輸電線路監(jiān)測中的狀態(tài)監(jiān)測與運(yùn)行監(jiān)測分析

孫貴東

（國網(wǎng)四川省電力公司綿陽供電公司，四川 綿陽 621000）

1 不同種類的輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)

1.1 概述

輸電線路的在線和研究檢測技術(shù)在應(yīng)用時(shí)會(huì)受到兩個(gè)因素的影響，一個(gè)是線路上監(jiān)測裝置的電源，另一個(gè)是監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸通信。現(xiàn)代科技技術(shù)日益發(fā)展，通訊電子技術(shù)和傳感技術(shù)也是如此。因此，各式各樣的輸電線路在線監(jiān)測設(shè)施被相關(guān)的技術(shù)人員發(fā)明出來。比如，導(dǎo)線擺監(jiān)測系統(tǒng)、桿塔傾斜監(jiān)控系統(tǒng)、覆冰下輸電線路的在線監(jiān)測等監(jiān)測系統(tǒng)都被研發(fā)出來。

1.2 輸電線路的在線監(jiān)測在覆冰情況下的運(yùn)作

覆冰監(jiān)測導(dǎo)線在對(duì)輸電線路進(jìn)行在線監(jiān)測時(shí)，首先離不開后臺(tái)診斷分析。只有在此基礎(chǔ)上才能完成對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的操作。這樣事故才能被及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，將事故消滅在萌芽之中。此外，通過管理人員對(duì)發(fā)送來的警報(bào)做到及時(shí)的接受可以有效的防止各種線路故障的發(fā)生。

輸電線路的在線監(jiān)測在覆冰情況下的運(yùn)作原理如下。（1）根據(jù)監(jiān)測線路拉力反應(yīng)。由于絕緣子上裝有傳感器，因此可以有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)覆冰后的各種各樣狀況進(jìn)行監(jiān)測。此外，還可以實(shí)現(xiàn)各種參數(shù)的采集。然后將這些收集到的信息及時(shí)的傳送到后方監(jiān)控中心。后方的監(jiān)控中心對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，比如：計(jì)算和理論修正。在此之后發(fā)布冰隋預(yù)報(bào)信息，發(fā)除冰警報(bào)。（2）覆冰狀況可以通過監(jiān)測導(dǎo)線的傾斜角和弧度得到準(zhǔn)確的反應(yīng)。

覆冰技術(shù)的參數(shù)包含覆冰的平均厚度以及覆冰的重量等信息，參數(shù)的獲得需要一系列程序。首先，應(yīng)用導(dǎo)線傾斜角度和弧垂對(duì)信息進(jìn)行收集。然后，進(jìn)行對(duì)比和分析，對(duì)象是氣象環(huán)境參數(shù)、線路參數(shù)和輸電線路狀況方程。最后，經(jīng)過分析和比較后，計(jì)算參數(shù)。通過這些參數(shù)可以對(duì)進(jìn)輸電線路覆冰的危險(xiǎn)進(jìn)行分析，判斷出危險(xiǎn)的等級(jí)。這樣，就可以發(fā)出除冰信息了。上面提到的第—個(gè)原理應(yīng)用了絕緣子上有傳感器這一點(diǎn)，因此將應(yīng)力傳感器經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和安全性論證做為前提條件。另—個(gè)原理是：只要線路的參數(shù)保持，那么線路運(yùn)行的安全性也基本上不會(huì)出現(xiàn)什么變動(dòng)。上面介紹了兩類解除高壓輸電線路覆冰的方案，盡管不能得出檔內(nèi)各段導(dǎo)線的覆冰形態(tài)的結(jié)論，但是可以肯定的是導(dǎo)線覆冰的厚度決定了高壓輸電線路的覆冰厚度。

1.3 在線監(jiān)測會(huì)受到輸電線路氣象以及導(dǎo)線風(fēng)偏的干擾

要想實(shí)施科學(xué)合理的采取預(yù)防風(fēng)偏的方案，就必須依靠輸電線路氣易用以及導(dǎo)線風(fēng)偏。這二者的得出也離不開風(fēng)偏校驗(yàn)以及線路規(guī)劃。同時(shí)，放點(diǎn)故障可以被協(xié)助運(yùn)行部門發(fā)現(xiàn)。檢測中心的送電線路所的日常工作包括區(qū)域內(nèi)氣象資料的采集以及氣象資料的記錄及監(jiān)測，通過這些資料可以改良計(jì)算風(fēng)偏的方法。同時(shí)，也可以對(duì)輸電線路桿塔上最大的瞬時(shí)風(fēng)險(xiǎn)采精確的記錄。導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)的軌跡以及風(fēng)壓不均等狀況也會(huì)被記錄在內(nèi)。上述工作可以說是科學(xué)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制定的關(guān)鍵依據(jù)。

1.4 輸電線路桿塔傾斜監(jiān)測系統(tǒng)

煤礦采空區(qū)上面的覆巖石會(huì)出現(xiàn)一些以外的狀況，這和自然力、重力以及其它因素有著密不可分的關(guān)系。這些意外的狀況會(huì)引發(fā)許多問題，比如：面的裂縫、滑坡以及地面的塌陷等各式各樣的地質(zhì)災(zāi)害。這些地質(zhì)災(zāi)害會(huì)引起地基變形以及采空區(qū)桿塔傾斜，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)嚴(yán)重干擾輸電線路安全。

正在運(yùn)作的桿塔f頃斜度可以在全球移動(dòng)通信的桿塔傾斜監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)下得到有效的監(jiān)控，該監(jiān)測系統(tǒng)還可以應(yīng)用到不低于220kV電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)中。通過對(duì)桿塔傾斜，基礎(chǔ)移位和塔材變形等情況的發(fā)現(xiàn)，可以及時(shí)的選擇應(yīng)對(duì)措施，從而讓電網(wǎng)的安全運(yùn)行得到一定的保障。

電網(wǎng)的正常運(yùn)行還會(huì)受到許多因素的干擾，比如：鐵塔荷載大，偏遠(yuǎn)山區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)不強(qiáng)，一些外界的因素會(huì)干擾特高壓結(jié)路中塔頭無線電。針對(duì)這種情況，可以研制和開發(fā)特高壓GSM桿塔傾斜監(jiān)測報(bào)警裝置系統(tǒng)。此裝置系統(tǒng)可以對(duì)高壓線路的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控。

1.5 輸電線路導(dǎo)線舞動(dòng)監(jiān)測

大面積的停電現(xiàn)象會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)，這和導(dǎo)線舞動(dòng)損害線路有著很大的關(guān)系。導(dǎo)線舞動(dòng)損害線路會(huì)造成塔材和螺絲變形或折斷，甚至金屬斷裂和導(dǎo)線落地。因此，有必要進(jìn)行導(dǎo)線舞動(dòng)在線監(jiān)測技術(shù)的進(jìn)一步研究，通過觀測和記錄導(dǎo)線舞動(dòng)狀況，就可以順利的實(shí)現(xiàn)易舞線路和易舞分布圖的繪制，易舞線路和易舞分布圖的繪制是進(jìn)行線路防舞設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。對(duì)檔距和線路的情況進(jìn)行分析，在一檔導(dǎo)線中裝配導(dǎo)線擺監(jiān)測儀。同時(shí)收集3個(gè)方向的加速信息，根據(jù)監(jiān)測點(diǎn)加速度信息的計(jì)算分析和線路信息，這樣就可以獲取舞動(dòng)半波數(shù)和計(jì)算導(dǎo)線運(yùn)行軌跡的相關(guān)參數(shù)。從得到的信息分析，對(duì)可能會(huì)發(fā)生的舞動(dòng)危害進(jìn)行預(yù)測，在此基礎(chǔ)上可以完成發(fā)出警報(bào)的工作。通過以上的工作，可以減少甚至避免各種事故的發(fā)生。

2 在線監(jiān)測技術(shù)在特高壓線路中的使用

2.1 基本的要求

特高壓線路安全運(yùn)行的意義是建立在在線監(jiān)測技術(shù)在特高壓線路中的可行性基礎(chǔ)上的。特高壓線路在線監(jiān)測系統(tǒng)和在線監(jiān)測技術(shù)的實(shí)現(xiàn)有以下5個(gè)要求：（1）1000kV特高壓必須安裝在特高壓在線監(jiān)測系統(tǒng)中，但是有一個(gè)前提，即不要干擾電氣性能的可靠性。在此情況下，電氣性能的可靠性才能得到有效的保證。同時(shí)，1000kV特高壓交流線路的電暈要求才能得到滿足。（2）保證線路機(jī)械性能可靠。特高壓在線監(jiān)測系統(tǒng)中的設(shè)備一定要保證其一切正常，防止其對(duì)線路造成威脅，帶來危險(xiǎn)。（3）由于線路運(yùn)行人員要進(jìn)行高空作業(yè)，因此在特高壓在線監(jiān)測系統(tǒng)下進(jìn)行設(shè)備安裝一定要簡單、方便和可靠。（4）特高壓線路壓迫在穩(wěn)定的狀態(tài)下運(yùn)行，這樣才能抵御特高壓線路電磁場。同時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)惡劣天氣狀況時(shí)就可以不用連接外部電源進(jìn)行各種維修。（5）對(duì)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)行統(tǒng)一的，需要注意的是數(shù)據(jù)傳輸方式和存儲(chǔ)方式必須符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 應(yīng)用的范圍

如果想實(shí)現(xiàn)特高壓線路中應(yīng)用在線監(jiān)測技術(shù)的正常運(yùn)作，就需要依靠穩(wěn)定、安全的線路。同時(shí)，秉持突出重點(diǎn)和體現(xiàn)差距的原則，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行積累。在這個(gè)原則的指導(dǎo)下，6個(gè)在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用范圍需要注意：（1）重要交叉跨越上需要安裝覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)，這些系統(tǒng)同時(shí)需要和輸電線路視頻監(jiān)控裝置相互配合，只有這樣才能發(fā)揮作用。（2）微氣象區(qū)和微地形區(qū)需要配備導(dǎo)線風(fēng)偏和氣象設(shè)備，同時(shí)需要對(duì)風(fēng)偏數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和記錄。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)這些數(shù)據(jù)對(duì)氣象條件、運(yùn)行、設(shè)計(jì)等進(jìn)行全面的分析和研究。這樣就能增強(qiáng)高壓輸電線路對(duì)強(qiáng)風(fēng)的抵抗能力。（3）煤礦采動(dòng)的影響區(qū)內(nèi)需要配備桿塔傾斜監(jiān)測裝置，及時(shí)對(duì)桿塔傾斜的情況進(jìn)行監(jiān)測。通過這些措施可以對(duì)線路事故進(jìn)行監(jiān)測以及預(yù)防。（4）將微風(fēng)振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)安裝在大跨越線路上。（4）舞動(dòng)易發(fā)的區(qū)域需要安裝舞動(dòng)監(jiān)測裝置，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)線舞動(dòng)的曲線以及波數(shù)等進(jìn)行監(jiān)控和分析的目的。（6）一些重要跨越、大跨截止線路和特備偏遠(yuǎn)的區(qū)域需要安裝監(jiān)測裝置。這樣特殊地段的監(jiān)控就可以實(shí)現(xiàn)。

3 電力電纜運(yùn)行監(jiān)測技術(shù)

3.1 分布式光纖測溫技術(shù)

分布式光纖測溫技術(shù)的工作原理是：光在光纖中輸送時(shí)，在每一點(diǎn)上激光都會(huì)與光纖分子相互作用，進(jìn)而后向散射就會(huì)發(fā)生。后向散射既Rayleigh散射，又有Raman散射。分布式光纖測溫系統(tǒng)的構(gòu)成主要有：1臺(tái)主處理機(jī)，1臺(tái)當(dāng)?shù)乜刂齐娔X，1臺(tái)遠(yuǎn)端用戶控制電腦，1條或幾條傳感光纖。分布式光纖測溫被廣泛的使用在電力電纜全線中，可以實(shí)現(xiàn)全天候的實(shí)時(shí)測量。它能合理、合理調(diào)節(jié)電纜的載流量，有效的防止電纜及隧道發(fā)生火災(zāi)的發(fā)生。

3.2 局部放電量的測量

電場強(qiáng)度有時(shí)會(huì)超過絕緣介質(zhì)的耐電強(qiáng)度，該點(diǎn)的局部就會(huì)被擊穿，因此放電現(xiàn)象就會(huì)產(chǎn)生，這時(shí)就需要進(jìn)行局部放電量的測量，這樣就能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)電纜和附件中的缺點(diǎn)。局部放電量的測量局部放電量測量的接線原理及等價(jià)回路見圖1。

3.3 紅外熱成像技術(shù)監(jiān)測熱故障

根據(jù)輻射理論，只要物體的溫度高于絕對(duì)零度，無論什么時(shí)候，什么地點(diǎn)都會(huì)向外輻射紅外線，發(fā)射輻射能量。這些紅外線用人眼是看不見的。同樣，當(dāng)帶電電纜線路出現(xiàn)了熱故障，就會(huì)形成熱場，并且向外輻射能量。運(yùn)用紅外成像儀的光掃描系統(tǒng)，熱場可以被形象的反映在熒光屏上。從熱像圖中可以分析出熱場中的最高溫度點(diǎn)，這個(gè)最高溫度點(diǎn)即熱故障點(diǎn)。盡管電纜線路熱故障有很多種，但是可以被分為兩類，一類是接觸熱故障，另一類是絕緣材料固有缺陷以及變質(zhì)老化。

結(jié)語

用狀態(tài)監(jiān)測和運(yùn)行監(jiān)測可以及時(shí)了解和發(fā)現(xiàn)輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行故障，這樣就能將安全隱患消滅在萌芽之中，合理地使用設(shè)備，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

[1]陳維榮，宋永華，李逸，孫錦鑫.電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的概念及現(xiàn)狀田[J].電網(wǎng)技術(shù)，2000（24）.

[2]郭永利.電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)應(yīng)用[J].科技向?qū)В?012（27）.

[3]趙秀山，談克雄.在線監(jiān)測用電流傳感器的研究[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009（04）.