路数据，经过数字化、压缩编码后，通过GPRS/EDGE/CDMA1X/3GEVDO/WCDMA无线网络、internet网送到监控中心，在监控中心上对视频流和数据信号进行解码，即可看到摄像头拍摄的现场视频画面，将外力破坏数据、微气象数据、杆塔倾斜等线路数据通过数字和图表形式直观显示在屏幕上。具体为，通过远程数据图像采集器采集模拟视频信号及外力破坏数据、微气象数据、杆塔倾斜等线路数据，然后把图像数据及数据进行数字化压缩编码，最后利用GPRS/EDGE/CDMA1X/3GEVDO/WCDMA无线传输模块将图片及现场数据以IP包的方式发送到数据监控服务器。监控服务6器和监控客户端分别是装有远程监控服务端软件和客户端软件的PC机，它们都连接在互连网络上，由于远程图像及数据采集器没有固定的IP地址，所以客户端主动去浏览监控图像和设置监控参数都是通过服务器来中转的。监控中心通过图像及数据监控客户端实时浏览观测各监控点的现场情况，维护监控人员通过从现场发送来的视频、图片、覆冰重力探测、微气象、杆塔倾斜等数据进行分析比对，如出现异常的预警信息，即立刻做出相应的应急处理，以确保高压线路的安全运行。（二）技术关键及针对解决问题本项目的技术关键主要是图像数据采集压缩编解码技术、3G无线公网数据传输技术、传感器探测技术、太阳能及蓄电池供电技术、信号处理及诊断技术、报警阀值评价标准、电子低温环境加热技术、监控中心服务器软件管理技术、系统防高磁高压抗干扰技术等技术问题。1、图像数据采集压缩编解码技术远程图像数据采集主机是整个系统的心脏，是开发设计的关键，集图像数据采集压缩编解码技术及3G无线公网数据传输技术等关键技术，本项目采用H.264+优化压缩编码技术、单卡3G通道传输技术、网络编码自适应技术等技术；基于高性能DSP平台,采用ARM嵌入式设计思路,支持多种网络传输协议,支持动态域名解析可与PPPOE上网链路轻松接入；支持双向语音传输,支持高清视频传输，支持图片实时抓拍，解决超远距离无线图像传输的问题。其主要包括：H.264+优化后压缩编码技术；多线程处理等技术；网络编码自适应技术；流媒体转发技术；数字模糊算法模型技术等。其技术指标要求如下：（1）嵌入式设计，内置CD