電力線路運行在線監(jiān)測技術(shù)發(fā)展研究

梁振華

摘要：作為智能電網(wǎng)建設的關(guān)鍵環(huán)節(jié)以及電能輸送的紐帶的電力線路，是電力系統(tǒng)的重要組成部分，一旦發(fā)生運行故障，會導致區(qū)域電力系統(tǒng)的崩潰，造成嚴重的電網(wǎng)事故，只有對電力線路本體和周圍環(huán)境的進行全面在線監(jiān)測，才能保證線路安全、可靠、穩(wěn)定運行。因此，本文以電力線路運行在線監(jiān)測技術(shù)發(fā)展為研究課題，通過分析電力線路運行在線監(jiān)測的概念及關(guān)鍵技術(shù)，歸納總結(jié)了電力線路運行在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);線路運行;在線監(jiān)測技術(shù)

引言

線路巡檢是有效保證電力輸電線路及其設備安全穩(wěn)定運行的一項基礎(chǔ)工作。傳統(tǒng)的巡檢管理方法經(jīng)常出現(xiàn)由于巡檢不到位、處理不及時而引發(fā)的線路事故。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，使得對電力輸電線路的在線監(jiān)測、在線巡視成為可能，采用先進的在線監(jiān)測技術(shù)手段及時獲取輸電線路的運行狀態(tài)和環(huán)境信息也顯得越來越重要和迫切。

1 電力線路運行在線監(jiān)測的概念

電力網(wǎng)絡覆蓋廣闊、地理復雜、運行環(huán)境惡劣、巡線困難、維護工作量大。從近幾年的歐美大停電到年中國南方罕見的冰雪災害都證明了電力線路的重要，也證明了電力網(wǎng)絡的脆弱。正由于電力線路運行過程中會出現(xiàn)一些問題，所以對于電力線路采用線路巡視的方式，以便掌握線路運行的狀況，及時發(fā)現(xiàn)設備缺陷和隱患。但目前的電力線路運行維護方式仍較多采用傳統(tǒng)的人工巡線方式，存在著設備落后、工作量大的缺點。要保證電力網(wǎng)絡安全穩(wěn)定運行，解決人力資源緊缺和線路長度不斷增長的矛盾，需要轉(zhuǎn)變生產(chǎn)管理模式，引進先進的電力線路運行狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)和先進的離線監(jiān)測設備，建立監(jiān)控中心，為實現(xiàn)從“周期巡檢”到“狀態(tài)檢修”的轉(zhuǎn)變提供信息收集、分析處理及設備評估等技術(shù)支持。

2 電力線路運行在線監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 覆冰在線監(jiān)測技術(shù)

覆冰在線監(jiān)測技術(shù)主要通過在線測量風向、風速、導線拉力、絕緣子傾斜角等參數(shù)，根據(jù)風荷載數(shù)學模型求得風阻系數(shù)，建立覆冰載荷計算模型;利用絕緣子傾斜角測量導線自重及桿塔受力狀態(tài)，建立桿塔不均衡張力數(shù)學模型，根據(jù)設計條件，通過各種理論模型的計算，監(jiān)測導線的桿塔不均衡張力、覆冰厚度、氣象參數(shù)、現(xiàn)場圖像等。在桿塔上安裝氣象、覆冰厚度等在線監(jiān)測裝置，采集監(jiān)測數(shù)據(jù);采用無線通訊方式把實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娏?，監(jiān)控中心可以直接調(diào)用有關(guān)覆冰的各種數(shù)據(jù)。

2.2 絕緣子泄露電流在線監(jiān)測技術(shù)

絕緣子泄露電流在線監(jiān)測技術(shù)主要通過在每基耐張桿塔安裝一個監(jiān)測分機，電流信號通過泄露電流采集環(huán)傳遞到監(jiān)測分機，由信號處理單元處理監(jiān)測分機采集的信號，隨后進入轉(zhuǎn)換器，單片機計算出泄露電流平均值脈沖個數(shù)。泄露電流監(jiān)測分機一方面將一些環(huán)境參數(shù)和泄露屯流值通過傳輸?shù)降厥芯直O(jiān)測中心，另一方面保存監(jiān)測數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心的主機控制信號通過泄露電流監(jiān)測分機進行實時數(shù)據(jù)采集、歷史數(shù)據(jù)請求等操作。絕緣子泄露電流在線監(jiān)測對象主要包括微氣象、A/B/C三相泄露電流值、各相泄露電流的脈沖次數(shù)。

2.3 桿塔傾斜在線監(jiān)測技術(shù)

桿塔傾斜在線監(jiān)測的測量裝置由傾角監(jiān)測模塊、全球移動通信系統(tǒng)通用分組無線服務技術(shù)（GSM/GPRS）無線通信模塊、傾角測量模塊和時鐘存儲模塊等構(gòu)成。主要通過將個傾角測量旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在桿塔上，且兩個裝置與地面平行，相互垂直，對桿塔的橫縱向角度進行測量。若桿塔傾角正常，則每隔一段時間啟動GSM/GPRS模塊，將數(shù)據(jù)上傳到上位機監(jiān)控中心。通過時鐘存儲模塊為測量裝置提供時鐘基準，便于上位機分析和比較長時間跨度的數(shù)據(jù)。桿塔傾斜度監(jiān)測對象包括桿塔橫向角度、縱向角度和微氣象。

2.4 微氣象在線監(jiān)測技術(shù)

微氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)一般由三部分構(gòu)成：監(jiān)測分機、通訊基站和中心主機（分析查詢系統(tǒng)）。監(jiān)測分機在線監(jiān)測微氣象區(qū)的環(huán)境風速、風向、雨量、溫度、濕度、大氣壓力等參數(shù)，對實時采集的參數(shù)進行壓縮處理，通過GSM/GPRS等通訊方式將數(shù)據(jù)傳遞到監(jiān)測中心，通過數(shù)據(jù)服務器進行數(shù)據(jù)的自動處理和分析，將所有數(shù)據(jù)通過各種統(tǒng)計圖、報表、曲線等方式顯示給用戶。

2.5 圖像視頻在線監(jiān)測技術(shù)

圖像視頻在線監(jiān)測技術(shù)主要通過CDMA/GPRS等無線方式采集到現(xiàn)場視頻圖像，將其傳輸?shù)较到y(tǒng)主機上，實現(xiàn)對電力線路和桿塔設備以及周邊通道環(huán)境的全天全方位監(jiān)控。該裝置能夠完成對電力線路本體和線路走廊環(huán)境的遠程可視化監(jiān)測，其中電力線路本體包括電力導線、桿塔、絕緣子串以及間隔棒、線夾金具等，線路走廊環(huán)境包括地基、植被以及周圍的人員、車輛活動等。該裝置還能和導線覆冰監(jiān)測裝置、防盜監(jiān)測裝置等配合使用，以提供方便直觀的現(xiàn)場信息。

2.6 防盜在線監(jiān)測技術(shù)

防盜監(jiān)測裝置主要采用超聲波傳感器監(jiān)測塔身附近的物體移動;采用紅外傳感器分辨該移動物體是否為熱源標（如人員等恒溫動物、車輛發(fā)動機等發(fā)熱物等）;采用振動傳感器則可以進一步監(jiān)控到塔材在受擊打或切鋸塔材時的振動和聲音。信息以無線傳輸方式發(fā)送到線路管理人員的手機上，線路管理人員根據(jù)報警信息到桿塔處巡檢。

3 電力線路運行在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展趨勢

雖然我國對于智能電力線路的微氣象在線監(jiān)測、防盜在線監(jiān)測和桿塔傾斜在線監(jiān)測開展較早，技術(shù)相對較成熟且應用較普遍，但還需進一步解決在線監(jiān)測系統(tǒng)電能供給和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓残詥栴}。絕緣子泄漏電流在線監(jiān)測、覆冰在線監(jiān)測圖像視頻在線監(jiān)測等系統(tǒng)，由于難以驗證監(jiān)測數(shù)據(jù)是否與現(xiàn)場實際相符，只能默認監(jiān)測數(shù)據(jù)與試驗室數(shù)據(jù)相吻合、監(jiān)測數(shù)據(jù)與現(xiàn)場實際的發(fā)展趨勢相吻合。測量結(jié)果還只能作為運行決策的一種參考，相關(guān)理論還有待進一步發(fā)展，數(shù)學模型還有待進一步完善。

結(jié)語

電力系統(tǒng)安全是國民經(jīng)濟持續(xù)快速健康發(fā)展的基礎(chǔ)和保證，事關(guān)國家經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定，電力線路作為電力系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡，是電能輸送的紐帶，其可靠性及運行情況直接決定著電網(wǎng)的穩(wěn)定和安全。本文通過分析電力線路運行在線監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)，提出了電力線路運行在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展趨勢，對電力線路運行在線監(jiān)測的發(fā)展具有一定的參考借鑒。

參考文獻

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