架空輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)探索

王博楠

（大慶油田第五采油廠，黑龍江 大慶 163000）

電力系統(tǒng)中的輸電線路實(shí)際分布較為廣泛，也是對(duì)整個(gè)電能輸送產(chǎn)生影響較大的電力設(shè)備，我國大部分輸電線路在實(shí)際使用中都采用架空線路形式，這就表明架空輸電線路長(zhǎng)度最長(zhǎng)、分布范圍最廣泛、運(yùn)行環(huán)境最復(fù)雜、所處環(huán)境最惡劣。但電力系統(tǒng)在長(zhǎng)期發(fā)展過程中，除了進(jìn)行一定的巡查之外，還需要進(jìn)行定期性維護(hù)，架空輸電線路長(zhǎng)期以來的管控和監(jiān)督力度較弱。架空輸電線路長(zhǎng)期復(fù)雜運(yùn)行、動(dòng)植物及人物破壞等突發(fā)情況對(duì)架空輸電線路使用壽命造成極大威脅，這類問題的出現(xiàn)使得輸電線路實(shí)際受力情況及絕緣能力逐漸下降，若遇到強(qiáng)大的外力破壞或是惡劣天氣影響，則會(huì)導(dǎo)致短路故障或是斷路故障問題的出現(xiàn)。近年來，隨著我國電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)新興技術(shù)的使用，電力系統(tǒng)整體檢測(cè)水平已經(jīng)獲得了非常大的提升，但是，輸電線路實(shí)際監(jiān)測(cè)水平進(jìn)步非常緩慢。本文將此作為基本要素，對(duì)架空輸電線路狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中所能取得的效果進(jìn)行分析。

1 架空輸電線路檢測(cè)現(xiàn)狀

電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的輸電線路是一項(xiàng)基礎(chǔ)要素，輸電線路基本狀態(tài)對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性有著非常關(guān)鍵的作用。近年來，變電設(shè)備檢測(cè)技術(shù)不斷完善，設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)也趨于成熟化，但輸電線路在我國電力行業(yè)中仍采用粗放型管理方式，很難應(yīng)對(duì)社會(huì)快速發(fā)展?fàn)顟B(tài)下的供電量日益提高的基本需求，更不能滿足智能電網(wǎng)實(shí)際發(fā)展需求。導(dǎo)線是整個(gè)智能電網(wǎng)穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)之一，是電能進(jìn)行穩(wěn)定傳輸?shù)暮诵牟考瑢?dǎo)線運(yùn)行狀態(tài)是否良好能夠決定線路整體運(yùn)行是否安全，所以需要加強(qiáng)對(duì)導(dǎo)線狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。

從目前發(fā)展情況進(jìn)行分析，架空輸電線路所采用的最常用監(jiān)測(cè)方式為人工監(jiān)視及人工巡視方式，人工監(jiān)測(cè)及人工巡視方式需要大量人力資源及物力資源，并且消耗時(shí)間較長(zhǎng)，獲得結(jié)果誤差較大。人工方式需要的巡視周期比較長(zhǎng)，很難發(fā)現(xiàn)較慢的損壞問題，同時(shí)，受到自然天氣影響較大。例如，風(fēng)雪、大風(fēng)、夜間等各類天氣情況下，在樹木遮蓋的條件下，需要穿越各類障礙物，這種狀態(tài)下使用人工巡視很難對(duì)可能出現(xiàn)的問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)，這類問題下恰巧最容易出現(xiàn)各種故障問題。監(jiān)測(cè)的主要目的并不單單是為了在故障出現(xiàn)后對(duì)故障進(jìn)行查找并對(duì)故障原因進(jìn)行分析，更重要的是，能夠?qū)@一故障帶來的隱患進(jìn)行排查，避免安全隱患的發(fā)生。要想達(dá)到這一目的，則需要進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，采用自動(dòng)化設(shè)備對(duì)輸電線路進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，所以，將自動(dòng)化建設(shè)系統(tǒng)與架空輸電線路進(jìn)行結(jié)合，成為線路布置中的關(guān)鍵點(diǎn)，也成為監(jiān)測(cè)穩(wěn)定發(fā)展的一大趨勢(shì)。

架空輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)的對(duì)象為架空輸電線路，主要包含桿塔、架空地線、絕緣子。狀態(tài)監(jiān)測(cè)的主要目的就是能夠?qū)⒓芸蛰旊娋€路主要狀態(tài)進(jìn)行獲取，例如，導(dǎo)線溫度、實(shí)際運(yùn)行環(huán)境溫度、風(fēng)吹振動(dòng)情況等。華北地區(qū)及花紅地區(qū)的導(dǎo)線溫度、微風(fēng)振動(dòng)、絕緣子污穢、風(fēng)偏舞動(dòng)、覆冰、圖像等在線狀態(tài)檢測(cè)裝置，已經(jīng)能夠?qū)⑹〖?jí)電網(wǎng)層面中的集中監(jiān)測(cè)進(jìn)行有效實(shí)現(xiàn)。我國部分地區(qū)電網(wǎng)目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了架空地線微風(fēng)振動(dòng)實(shí)時(shí)檢測(cè)，部分市級(jí)電網(wǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)有人監(jiān)測(cè)。因雷電監(jiān)測(cè)所涉及的覆蓋面積比較大，危害性比較強(qiáng)，國家針對(duì)此情況建設(shè)了全國聯(lián)網(wǎng)雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2 分析架空輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

2.1 獲取信息

獲取信息過程中，主要使用各類傳感器裝置進(jìn)行信息獲取。傳感器能感應(yīng)到被測(cè)量數(shù)據(jù)，并能夠按照規(guī)定將其轉(zhuǎn)化為可用信號(hào)裝置或是器件，除了能夠?qū)Ρ粰z測(cè)物體的基本狀態(tài)信息進(jìn)行反映外，還能夠?qū)π畔?shí)際變化情況進(jìn)行反映，這就是傳感器固有的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)及靜態(tài)特點(diǎn)。對(duì)于一些狀態(tài)類信息來講，如電流、溫度、電壓等，其實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)具備一定的作用，對(duì)于狀態(tài)信息來講，如位置信息，因?yàn)槲恢冒惭b具備確定性，在實(shí)際使用中，變化情況能夠反映出的傾斜程度及擺動(dòng)程度更具備有效意義。傳統(tǒng)傳感器主要包含氣體、電壓、電流、壓力、振動(dòng)、溫度、風(fēng)速、風(fēng)向等傳感器，這部分傳感器一般都會(huì)被使用在固定環(huán)境中，很難被應(yīng)用在架空輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)中。近年來，智能傳感器及光纖傳感器更具備穩(wěn)定性及準(zhǔn)確定特點(diǎn)，智能傳感器及光纖傳感器本身體積比較小，自身重量較輕，不會(huì)被電磁影響，具備較強(qiáng)靈敏度，可靠性較強(qiáng)，比較適合應(yīng)用在架空輸電線路中的復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境中，這能夠?yàn)檩旊娋€路狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供有力工具。

2.2 供電方式

不管是數(shù)據(jù)傳輸還是傳感器傳輸，都需要一定能量。與變電站及室內(nèi)布置的傳感器不相同，架空輸電線路傳感器需要在戶外各類條件下進(jìn)行布置，所以需要采取各種不同的供電方式。

使用太陽能進(jìn)行供電。太陽能發(fā)電技術(shù)在近幾年發(fā)展中已經(jīng)取得了非常大的進(jìn)步，已經(jīng)能夠被長(zhǎng)時(shí)間使用，只要保證位置及尺寸的合適性，就能夠確保電能的充足性。使用感應(yīng)方式進(jìn)行供電。這是目前采用最廣泛的能量供給方式，因?yàn)楸粰z測(cè)輸電線路具備電能，只需要使用感應(yīng)圈進(jìn)行部分電能的獲取，將部分電能傳輸給感應(yīng)設(shè)備，則能夠保證傳感器的正常運(yùn)行，并且不會(huì)因?yàn)樘栒丈淝闆r受到運(yùn)行限制。

2.3 傳輸數(shù)據(jù)

傳感器將數(shù)據(jù)獲取后，數(shù)據(jù)傳輸成為一項(xiàng)難題。在目前解決措施中，多采用無線通信及光纖專網(wǎng)進(jìn)行傳輸，但伴隨光纖復(fù)合架空地線的不斷發(fā)展，相信其將會(huì)成為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕绞?。光纖傳輸信號(hào)具備較強(qiáng)可靠性，實(shí)際傳輸容量比較大，技術(shù)發(fā)展成熟，在運(yùn)行中不會(huì)出現(xiàn)各類問題，只需要保證在通信間斷中能夠采取相關(guān)措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)即可。無線傳輸在實(shí)際使用中會(huì)面臨各項(xiàng)問題，無線傳輸網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)性及成熟型有待考察，除此之外，無限性傳輸安全性更值得考量。與光纖傳輸相比，無線傳輸結(jié)果能夠在大范圍內(nèi)獲取信號(hào)，所以，采用加密方式避免信息外漏、確保信號(hào)可靠性成為重點(diǎn)內(nèi)容。

3 架空輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用

3.1 監(jiān)測(cè)覆冰厚度

線路監(jiān)測(cè)中的重點(diǎn)工作之一有覆冰厚度。我國南方部分地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)凍雨及其他惡劣天氣導(dǎo)致的大范圍停電事故，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)引起了監(jiān)測(cè)單位的高度重視，監(jiān)測(cè)水平逐漸強(qiáng)化。覆冰厚度采取的主要方式有傾角法及稱重法等，使用絕緣子串懸掛荷載進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，再使用模型對(duì)覆冰厚度進(jìn)行合理計(jì)算，精確掌握覆冰實(shí)際分布特點(diǎn)及規(guī)律，為融冰、防冰及除冰等提供一定支撐。覆冰厚度檢測(cè)過程中，需要在重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行布置，例如，發(fā)生過重冰災(zāi)區(qū)域、風(fēng)道、水面附近等比較容易發(fā)生覆冰的地理區(qū)域等位置。

3.2 導(dǎo)線舞動(dòng)監(jiān)測(cè)

近年來，我國已經(jīng)加大了導(dǎo)線舞動(dòng)監(jiān)測(cè)研究力度，導(dǎo)線舞動(dòng)會(huì)對(duì)導(dǎo)線、連接金具、桿塔等產(chǎn)生比較大的損害。通過監(jiān)測(cè)，能夠?qū)€路實(shí)際舞動(dòng)規(guī)律及基本特點(diǎn)進(jìn)行有效掌握，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際情況提出防治措施。為了對(duì)舞動(dòng)導(dǎo)線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，需要在一段導(dǎo)線上進(jìn)行多個(gè)舞動(dòng)傳感器的布置，更加準(zhǔn)確地對(duì)導(dǎo)線舞動(dòng)頻率及振幅進(jìn)行分析，并對(duì)導(dǎo)線舞動(dòng)軌跡圖進(jìn)行繪制。布置舞動(dòng)監(jiān)測(cè)的位置主要有已經(jīng)發(fā)生過舞動(dòng)的地區(qū)及易發(fā)生舞動(dòng)的地區(qū)，除此之外，還可以選擇輸電線路檔距較大的重點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行舞動(dòng)監(jiān)測(cè)布置。

3.3 監(jiān)測(cè)桿塔傾斜

桿塔傾斜檢測(cè)設(shè)備使用雙軸傾斜傳感器，能夠?qū)M向傾斜角、順線傾斜角及綜合傾斜角進(jìn)行測(cè)量，為狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供一定的基礎(chǔ)性信息，確保能夠?qū)U塔傾斜的規(guī)律及特點(diǎn)進(jìn)行掌握，并能夠?qū)υ蜻M(jìn)行有效分析，將桿塔糾偏措施提出，避免桿塔出現(xiàn)嚴(yán)重傾斜現(xiàn)象，影響整體線路正常運(yùn)行。所以，桿塔傾斜監(jiān)測(cè)裝置需要安裝在易滑坡區(qū)、淤泥區(qū)、土質(zhì)松軟區(qū)、風(fēng)化巖石區(qū)、沉降區(qū)、采空區(qū)等。

4 結(jié)語

架空輸電線路分布比較廣泛，并且運(yùn)行條件非常復(fù)雜，在此種條件下進(jìn)行監(jiān)測(cè)，難度比較大，只有采用在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，才能夠保證監(jiān)測(cè)線路實(shí)際運(yùn)行情況能夠達(dá)到運(yùn)行目的。為了保證實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行的順暢性，就需要對(duì)數(shù)據(jù)傳輸、傳感裝置、供電等相關(guān)問題進(jìn)行處理。將完善的傳輸通道建設(shè)完畢后，還需要根據(jù)實(shí)際情況使用各種類型的傳感器，保證能夠?qū)Ω黝悹顟B(tài)下的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，并將測(cè)量到的數(shù)據(jù)及信息傳輸?shù)教幚憝h(huán)節(jié)中，保證架空輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作的順利進(jìn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)的目的。