智能輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置可靠性分析

潘　凌，王　濤，陸宇航，胡玉梅，秦　歡

（1.國網(wǎng)新源控股有限公司技術(shù)中心，北京100161；2.國網(wǎng)錦州供電公司，遼寧錦州121000；3.國網(wǎng)北京市電力公司，北京100072）

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智能輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置可靠性分析

潘凌1，王濤2，陸宇航3，胡玉梅1，秦歡3

（1.國網(wǎng)新源控股有限公司技術(shù)中心，北京100161；2.國網(wǎng)錦州供電公司，遼寧錦州121000；3.國網(wǎng)北京市電力公司，北京100072）

摘要：介紹了目前智能輸電線路采用的狀態(tài)監(jiān)測裝置運行現(xiàn)狀，并對導(dǎo)線溫度、弧垂、覆冰和微氣象、防外力破壞視頻、絕緣子污穢度、桿塔傾斜、風(fēng)偏等輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置可靠性進行了研究分析，提出了有效的可靠性提升措施，最后對狀態(tài)監(jiān)測裝置發(fā)展方向進行了分析和展望。

關(guān)鍵詞：輸電線路；狀態(tài)監(jiān)測裝置；可靠性

0　前言

近年來，中國大力開展堅強的智能電網(wǎng)建設(shè)，圍繞智能電網(wǎng)推動能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，不斷提高能源利用效率，促進能源生產(chǎn)和消費方式的變革。抽水蓄能具有運行方式靈活和反應(yīng)快速的特點，是建設(shè)智能電網(wǎng)、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的最成熟、最經(jīng)濟的大規(guī)模儲能工具，為特高壓遠(yuǎn)距離輸電保駕護航，是智能電網(wǎng)的有機組成部分。智能輸電線路也是智能電網(wǎng)的重要組成部分，以先進材料、靈活調(diào)控和信息通信為支撐，綜合應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測、安全預(yù)警、動態(tài)增容等技術(shù)，具有安全可靠、信息融合、靈活高效、節(jié)能環(huán)保等特征。狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)是智能輸電線路重要基礎(chǔ)，能實現(xiàn)對輸電線路運行狀態(tài)的實時感知、監(jiān)視預(yù)警等功能，在輸電線路上得到大量應(yīng)用，但過去由于缺乏統(tǒng)一完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測體系，狀態(tài)監(jiān)測裝置的質(zhì)量參差不齊，運行安全性、可靠性、準(zhǔn)確性得不到保證，不能真實有效的反映輸電線路實際運行狀況，一旦裝置誤報或者損壞，還會增加生產(chǎn)人員的運行維護工作量，提升狀態(tài)監(jiān)測裝置的可靠性是智能輸電線路的重要研究方向。

1　輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置現(xiàn)狀

目前國家電網(wǎng)公司在運的主要輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置有圖像/視頻、微氣象、等值覆冰厚度、桿塔傾斜、絕緣子污穢度、導(dǎo)線溫度、弧垂、振動、舞動、風(fēng)偏等，具備了數(shù)據(jù)展示、告警、分析等基本功能。狀態(tài)監(jiān)測裝置已在系統(tǒng)110 kV以上交直流線路中得到了大量的應(yīng)用，包括特高壓交、直流線路。截至2013年7月底，輸電線路在線監(jiān)測裝置接入主站數(shù)10 000余套，實時接入裝置7 000多套，覆蓋線路數(shù)4 000條。從接入主站系統(tǒng)的在線監(jiān)測裝置種類來看，圖像監(jiān)測占35 %；視頻監(jiān)測占13 %；微氣象監(jiān)測占22 %；等值覆冰厚度監(jiān)測占9 %；發(fā)現(xiàn)220 kV及以上輸電線路嚴(yán)重和危急缺陷300余次。狀態(tài)監(jiān)測裝置由于長期暴露在自然環(huán)境中，在可靠性、使用壽命、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性方面與運行需求還存在較大差距，在通訊鏈路、電源選型等方面存在薄弱環(huán)節(jié)，平均無故障時間僅為1年左右，在低溫、覆冰等極端天氣下難以有效發(fā)揮作用，與一次設(shè)備長壽命、高可靠性相比，監(jiān)測裝置運維矛盾十分突出，尚不能支撐大檢修體系建設(shè)的需要。

1.1微氣象監(jiān)測

對33套微氣象監(jiān)測裝置進行分析，其中浙江10套、湖北9套、河南8套、四川4套、寧夏2套，電壓等級覆蓋了交流1 000 kV、500 kV、330 kV、220 kV及直流±800 kV、±660 kV、±500 kV，接入率為99.47%、數(shù)據(jù)丟失率為3.58%、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為94.58%。

微氣象監(jiān)測裝置主要采集線路安裝點附近的氣溫、降雨量、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓等氣象單元，可為線路設(shè)計提供線路走廊局部區(qū)域歷史氣象數(shù)據(jù)，可為線路故障跳閘原因的分析提供數(shù)據(jù)支持，是生產(chǎn)實際所需要的。尤其對處于覆冰區(qū)線路，通過溫度和濕度監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷線路是否具備覆冰條件具有重要作用，且目前技術(shù)已逐漸成熟，建議在覆冰區(qū)線路和微氣象區(qū)域繼續(xù)擴大使用，但微氣象監(jiān)測中對降雨量、降水強度等的監(jiān)測需求沒有溫濕度監(jiān)測高，且易受污穢、覆蓋物、覆冰等野外環(huán)境的影響，難以準(zhǔn)確測量，且無法開展數(shù)據(jù)比對。

1.2等值覆冰厚度監(jiān)測

對30套等值覆冰厚度監(jiān)測裝置進行分析，其中安徽10套、河南8套、湖北7套、四川3套、浙江2套，電壓等級覆蓋了交流1 000 kV、500 kV、220 kV、110kV及直流±800kV、±500kV，接入率為98.21%、數(shù)據(jù)丟失率為2.05 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為89.75 %。

等值覆冰厚度監(jiān)測裝置的基本原理是采用拉力傳感器取代球頭掛環(huán)，來測量綜合懸掛載荷，再通過覆冰數(shù)學(xué)模型計算，并考慮無冰時的風(fēng)荷載、覆冰時的風(fēng)荷載，得到估算的標(biāo)準(zhǔn)覆冰厚度或近似冰密覆冰厚度?？紤]到裝置在計算覆冰厚度的過程中桿塔檔距等基礎(chǔ)信息的準(zhǔn)確性、拉力傳感器精度、風(fēng)速傳感器精度以及傾角傳感器精度對結(jié)果均有較大影響，其計算過程中的不可控量較多，整個覆冰厚度的計算都是考慮理想的均勻覆蓋在導(dǎo)線表面，覆冰的物理參數(shù)也均是理想考慮，與線路實際運行情況多有不同，計算模型需進一步驗證和優(yōu)化。等值覆冰厚度監(jiān)測裝置通過率僅為50 %，體現(xiàn)在拉力傳感器和角度傳感器的準(zhǔn)確度未達到要求，

1.3桿塔傾斜監(jiān)測

對30套桿塔傾斜監(jiān)測裝置進行分析，其中山西10套、浙江6套、河南5套、湖北5套、寧夏2套、陜西2套，電壓等級覆蓋了交流1000 kV、500 kV、220 kV、110 kV及直流±800 kV、±660 kV、±500 kV，接入率為99.51 %、數(shù)據(jù)丟失率為2.91 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為83.80 %。

桿塔傾斜監(jiān)測裝置主要采集線路安裝點桿塔的縱向和橫向傾斜角度，通過這些數(shù)據(jù)判斷桿塔的傾斜狀況，有助于運維單位實時進行分析，了解線路桿塔的實時情況，尤其對于采空區(qū)、易滑坡區(qū)段的桿塔，符合生產(chǎn)實際所需要，但目前成熟度尚有所欠缺。

1.4視頻監(jiān)測

對31套視頻監(jiān)測裝置進行分析，其中安徽10套、湖北10套、寧夏9套、河南2套，電壓等級覆蓋了交流500 kV、110 kV及直流±800 kV、±660 kV、 ±500kV，接入率為94.99 %、數(shù)據(jù)丟失率為7.62 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為94.75 %。

視頻監(jiān)測裝置主要通過各類攝像頭在不同的預(yù)置位對線路環(huán)境進行視頻/拍照，并將視頻和圖片上傳到輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其工作原理相對簡單直接?？捎^察線路及塔下情況，對線路的防外破，防山火，導(dǎo)線覆冰、舞動以及通道樹木易生長地段監(jiān)測有較好的監(jiān)視效果。但也存在裝置耗電量較大、公網(wǎng)通信費用高，受帶寬影響無法長時間高清晰瀏覽等問題，目前主要采取的節(jié)電策略是裝置正常情況下處于休眠狀態(tài)，需要觀看視頻時對裝置進行喚醒操作，以節(jié)省裝置耗電量；視頻裝置接入需采用OPGW光纜地線接入系統(tǒng)，以滿足視頻的帶寬和安全接入要求。

1.5圖像監(jiān)測

對22套圖像監(jiān)測裝置進行分析，其中浙江10套、河南7套、湖北4套、安徽1套，電壓等級覆蓋了交流1 000 kV、500 kV、220 kV及直流±800 kV、±500 kV，接入率為95.74 %、數(shù)據(jù)丟失率為7.31 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為94.53 %。

圖像監(jiān)測裝置主要拍攝線路安裝點附近的實時信息，通過這些數(shù)據(jù)量的采集，有助于運維單位第一時間了解線路桿塔通道附件的實時情況，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，避免安全事件發(fā)生，具有視頻監(jiān)測同等作用又可降低網(wǎng)絡(luò)帶寬要求，對于外力破壞、施工建房、樹木生長等更有明顯優(yōu)勢，圖像監(jiān)測技術(shù)已逐漸成熟。

1.6導(dǎo)線溫度監(jiān)測

對21套導(dǎo)線溫度監(jiān)測裝置進行分析，其中浙江12套、湖北5套、寧夏3套、河南1套，電壓等級覆蓋了交流1 000 kV、500 kV、220 kV、110 kV及直流±800 kV、±500 kV，接入率為98.12 %、數(shù)據(jù)丟失率為4.35 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為97.84 %。

導(dǎo)線測溫裝置主要采集安裝桿塔導(dǎo)線的實時溫度，掌握線路運行情況及導(dǎo)線溫度，可為線路動態(tài)增容提供判據(jù)，具有一定應(yīng)用價值，目前技術(shù)較為成熟。

1.7風(fēng)偏監(jiān)測

對21套風(fēng)偏監(jiān)測裝置進行分析，其中浙江11套、寧夏5套、湖北5套，電壓等級覆蓋了交流500kV、330 kV、220 kV及直流±500 kV，接入率為96.67 %、數(shù)據(jù)丟失率為5.43 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為96.52 %。

導(dǎo)線風(fēng)偏監(jiān)測裝置主要采集安裝桿塔絕緣串、跳線的偏斜角，可監(jiān)測大風(fēng)等異常天氣時的導(dǎo)線偏移量，其監(jiān)測值對導(dǎo)線閃絡(luò)等故障的分析有一定作用。

1.8微風(fēng)振動監(jiān)測

對15套微風(fēng)振動監(jiān)測裝置進行分析，其中浙江6套、湖北5套、安徽3套、河南1套，電壓等級覆蓋了交流1 000 kV、500 kV及直流±800 kV、±500 kV，接入率為98.41 %、數(shù)據(jù)丟失率為6.24 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為95.14 %。

微風(fēng)振動裝置主要通過彎曲振幅法等方法測量導(dǎo)地線在線夾出口89 mm處的動彎應(yīng)變，主要用于跨越江河的大跨越或有過較大振動的大檔距線路，對于判斷導(dǎo)線線間閃絡(luò)、線間鞭擊、導(dǎo)線斷股等運行事件有較好的作用，但裝置傳感器是安裝在導(dǎo)線上，安裝和檢修維護均需結(jié)合線路停電進行，協(xié)調(diào)難度較大。

1.9舞動監(jiān)測

對8套導(dǎo)線舞動測裝置進行分析，其中湖北5套、冀北3套，電壓等級為交流500kV、直流±800kV，接入率為76.50 %、數(shù)據(jù)丟失率為8.91 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為97.77 %。

導(dǎo)線舞動在線監(jiān)測裝置主要作用就是實時檢測導(dǎo)線在垂直向及水平向的振動，包括振幅及振頻、波峰及波谷。該裝置由信息采集模塊、單片機、射頻通信模塊構(gòu)成，信息采集模塊利用三維加速度傳感器配合陀螺儀拾取導(dǎo)線橫向舞動的軌跡，得到Z向（水平向）振幅及頻率，Y向（垂直向）振幅及頻率。單片機對采集的舞動數(shù)據(jù)進行處理，并通過射頻模塊用短距離無線的方式將數(shù)據(jù)傳送給桿塔的子站，然后通過GPRS傳至后臺系統(tǒng)。從原理上看，舞動監(jiān)測裝置能夠反映運行線路導(dǎo)線的舞動情況，有效預(yù)警線路舞動，可減少人員現(xiàn)場巡檢的工作。

1.10導(dǎo)線弧垂監(jiān)測

對7套導(dǎo)線弧垂監(jiān)測裝置進行分析，其中浙江6套、寧夏1套，電壓等級為直流±660 kV、±500 kV，接入率為95.24 %、數(shù)據(jù)丟失率為1.23 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為85.71 %。

湯翠是第二天下午返回來的。院子平了，碎磚碎瓦也都被推走了，南菜已經(jīng)天翻地覆了，過了今天，南菜恐怕只能在照片中看到了。幾臺鏟掘機還在工作，它們在破壞，也在建設(shè)。鏟掘機們張開巨大的鐵手，毫不費勁地插入堅硬的土地里。湯翠沒想到，新翻上來的土呈紅褐色，像人的血。湯翠暈血，趕緊閉上眼。

導(dǎo)線弧垂在線監(jiān)測裝置主要是實時監(jiān)測導(dǎo)線的弧垂變化情況，主要用于線路交叉跨越區(qū)域、動態(tài)增容等實時監(jiān)測，保證線路的安全距離。但是由于是間接測量方法，弧垂的計算模型需要線路檔距、高差、導(dǎo)線型號等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，計算過程中的不可控量較多，整個弧垂的計算模型和相關(guān)參數(shù)需進一步驗證和優(yōu)化。

1.11污穢度監(jiān)測

對2套污穢度監(jiān)測裝置進行分析，其中湖北1套、山西1套，電壓等級為交流1 000 kV，接入率為100.00 %、數(shù)據(jù)丟失率為4.84 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為91.25 %。

絕緣子污穢度監(jiān)測主要通過鹽密、灰密、氣溫、相對濕度等狀態(tài)量的監(jiān)測，便于運行人員實時了解線路周邊環(huán)境，實用性較強，符合生產(chǎn)實際需要，但是成熟度不高。

2　狀態(tài)監(jiān)測裝置可靠性存在問題分析

通過對國網(wǎng)公司輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置應(yīng)用情況的分析，目前在標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、生產(chǎn)制造工藝、關(guān)鍵部件檢測等方面還存在問題，造成裝置可靠性無法滿足運維需求。

2.1標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)方面

（1）部分裝置技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完善。在線監(jiān)測裝置現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系中，在供電電源檢測、各類裝置專用檢測、通訊鏈路調(diào)試等方面存在標(biāo)準(zhǔn)缺失情況，相關(guān)工作無章可循。

（2）安裝調(diào)試、驗收、運維管理等環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)缺失嚴(yán)重。各地區(qū)在安裝調(diào)試過程管控、裝置驗收項目、驗收標(biāo)準(zhǔn)、驗收方式以及裝置運維管理上存在較大差異，部分地區(qū)相關(guān)工作隨意性較大。數(shù)據(jù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)有待進一步完善。

（3）主站系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)存在缺失情況，主站系統(tǒng)存在功能單一、高級分析功能缺失、數(shù)據(jù)匯總分析功能無法適應(yīng)海量數(shù)據(jù)分析需求、數(shù)據(jù)對比分析能力有限等情況，與實際設(shè)備監(jiān)控需求存在差距。

（1）部分產(chǎn)品設(shè)計選型不當(dāng)。

部分裝置硬件設(shè)計不合理，裝置內(nèi)部功耗過大，影響裝置運行穩(wěn)定；部分裝置內(nèi)部電路板安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計不良，導(dǎo)致線路板安裝后產(chǎn)生彎曲應(yīng)力后失效。蓄電池選型錯誤，在惡劣運行環(huán)境下，多種類型蓄電池性能下降明顯，無法滿足實際運行需求。此外，部分產(chǎn)品缺乏科學(xué)完善的充放電控制策略，不能科學(xué)有效的使用蓄電池，導(dǎo)致蓄電池性能無法發(fā)揮到最佳效用。部分裝置接口防護能力設(shè)計考慮不周，易出現(xiàn)過電壓引起電容燒壞，在接頭設(shè)計時多個端子選用相同型號，安裝過程易出現(xiàn)錯位安裝。防潮設(shè)計不當(dāng)，密封處理不好，使裝置性能受到影響，如電路板的防潮濕處理不當(dāng)，會引起內(nèi)部銅皮的腐蝕。早期的裝置不具備遠(yuǎn)程調(diào)試和軟件故障分析及故障報警的功能，裝置的運行狀態(tài)未知，不利于對裝置運行情況的掌握以及裝置的持續(xù)優(yōu)化升級。部分圖像視頻監(jiān)測裝置密封不好，水汽、昆蟲等進入前端攝像頭內(nèi)部情況時有發(fā)生，導(dǎo)致攝像機部件失效或所拍攝的圖片模糊；此外，部分裝置防電磁干擾的設(shè)計不足，圖像出現(xiàn)條紋、圖像不清楚的情況，云臺誤動作情況偶爾發(fā)生。部分微氣象監(jiān)測裝置強度設(shè)計不足，采用傳統(tǒng)機械式風(fēng)速風(fēng)向傳感器的尾翼和風(fēng)杯在強風(fēng)天氣下被吹斷。在長期運行中，易產(chǎn)生積污、銹蝕造成卡滯等問題，導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)失真。

（2）生產(chǎn)工業(yè)化程度低。

部分生產(chǎn)廠家缺少必要的批量化、標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模與能力，仍采用手工作坊式加工，裝置運行穩(wěn)定性較差。對裝置的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、小型化的設(shè)計工作進展較慢。機箱內(nèi)部端子采用的接插式組件固定不良，曾出現(xiàn)過端子排脫出以及個別端子接線脫落，導(dǎo)致現(xiàn)場調(diào)試時發(fā)現(xiàn)裝置不正常工作的情況。

（3）組件選材不合理。

部分生產(chǎn)廠家選擇的機箱和緊固件及接口件等部件質(zhì)量差，緊固不嚴(yán)，致使接頭在應(yīng)用過程中脫落；部分部件在惡劣運行環(huán)境下出現(xiàn)銹蝕；在野外紫外線輻射下，部分裝置選用的防護部件及外接電纜容易出現(xiàn)老化裸露現(xiàn)象。在電纜的選型方面對抗拉強度沒有進行充分的考慮，裝置安裝過程中出現(xiàn)斷線現(xiàn)象。部分生產(chǎn)廠家提供的太陽能組件輸出功率變化大，與蓄電池的匹配程度較低。部分生產(chǎn)廠家所選用熱敏電阻型式的傳感器用于監(jiān)測導(dǎo)線溫度，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的測量范圍內(nèi)的測量精度。

（4）零部件和裝置檢測不足。

部分生產(chǎn)廠家缺少必要的來料檢驗和出廠檢驗設(shè)備，在產(chǎn)品樣機研發(fā)階段對各元器件性能參數(shù)沒有深入研究與測試，驗證性試驗的種類和數(shù)量還不能滿足可靠性設(shè)計要求，如對等值覆冰厚度監(jiān)測用拉力傳感器未進行必要的校零，導(dǎo)致所測得的拉力數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真；此外，當(dāng)工程項目實施較多時，存在裝置整體運行測試時間短、測試時間不充分的情況。生產(chǎn)廠家來料檢驗和出廠檢測指標(biāo)體系及管理規(guī)程尚不健全，造成供貨質(zhì)量、供貨周期上無法滿足生產(chǎn)進度要求，普遍存在供貨周期長、產(chǎn)品質(zhì)量存在問題。部分生產(chǎn)廠家選用的元器件的供應(yīng)商更換比較頻繁，使得元器件的貨源渠道不穩(wěn)定，外委加工電路板時常發(fā)生虛焊、錯位等質(zhì)量問題。

2.3產(chǎn)品到貨檢測環(huán)節(jié)

未建立完善的到貨檢驗體系。目前，多數(shù)網(wǎng)省公司裝置檢驗?zāi)芰ㄔO(shè)存在不同程度滯后，無法開展裝置安裝前性能檢測與裝置抽檢，再加上部分生產(chǎn)廠家缺少必要的裝置檢測手段，導(dǎo)致裝置在安裝后及裝置運行中出現(xiàn)故障概率較大。

2.4安裝調(diào)試與驗收環(huán)節(jié)

（1）安裝調(diào)試與驗收不規(guī)范。各廠家的裝置安裝調(diào)試差異性較大，部分生產(chǎn)廠家提供的裝置安裝等材料無法指導(dǎo)現(xiàn)場安裝工作，安裝前現(xiàn)場施工人員的培訓(xùn)以及指導(dǎo)不到位，造成安裝裝置不規(guī)范，使得裝置運維存在安全隱患，如線上傳感器安裝緊固件復(fù)雜，不便于安裝操作；裝置安裝過程中安全性考慮不足，裝置吊裝時會與鐵塔發(fā)生碰撞，易造成裝置損壞；各地區(qū)對驗收周期、驗收項目與驗收標(biāo)準(zhǔn)選擇不一。

（2）通訊鏈路質(zhì)量對裝置穩(wěn)定運行影響較大。裝置受各電信廠商未移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域影響較大，偏遠(yuǎn)山區(qū)信號強度不能滿足數(shù)據(jù)通訊需求，信號強度弱、誤碼率高、通信速率低等現(xiàn)象時有發(fā)生。此外，移動通訊運營商在辦理內(nèi)網(wǎng)卡時常出現(xiàn)IP綁定不正確、APN未正確設(shè)置等情況，由于缺少檢驗手段，對項目實施進度有較大影響。

（3）前端監(jiān)測裝置與CMA裝置生產(chǎn)廠家設(shè)備供應(yīng)存在不匹配現(xiàn)象。部分CMA設(shè)備生產(chǎn)廠家在設(shè)備供貨、加密芯片ID號碼確定等方面無法與裝置供貨時間匹配，影響整體工程進度。

2.5運行維護環(huán)節(jié)

在線監(jiān)測裝置運維工作量大，涉及專業(yè)眾多，專業(yè)性強，目前，部分單位尚未明確劃分在線監(jiān)測裝置的運行維護職責(zé)和制定運維管理制度，缺乏專門監(jiān)測裝置運維隊伍和必要的運行維護能力。

2.6數(shù)據(jù)應(yīng)用環(huán)節(jié)

各地區(qū)對監(jiān)測裝置通訊規(guī)約理解差異較大，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、模型的計算方法選擇不同。同時主站系統(tǒng)功能有待進一步完善，主站系統(tǒng)尚未具備參數(shù)配置協(xié)議、報警參數(shù)配置協(xié)議、遠(yuǎn)程升級協(xié)議等功能，裝置遠(yuǎn)程軟件升級無法實現(xiàn)，功能有待進一步完善。

3　狀態(tài)監(jiān)測裝置可靠性提升措施

3.1通用提升措施

（1）電源系統(tǒng)：從電池選型、功耗管理、電源控制、溫度保護4個方面對供電系統(tǒng)進行可靠性提升。為提高供電可靠性，應(yīng)使用大容量蓄電池，并采用雙路備份供電模式。電源系統(tǒng)宜單獨設(shè)計，方便主控箱與電池箱的安裝與維護，根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境，配置不同類型和容量的電池保證供電的可靠性；最大限度降低系統(tǒng)功耗；選取智能型充放電控制器對電源的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)控，掌握電源的充放電狀態(tài)、電池電量等信息，進行科學(xué)的電源管理；針對不同的應(yīng)用環(huán)境，設(shè)計保溫機箱，保證機箱內(nèi)處于合適的溫度，提高電池的充放電性能。

（2）核心主控制器：核心主控制器就是在線監(jiān)測主機，內(nèi)部完成數(shù)據(jù)的采集、處理和數(shù)據(jù)上送等功能，是保證輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置工作可靠性的另外一個重要單元。主要的改進措施有：硬件功能單元應(yīng)采用模塊化設(shè)計；采用高性能芯片，使CPU運行效率更高，內(nèi)部連線進行簡化，降低靜態(tài)消耗電流；采用工業(yè)級或軍品級的元器件，加強傳感器抗干擾設(shè)計；提升通訊及數(shù)據(jù)傳輸能力。

（3）提升軟件的可靠性，從需求分析、前期設(shè)計到最后的測試，嚴(yán)格按照軟件工程的流程，提高程序的可靠性、接口規(guī)范性及代碼編寫效率，減少設(shè)備生產(chǎn)測試的復(fù)雜性，對所有數(shù)據(jù)都進行有效性檢查，對一般數(shù)據(jù)進行雙備份，對重要數(shù)據(jù)進行四備份，每次軟件版本升級都不會破壞原有的數(shù)據(jù)；提高代碼的可讀性、可移植性和軟件的質(zhì)量，軟件模塊的分類清晰，相互之間獨立性強，耦合度低，方便后期的軟件維護、移植和升級。

（4）添加防雷模塊、系統(tǒng)監(jiān)控模塊，充分提升產(chǎn)品可靠性。防雷模塊能有效地提高產(chǎn)品電磁兼容防護水平，在強干擾環(huán)境下提升產(chǎn)品防護水平。系統(tǒng)監(jiān)控模塊完全獨立于主控電路，對主控電路進行實時監(jiān)控，當(dāng)主控電路出現(xiàn)異常時對其進行恢復(fù)操作。

此外，還應(yīng)提高裝置抗電磁干擾能力和防護水平，對監(jiān)測裝置機箱、外部線纜、數(shù)據(jù)集中器、硬件接口進行優(yōu)化設(shè)計，提升設(shè)備的抗干擾能力，并進一步增強防水和防銹性能。

3.2專用提升措施

（1）微風(fēng)振動監(jiān)測可靠性提升措施。對于測量原理為加速度法的微風(fēng)振動傳感器，由于線路發(fā)生微風(fēng)振動時，導(dǎo)線和線夾還存在一個絕對值上的振動或者晃動，所以此方法采集不到導(dǎo)地線在線夾出口89 mm的相對振動位移?？刹捎脩冶哿悍y量微風(fēng)振動，此方法技術(shù)原理簡單、成熟，是國際上測量微風(fēng)振動的主流方法。

（2）風(fēng)偏角度測量傳感器不應(yīng)采用中值標(biāo)定法，其測量誤差較大；應(yīng)提高角度傳感器的采集精度，改良風(fēng)偏的標(biāo)定方法，提高風(fēng)偏監(jiān)測裝置的測量精度。

（3）微氣象監(jiān)測質(zhì)量提升措施。微氣象監(jiān)測裝置中的風(fēng)速風(fēng)向傳感器不應(yīng)采用機械式風(fēng)速風(fēng)向傳感器。機械式傳感器長時間工作后，軸承中的潤滑油會老化，所以長時間工作后，風(fēng)速測量的準(zhǔn)確度會下降，而且機械式傳感器容易結(jié)冰，風(fēng)杯會轉(zhuǎn)不動。為提高可靠性，宜采用沒有機械結(jié)構(gòu)的超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器。

（4）等值覆冰厚度監(jiān)測質(zhì)量提升措施。覆冰傳感器要開展拉力傾角總線器優(yōu)化設(shè)計，提高傳感器的獨立性和可靠性，采用航空插頭，加強接口防護。

覆冰模型中，應(yīng)全面考慮風(fēng)載的影響，對裝置的監(jiān)測模型進行優(yōu)化，即當(dāng)覆冰厚度達到一定程度后，考慮風(fēng)載的影響，嵌入導(dǎo)線覆冰生長預(yù)警模型。

（5）導(dǎo)線溫度監(jiān)測質(zhì)量提升措施。針對現(xiàn)場實際情況，對導(dǎo)線溫度監(jiān)測裝置中溫度傳感器進行優(yōu)化，傳感器由熱敏電阻改為鉑電阻，提高監(jiān)測裝置的測量范圍、精度。

（6）視頻與圖像監(jiān)測主要應(yīng)提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

（7）桿塔傾斜監(jiān)測應(yīng)提高精度、數(shù)據(jù)處理能力和增強穩(wěn)定性，降低功耗，采用高精度帶處理芯片的雙軸傾角傳感器。

4　結(jié)論與展望

輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置需要繼續(xù)提高可靠性，規(guī)范裝置設(shè)計與選型，修訂完善在線監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)體系，在海量數(shù)據(jù)處理、匯總分析、故障診斷、智能評估等方面深化狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)用研究，提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和分析利用水平，完善主站系統(tǒng)功能，優(yōu)化裝置告警閾值與策略，提升輸電線路智能化水平。

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作者簡介：潘凌（1975-），女，高級工程師，從事電力系統(tǒng)技術(shù)監(jiān)督管理工作。

收稿日期：2016-01-25

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.04.014

中圖分類號：TM73

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-5387（2016）04-0041-05