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1 引言

1.1 课题背景意义

近年来，我国经济呈现快速发展的趋势。截止2013底，我国国民生产总值以跃居世界第二位，仅次于美国之后。伴随着经济的高速发展，工业水平不断提高，规模不断扩大；居民生活水平也得到大幅改善。与之相应的是我国的工业及居民生活用电量的迅速攀升。为了满足不断增长的社会用电需求，目前的输电线路长期处于超负荷工作状态，给国家电网的正常运行带来了沉重压力[1]。为了缓解线路负担，除了架设新的输电线路之外，有效提高现有线路的使用效率，充分利用线路隐藏容量显得至关重要。此举不仅避免了架设新线路所带来的成本与施工问题，同时在不需改造现有线路的条件下提高导线输送能力。导线在通过电流时，由于焦耳效应会产生焦耳热，从而使得导线温度升高，当导线温度超过材料所允许的最高温度时则会对导线造成不可逆的机械损坏。同时，由于制造材料的缺陷，可能造成导线局部温度过高，从而影响整条线路安全，严重时甚至可能造成无法估量的损失。因此，从以上观点看，对架空导线温度与电流的监测显得势在必行。传统对输电线路状态的监测主要是采用人工巡线的方式[2]，然而很多输电线路往往分布在崇山峻岭之中，导致传统的人工巡线方式受地形环境、人员素质、天气状况等不确定因素影响，效率低，巡检周期长，巡检数据准确性不高等。近年来也发展出直升机巡线等方式，但都存在一些问题。一方面，直升机巡线成本相对较高，同时也至少需要两人以上操作，耗时费力。因此，国内外目前都更倾向于依托电力电子设备的远程监测系统对架空线路的运行状态进行实时监控。此方法相对简单，在设备安装完成之后不需要经常进行维护，同时可以通过远程通信方式将偏僻地区的线路状态发送至控制中心，相对节省人力，成本也比直升机巡线等方式低许多。论文网

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要工作和内容

本文从架空导线温度产生的基本原理入手，通过对文献的分析研究，提出并设计一种对高压输电导线温度与电流进行远程实时监控的系统。主要工作流程分为原理分析、总体方案设计、硬件设计、软件设计、装置调试、结果分析等几个步骤。图1.1展示了主要工作流程：

1、从导线热平衡原理出发，研究导线在输送电流时的产热原因，了解目前主要的导线测温方法；了解交流电能测量的主要方式。

2、基于导线测温与电流检测主要方法，选择测温方式与测电流方式；选择主控芯片型号；设计光伏电池与锂离子结合的充电电路；选择远程通信模块。

3、完成导线在线监测系统软件设计，包括温度与电流采样程序，定时程序，串行通信程序。

4、将所写程序下载到硬件中进行调试，达到所期功能。

2 导线测量基本原理

2.1 导线温度模型

根据焦耳定理，当导线内通过电流 时，假设导线电阻不随温度变化，则在时间间隔 内导线内部将产生热量 。由于导线又与环境相接触，环境将通过导线表面与导线发生对流传热。同时，由于辐射的存在，导线也要同时与环境发生辐射换热。当导线与环境通过换热达到热平衡时，导线向环境的散热量等于导线从环境吸收热量与导线内部产生热量之和，此时导线温度不再发生变化，系统达到稳态。根据IEEE-738-2006标准，热平衡时，导线的稳态热平衡方程为[14]：文献综述 MSP430单片机基于太阳能发电的导线测温装置设计(2):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_77183.html