輸電線路事故診斷遠(yuǎn)程仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

汪勇

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)輸電線路事故遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)存在運(yùn)行能耗大、診斷精度低的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種新的輸電線路事故遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，硬件部分主要分為三層，分別為數(shù)據(jù)采集層、后臺(tái)服務(wù)器層以及命令交互顯示層。對(duì)于軟件部分，構(gòu)建了輸電線路事故與環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向時(shí)間等影響因素下事故診斷數(shù)學(xué)模型。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)運(yùn)行能耗比傳統(tǒng)輸電線路事故診斷系統(tǒng)低，且事故診斷精度更高，具有很好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：輸電線路；事故診斷；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；事故診斷

引言

近年來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程不斷深入，對(duì)電力供應(yīng)系統(tǒng)提出了更高的要求，盡管電網(wǎng)系統(tǒng)不斷完善和發(fā)展輸電線路的建設(shè)工程遍地開(kāi)花，但是由于輸電線路自身地理位置和自然環(huán)境以及人文環(huán)境的特殊性，線路搭建的支撐點(diǎn)多，覆蓋面廣，且多數(shù)電路暴露在野外，沒(méi)有任何遮擋措施，常年遭受雨雪冰雹的侵蝕，除此之外，人為因素造成的線路損壞、跳閘，甚至輸電事故的比例逐年增加，迫使電力系統(tǒng)管理部門(mén)不得不對(duì)外力破壞線路加大重視程度。隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展和完善，輸電線路的建設(shè)得到了長(zhǎng)足發(fā)展。但是，由于輸電線路所處地理位置和環(huán)境條件的特殊性，桿塔點(diǎn)多、面廣、線長(zhǎng)，終年暴露在野外，除了要遭受大風(fēng)、雷擊、暴雨、冰雪等自然災(zāi)害的侵襲外，人為因素、外力破壞引起的線路跳閘、線路被迫停電事故的概率呈上升趨勢(shì)，不能不引起我們的極大重視。特別是近年來(lái)新能源發(fā)電的發(fā)展，許多大型的發(fā)電設(shè)備的應(yīng)用極大程度上增加了輸電線路的維護(hù)保養(yǎng)的難度和風(fēng)險(xiǎn)，一些地區(qū)利用自然資源如風(fēng)能和太陽(yáng)能等一系列發(fā)電設(shè)施，這些設(shè)施的建設(shè)也給輸電線路的安全造成了一定的威脅，同時(shí)加大了人員維護(hù)的難度。因而，為了保障我國(guó)電力系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，分析輸電線路受到外力破壞的原因是非常有必要的，同時(shí)要積極地將這些破壞因素降低，才是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障。

1輸電線路事故遠(yuǎn)程診斷遠(yuǎn)程仿真系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1事故數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)模塊

（1）設(shè)備空間信息數(shù)據(jù)：該部分主要包含絕緣子懸掛位置桿塔、線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、導(dǎo)地線的連接方式、桿塔位置數(shù)據(jù)、導(dǎo)線相位變化情況等；（2）通道基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)：基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)主要包含線路覆蓋地區(qū)地名、電網(wǎng)所在地的地形地貌背景、交通道路路等各項(xiàng)數(shù)據(jù)，以及與輸電線路存在關(guān)聯(lián)的其他數(shù)據(jù)；（3）基礎(chǔ)臺(tái)賬數(shù)據(jù)：輸電線路主要由通道環(huán)境、導(dǎo)地線、絕緣子串、導(dǎo)線型號(hào)、接地裝置、附屬設(shè)施、金具、桿塔等基礎(chǔ)部件組成。根據(jù)線路及其部件的設(shè)備檔案數(shù)據(jù)包含絕緣子串形、桿塔型號(hào)、出廠日期、導(dǎo)線排列方式、絕緣子盤(pán)徑、金具型號(hào)、所屬工區(qū)、安裝位置、地線股數(shù)、電壓等級(jí)、投運(yùn)日期線路長(zhǎng)度、地線型號(hào)、導(dǎo)線分裂根數(shù)、絕緣子型號(hào)、架設(shè)方式等。

1.2存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)

而對(duì)于輸電線路事故遠(yuǎn)程診斷的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，該模塊使用OYR存儲(chǔ)器，其可以將輸電線路事故診斷的視頻、文字、音頻數(shù)據(jù)一同儲(chǔ)存。輸電線路事故診斷的存儲(chǔ)器內(nèi)部設(shè)有由數(shù)據(jù)通道34個(gè)，GJK出口23個(gè)，QCB出口28個(gè)，運(yùn)轉(zhuǎn)速度為960MHz。輸電線路事故診斷的存儲(chǔ)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由兩部分組成，該結(jié)構(gòu)的功能是程序處理和基本存儲(chǔ)?；敬鎯?chǔ)被分成三個(gè)區(qū)域，分別負(fù)責(zé)用戶端、HBV數(shù)據(jù)塊、和程序塊。存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)如下圖3所示。觀察圖3可知，該系統(tǒng)存儲(chǔ)器的最大功率不能超過(guò)15mW，這樣才會(huì)保障同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)部通道控制器和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)儲(chǔ)存各項(xiàng)數(shù)據(jù)。其中輸電線路事故遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的內(nèi)部通道控制器必須保證是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的4倍，提升存儲(chǔ)器的準(zhǔn)確度。

2輸電線路事故預(yù)防措施

2.1做好防冰準(zhǔn)備，及時(shí)除冰

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究得知，覆冰事故多發(fā)生在分水嶺以及有湖泊地帶，因此，在建設(shè)輸電線路時(shí)，應(yīng)繞開(kāi)這些地區(qū)，這也是目前最有效避免覆冰事故發(fā)生的辦法。對(duì)于那些難以繞開(kāi)的地區(qū)，在實(shí)際建設(shè)輸電線路時(shí)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦闻c氣候進(jìn)行設(shè)計(jì)，研究可能發(fā)生覆冰的機(jī)率，確保其具有極強(qiáng)的抗冰能力，從而防止電力設(shè)備與電氣設(shè)備受到損壞[3]。此外，還應(yīng)及時(shí)除冰?，F(xiàn)階段具有三十多種除冰方法，但總的歸結(jié)起來(lái)主要有三類(lèi)：①熱力除冰，這種除冰方式就是運(yùn)用熱源或輸電線自身的熱量融化覆蓋在輸電線路上的冰雪。這就需要相關(guān)工作人員提升線路電流，通過(guò)焦耳效應(yīng)完成加熱工作，如常見(jiàn)的負(fù)荷融冰和短路融冰就是典型代表。另外，還可以加熱電阻絲等對(duì)邊際電流進(jìn)行加；②機(jī)械除冰。這種除冰辦法通常需要人工作業(yè)將覆冰鏟除，典型代表有滑輪鏟刮；③自然脫冰。這樣除冰方法主要是依靠自熱風(fēng)力完成脫冰工作，具有簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)，但卻會(huì)極易發(fā)生輸電線跳躍情況，引發(fā)線路事故。

2.2建立健全防外力破壞保障制度

針對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段存在的外力破壞輸電線路的狀況，要切合實(shí)際地建立健全防外力破壞保障制度體系，成立防外破組織機(jī)構(gòu)，明確各級(jí)部門(mén)職責(zé)、規(guī)范電力設(shè)施防外力破壞工作，增強(qiáng)廣大干部職工的責(zé)任感和參與意識(shí)，動(dòng)員社會(huì)各界力量，形成群防群治氛圍，嚴(yán)密防范和有效處置故障或事故，使桿塔保護(hù)可控、在控，確保電網(wǎng)安全，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)積極發(fā)揮群眾力量，群眾監(jiān)督，從自身做起，保護(hù)輸電線路的穩(wěn)定安全，使得經(jīng)濟(jì)建設(shè)能夠快速有條不紊地進(jìn)行。

2.3加強(qiáng)電力安全的宣傳教育工作

為了維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、輸電線路的安全，防止電力設(shè)施外力破壞，僅靠運(yùn)行和管理部門(mén)是無(wú)法達(dá)到效果的，必須依靠人民群眾的力量，讓基層人民了解輸電安全的重要性以及外力破壞對(duì)經(jīng)濟(jì)和人身傷害的嚴(yán)重性，電力系統(tǒng)管理部門(mén)可以通過(guò)現(xiàn)有的宣傳手段和宣傳渠道對(duì)防外力破壞的重要性進(jìn)行重點(diǎn)宣傳，在易發(fā)生事故的地方懸掛標(biāo)語(yǔ)和警示牌，防止事故的發(fā)生。

2.4做好防舞工作

要做好輸電線路的防舞工作，應(yīng)從三方面進(jìn)行。①做好避舞工作。由于線路舞動(dòng)通常發(fā)生在覆冰以后且風(fēng)力較大地區(qū)，因此在選擇輸電線路建設(shè)地址時(shí)，應(yīng)避免在冬季多風(fēng)地點(diǎn)和山谷等地方進(jìn)行，對(duì)于線路走向，應(yīng)順應(yīng)冬季主導(dǎo)風(fēng)向，盡量減少線路舞動(dòng)。②抗舞工作。抗舞工作不應(yīng)在線路舞動(dòng)以后再進(jìn)行，應(yīng)不斷提升輸電線路的電氣能力與機(jī)械能力強(qiáng)化抗舞功能，如在實(shí)際工作中，可以適當(dāng)?shù)脑黾訔U塔高度使桿塔具有良好的舞動(dòng)能力，或提升金具耐性，這樣即便發(fā)生了線路舞動(dòng)情況也不會(huì)出現(xiàn)損害或松動(dòng)情況。③抑制舞動(dòng)。要做好抑制舞動(dòng)工作，應(yīng)結(jié)合防舞機(jī)理完成工作，增設(shè)抑制舞動(dòng)裝置。如轉(zhuǎn)變輸電線路性能，失諧舞就是其典型代表?；蛱嵘旊娋€路系統(tǒng)完成抑制舞動(dòng)，典型代表有自阻尼線路。這樣都是有效防止線路舞動(dòng)的主要方式。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上研究得知，我國(guó)輸電線路覆冰事故在近年來(lái)頻繁發(fā)生，給我國(guó)人民與經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失，因此，一定要改變這種情況，減少覆冰危害，確保人們與國(guó)家利益。針對(duì)這一問(wèn)題，本文結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況給出了一些良性建議，一些措施最根本要點(diǎn)應(yīng)是預(yù)防，只有這樣才能有效減少覆冰事故的影響。電力企業(yè)在建設(shè)輸電線路時(shí)一定要做好選址工作，不再覆冰事故易發(fā)區(qū)進(jìn)行輸電線路建設(shè)。一旦發(fā)生覆冰情況及時(shí)采取有效措施加以解決，防止輸電線路受損，盡最大能力將損失降到最小。

參考文獻(xiàn)

[1]丁祖善，馬輝，張永，等.淺談防止輸電線路外力破壞事故的對(duì)策[J].電力安全技術(shù)，2014，16（12）：50-52.

[2]廖敏敏，陳偉.通信光纜線路中故障點(diǎn)的定位與檢測(cè)[J].光通信研究，2015，41（1）：26-27.

[3]肖波，張顯，王西偉，等.基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位研究[J].儀表技術(shù)與傳感器，2014（3）：65-67

（作者單位：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司機(jī)巡作業(yè)中心）