浅谈输电线路在线监测相关技术

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摘要：随着电网规模的日益扩大，对其运行状态进行实时监测显得极为重要，尤其是处在恶劣气象或复杂地形条件下的输电设备，往往难以对其及时高效地开展检修工作，这就对在线监测技术提出了更高的要求。本文首先分析了输电线路在线监测的意义，然后详细阐述了输电线路在线监测的相关技术，最后提出了提高输电线路在线监测可靠性的对策。

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

[1]姜清华.输电线路在线监测系统及应用分析[J]. 湖北电力，2010（S1）

[2]何清，汪涛，金涛，阮羚，邓万婷.输电线路覆冰监测技术[J].湖北电力，2009（01）