架空輸電線路在線監(jiān)測技術探討

李慶陽 羅非 丁高飛 徐會亮 馬樂

摘要：本文以架空輸電線路在線監(jiān)測技術為探討主題，針對當前網(wǎng)絡故障監(jiān)測技術的發(fā)展與應用現(xiàn)狀，分析網(wǎng)絡故障監(jiān)測的基本概念，以及傳感器采集技術的具體應用與優(yōu)勢特點，闡述分布式網(wǎng)絡故障監(jiān)測系統(tǒng)的主要組成，為架空輸電線路網(wǎng)絡故障監(jiān)測的優(yōu)化發(fā)展提供合理建議。

關鍵詞：架空輸電線路;在線監(jiān)測技術;分布式;網(wǎng)絡故障監(jiān)測

引言：隨著智能電網(wǎng)的推廣與普及，輸電線路在線監(jiān)測技術得到了有利的發(fā)展契機。近年來，電力企業(yè)不斷加快優(yōu)化配置電能資源的工作進度，對電網(wǎng)的自愈能力提出了更高要求，要切實提升電網(wǎng)供電生產(chǎn)運行效率，促進電網(wǎng)管理的精益化發(fā)展，需以現(xiàn)代輸電網(wǎng)為基礎，構建智能化配電網(wǎng)，并創(chuàng)新與之對應的在線監(jiān)測技術，保障輸電線路的正常運行。

1 架空輸電線路在線監(jiān)測技術的發(fā)展現(xiàn)狀

在架空輸電線路覆蓋范圍愈加廣泛的發(fā)展趨勢下，國內(nèi)外技術人員都提高了對在線監(jiān)測技術的重視，深入到其理論與技術研究過程中。在國外，與輸電線路運行狀態(tài)監(jiān)測相關的技術研究較多，且開展時間更早，在各種試點線路監(jiān)測設施研制成功后，均逐步地向市場范圍內(nèi)進行推廣，例如在低風、高溫與高壓電力體系的環(huán)境下，可以運用以聲表面波技術為核心的檢測設施對輸電線路的運行溫度進行檢測。在我國，與輸電線路在線監(jiān)測技術相關的課題研究較為有限，且開展時間較晚，但在現(xiàn)代電子通信技術快速發(fā)展與廣泛普及的條件下，在線遠程監(jiān)測技術已然得到了長足進步[1]。

2 網(wǎng)絡故障監(jiān)測技術

2.1網(wǎng)絡故障監(jiān)測概述

網(wǎng)絡故障檢測技術的作用功能主要包含以下幾方面：一是實時了解并掌握網(wǎng)絡的實際運行狀態(tài)，檢測網(wǎng)絡是否出現(xiàn)堵塞等異常現(xiàn)象，并及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡潛在的性能瓶頸。二是動態(tài)配置與統(tǒng)籌管理網(wǎng)絡資源，保證Qos手段。Qos是服務質(zhì)量的簡稱，在Qos管理方面，不同應用提出的具體需求存在一定差異，因此借助于精準的實時在線的網(wǎng)絡故障檢測等網(wǎng)絡管理技術，能夠?qū)⒕W(wǎng)絡系統(tǒng)的實際運行狀況準確地反映出來，并作為依據(jù)為自適應Qos策略的實施提供有效參考，進一步提升技術的應用性能。

監(jiān)測網(wǎng)絡故障的根本目的是實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的科學配置與合理使用，為后續(xù)網(wǎng)絡系統(tǒng)的規(guī)劃與建設提供有價值的參考，也是提高網(wǎng)絡管理水平的基礎途徑。常態(tài)化的網(wǎng)絡監(jiān)測有利于管理方深入了解用戶對網(wǎng)絡的實際使用強度與頻率等，從而理解并掌握用戶行為，以此為基礎優(yōu)化配置網(wǎng)絡資源，增加有限資源的利用率。除此以外，監(jiān)測路由行為與網(wǎng)絡拓撲結構能夠幫助管理人員及時發(fā)現(xiàn)路由循環(huán)出現(xiàn)的異常狀況，并解決其存在的病態(tài)問題?？茖W制定網(wǎng)絡選路策略，以便在發(fā)生網(wǎng)絡故障后，將網(wǎng)絡資源與拓撲結構的自組織方式予以明確。相比傳統(tǒng)的網(wǎng)絡控制與管理模式，網(wǎng)絡故障檢測本質(zhì)上具有有效的針對性補充作用，也是落實與推廣網(wǎng)絡增值服務的前提條件[2]。

2.2傳感器采集技術

多功能、智能化是傳感器設備的優(yōu)勢特點，在當前電力行業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)中，傳感器的使用已十分廣泛，與此同時，其還存在于架空輸電線路監(jiān)測系統(tǒng)的各個模塊中，例如，在監(jiān)測導線的舞動情況時，應用的是一種組合型技術，涉及到對微氣象傳感器、傾角傳感器與拉力傳感器等。這種技術能夠以定量與定性的模式對線路的舞動情況進行預測與分析。在監(jiān)測輸電線路上的覆冰情況時，主要是根據(jù)冰與空氣之間存在的物理性質(zhì)差異，實現(xiàn)對物體表面實際覆冰程度的精準檢測。在監(jiān)測絕緣子閃污時，可以在監(jiān)測、預警輸電線路內(nèi)的分布電壓，以及絕緣子的泄露電流中應用無線傳感網(wǎng)絡，達到對絕緣子污閃的在線實時監(jiān)測目的。通過分析與調(diào)查諸多技術的實際應用情況可以發(fā)現(xiàn)，應用范圍最為廣泛的是傳感器技術。例如在對微氣象環(huán)境進行監(jiān)測時，使用到的傳感器主要涉及到濕度傳感器、溫度傳感器、風向傳感器與飛速傳感器等，在結合使用無線射頻傳輸模塊的基礎上，實現(xiàn)對輸電線路周圍環(huán)境微氣象的實時準確監(jiān)測[3]。

若需要對生長物進行識別與監(jiān)測，可以將物體與輸電線路之前的間隔距離予以標定，再借助測距傳感器設備進行測量。應用傳感器技術監(jiān)測輸電線路的可行性較高，因為氣候條件與地域環(huán)境等外部因素對技術應用的影響幾乎可以忽略不計，還能將有價值的數(shù)據(jù)信息提供給數(shù)據(jù)的處理系統(tǒng)，有利于提高決策診斷的科學性。但傳感器技術的使用也具有一定的硬件要求，工作人員需要將適宜數(shù)量的傳感器安裝在同一輸電線路的不同位置處。通常情況下，為了能夠獲取更為準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，需要多個傳感器安裝在每一條需要監(jiān)測的輸電線路上。這樣的作業(yè)方式一方面使得輸電線路需要承擔的額外負擔進一步加重，另一方面也大幅增多了輸電作業(yè)的成本投入。

2.3分布式網(wǎng)絡故障監(jiān)測系統(tǒng)

2.3.1故障監(jiān)測系統(tǒng)的技術基礎

分布式網(wǎng)絡故障監(jiān)測系統(tǒng)的廣泛運用使得處理故障信號的技術水平大幅提升，通過分析各項技術的實際實踐效果可以得知，小波分析技術在監(jiān)測故障方面具有一定的優(yōu)勢特點，能夠?qū)旊娋€路中存在的突變型信號、微弱信號等敏銳地察覺到，還可以獲得精確有效的分析結果，使得電力線路故障分析作業(yè)的準確度與可靠性大幅提升。

2.3.2抗干擾

能夠及時接受到故障現(xiàn)象是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的基本任務，在整個輸電線路系統(tǒng)中，各個部位上均分布著用于監(jiān)測故障的設備儀器，因此無線通信技術的應用具有一定必要性。在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的實際使用過程中，技術人員需要重點考慮如何在最大程度上削弱外部環(huán)境因素產(chǎn)生的不良影響與干擾。數(shù)字通信屬于數(shù)據(jù)傳輸技術的一種常見類型，具有較強的抗干擾能力，還能夠可靠地傳遞線路中的故障信息，在構建分布式輸電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)時，可以將這一技術加以靈活運用。

2.3.3無線射頻通信

在傳輸數(shù)據(jù)方面，大部分分布式輸電線路故障監(jiān)測系統(tǒng)應用無線傳輸?shù)淖鳂I(yè)模式，以便整個遠距離傳輸故障信息的過程更為可靠安全。與此同時，需要對無線通信技術、抗干擾技術等予以結合使用，一般情況下，可以優(yōu)先選擇GPS通信技術與無線射頻傳輸技術等。

3 架空輸電線路分布式網(wǎng)絡故障監(jiān)測技術優(yōu)勢

分布式網(wǎng)絡故障監(jiān)測技術具有諸多的性能優(yōu)勢，在信息查詢方面，管理人員可以直接實時監(jiān)測輸電線路的具體故障位置以及詳細的相關故障信息，查詢功能便于管理人員獲取實時信息與歷史資料，以實現(xiàn)對輸電線路網(wǎng)絡運行狀況的全面把控，并及時準確地發(fā)現(xiàn)其中可能潛在的故障或運行隱患。除此以外，監(jiān)控動態(tài)顯示功能充分恰當?shù)亟Y合了縮略圖與監(jiān)控圖，當發(fā)生輸電線路運行故障時，管理人員可以隨時將相對應的位置地點進行標注，再對圖像予以切換，從而得到實際位置周邊的詳細地形圖，實現(xiàn)對線路故障的深入了解與精準判斷。

結束語：對于我國電網(wǎng)的智能化發(fā)展來說，應重點關注電網(wǎng)運用的可靠性、安全性與經(jīng)濟性，將電力能源的實際利用率進一步提升，適當?shù)販p少電力用戶的使用費用，發(fā)揮分布式網(wǎng)絡故障監(jiān)測技術的性能優(yōu)勢，貫徹落實節(jié)能減排的綠色發(fā)展理念，改進輸電線路故障在線監(jiān)測的基礎算法，優(yōu)化故障監(jiān)測作業(yè)水平。

參考文獻：

[1]劉淺，李波，鄧洪，崔艷龍.基于分布式光纖的高壓電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].電氣化鐵道，2019，30（06）：22-27.

[2]王建剛.基于分布式網(wǎng)絡的遠程監(jiān)測與診斷系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代雷達，2019，41（12）：86-89.

[3]林丞. 基于分布式監(jiān)測的輸電線路故障定位方法研究[D].哈爾濱工業(yè)大學，2019.