電力系統(tǒng)中輸電線路實(shí)時監(jiān)測技術(shù)分析

陳林

（國網(wǎng)湖南省電力有限公司邵陽供電分公司，湖南 邵陽 422000）

0 引言

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也促進(jìn)了電力行業(yè)的發(fā)展，近年來電力系統(tǒng)的規(guī)模與技術(shù)水準(zhǔn)都有了很大的提升。如何保障電能安全穩(wěn)定的輸送，是電力行業(yè)面臨的重大問題，也是電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)科技化與現(xiàn)代化的發(fā)展中所要解決的問題[1]。因此為加強(qiáng)電能輸送的穩(wěn)定性，必須加強(qiáng)對輸電線路的實(shí)時監(jiān)測。輸電線路是分配電能以及承擔(dān)著輸送電力的重要責(zé)任，對保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要的作用，因此通過對輸電線路進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，不僅能保障電力系統(tǒng)輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行，還能提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的水平，對保障人民生命財(cái)產(chǎn)的安全具有很大的意義，對電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展也起著重大的影響。此外，電力系統(tǒng)的規(guī)模及技術(shù)水平，也是衡量經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。

1 電力系統(tǒng)中對輸電線路進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測的重要性

電力系統(tǒng)具有發(fā)電、輸電、變電及配電等功能，輸電線路的安全及穩(wěn)定運(yùn)行，是保障電力系統(tǒng)功能得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)條件。在實(shí)際中由于輸電線路的輸電距離較長，布設(shè)的范圍較廣，承載的電能需求也具多樣化，布局的環(huán)境也非常的復(fù)雜等，所以，輸電線路極易受到外界因素的影響，比如雷電、暴風(fēng)雨以及冰雹等惡劣天氣的影響，以及地震、臺風(fēng)和山洪等自然災(zāi)害的影響，都會嚴(yán)重地影響到輸電線路的正常運(yùn)行，還會對輸電線路本身造成一定的損壞，導(dǎo)致輸電安全問題的出現(xiàn)。其中最為典型的問題就是輸電線路舞動，由于風(fēng)力及嚴(yán)寒的影響，輸電線路舞動會產(chǎn)生機(jī)械振動能量，除了會對輸電線路本身造成嚴(yán)重地危害，還會導(dǎo)致輸電線路不堪重荷而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象，除此以外對桿塔、金具和絕緣子造成很大的沖擊，會導(dǎo)致其產(chǎn)生疲勞損害[2]。再加上我國在用電分布上，區(qū)域分布比較的零散，不均勻，且各個地區(qū)的用電量存在一定的差異，在用電的高峰時段會對電力系統(tǒng)中的輸電線路造成很大的壓力，如果輸電線路發(fā)生故障問題，必然會對電力系統(tǒng)供電安全造成極為嚴(yán)重的影響。所以，對電力系統(tǒng)中輸電線路的實(shí)時監(jiān)測及檢查具有重要的意義。通過對電力系統(tǒng)中輸電線路進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，當(dāng)輸電線路發(fā)生故障問題時能第一時間的發(fā)現(xiàn)，并及時的采取有效的措施進(jìn)行解決，避免了輸電線路問題的進(jìn)一步惡化，對電力系統(tǒng)造成更大的影響，有力地保障了人們的安全用電。

2 電力系統(tǒng)輸電線路實(shí)時監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀

2.1 桿塔傾斜以及振動實(shí)時監(jiān)測

野外設(shè)置的輸電線桿塔，雖然地基穩(wěn)固，但由于環(huán)境因素以及人為施工等方面的影響，極易發(fā)生傾斜。當(dāng)輸電線路的桿塔傾斜到一定程度時，會導(dǎo)致輸電線路發(fā)生斷裂的問題，進(jìn)而影響正常的輸電。對于此，通常采用的方法是由輸電線路的巡視人員，攜帶相關(guān)儀器設(shè)備到桿塔附近進(jìn)行測量，這種方法測量的準(zhǔn)確度較低，且工作效率較低，不利于問題的解決。

2.2 視頻在線實(shí)時監(jiān)測

輸電線路中視頻在線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)主要是遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等高級的監(jiān)測系統(tǒng)，能有效提高輸電線路監(jiān)測的智能化水平。遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測利用先進(jìn)的圖像數(shù)據(jù)采集壓縮解碼技術(shù),網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，監(jiān)控中心服務(wù)器軟件管理技術(shù)，太陽能及蓄電池供電技術(shù)，保障在惡劣的環(huán)境下能對輸電線路的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，減少因塔材被盜及風(fēng)偏（舞動、弧垂）等因素誘發(fā)的電力事故，同時也減輕了巡視工作人員的工作強(qiáng)度。

2.3 絕緣子在線實(shí)時監(jiān)測

絕緣子可以將不同點(diǎn)位的導(dǎo)電體通過機(jī)械部件相連接。輸電線路中出現(xiàn)的運(yùn)行故障大多數(shù)都是因?yàn)榻^緣不良所引起的，而絕緣子也是輸電線路絕緣中的薄弱環(huán)節(jié)。由于戶外絕緣子的工作環(huán)境比較的惡劣，極易導(dǎo)致內(nèi)部出現(xiàn)裂紋等現(xiàn)象，因此應(yīng)對絕緣子的實(shí)時監(jiān)測給予重視。

2.4 導(dǎo)地線舞動及微風(fēng)振動的實(shí)時監(jiān)測

當(dāng)遇到惡劣的天氣時，如持續(xù)的低溫、雨雪以及冰凍的天氣，會導(dǎo)致輸電線路出現(xiàn)結(jié)冰，會致使大面積的輸電線路被壓斷，為了能夠預(yù)防極端天氣對輸電線路造成的影響，相關(guān)單位應(yīng)做好防護(hù)措施。微風(fēng)振動實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，可以實(shí)時的自動采集微風(fēng)振動信號，通過網(wǎng)絡(luò)將振動信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)后，對振動數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而預(yù)測輸電線路的疲勞壽命。還可以對導(dǎo)地線的振幅、振動時間、振動頻率進(jìn)行監(jiān)測，也能對現(xiàn)場的風(fēng)速、風(fēng)向、溫度等進(jìn)行監(jiān)測。輸電線路的舞動監(jiān)測系統(tǒng)主要有舞動監(jiān)測儀、氣象環(huán)境觀測站、線路監(jiān)測站等，能及時地向運(yùn)行單位發(fā)送預(yù)警信號，為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供保障[3]。

2.5 氣象環(huán)境的實(shí)時監(jiān)測

風(fēng)向、溫度及濕度的氣象參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)需要安裝在被監(jiān)測線路的桿塔上，可以及時的將氣象參數(shù)傳回到數(shù)據(jù)中心，方便工作人員對影響輸電線路運(yùn)行的自然因素進(jìn)行分析，并找到相應(yīng)的解決方案。氣象環(huán)境在線實(shí)時監(jiān)測中最為重要的一項(xiàng)監(jiān)測就是覆冰在線實(shí)時監(jiān)測，這種監(jiān)測技術(shù)能在惡劣的天氣環(huán)境中，對輸電線路及變電站絕緣子的覆冰情況進(jìn)行監(jiān)測。通過運(yùn)用精確的監(jiān)測分析法和數(shù)據(jù)模型，對監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以對即將要發(fā)生冰雪災(zāi)害的線路進(jìn)行預(yù)測，并向相關(guān)人員發(fā)出警報(bào)信號。覆冰監(jiān)測技術(shù)，能放出斷線、冰閃、倒塔及舞動等災(zāi)害性的事故出現(xiàn)，其工作的原理主要是：先對導(dǎo)線傾斜角以及弧垂等的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)合參數(shù)對輸電線路的狀態(tài)進(jìn)行分析，并對覆冰之后的載重，覆冰的厚度及重量等的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，為覆冰危險(xiǎn)等級的判斷提供依據(jù)。在根據(jù)輸電線路拉力的實(shí)際情況，監(jiān)測覆冰的情況及輸電線路的受力狀態(tài)。將數(shù)據(jù)反饋到監(jiān)控中心，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對輸電線路的覆冰情況進(jìn)行預(yù)報(bào)，并給出除冰警報(bào)。

3 電力系統(tǒng)輸電線路實(shí)時監(jiān)測技術(shù)的改進(jìn)措施

3.1 桿塔傾斜及振動監(jiān)測技術(shù)的改進(jìn)措施

可采用桿塔傾斜自動化檢測的方法，同時對野外的實(shí)際情況傳送到監(jiān)測中心，方便工作人員進(jìn)行監(jiān)測和對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)及分析。自動化檢測的方法應(yīng)先升級無線終端設(shè)備，再根據(jù)桿塔的實(shí)際結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)對設(shè)備進(jìn)行安裝，涉及系統(tǒng)工作電源，最后在設(shè)計(jì)處理軟件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)桿塔傾斜檢測的自動化，網(wǎng)絡(luò)化及安全化[4]。

3.2 視頻實(shí)時監(jiān)測技術(shù)的改進(jìn)措施

由于視頻實(shí)時監(jiān)測現(xiàn)存的不足，因此必須采用新的監(jiān)測手段，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場桿塔、導(dǎo)線、絕緣子、覆冰情況、舞動和微風(fēng)振動的實(shí)時監(jiān)控，便于及時地獲取更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，減輕輸電線路中巡線工作人員的工作量及工作強(qiáng)度。

3.3 絕緣子實(shí)時監(jiān)測技術(shù)的改造措施

絕緣子實(shí)時監(jiān)測技術(shù)，可以第一時間發(fā)現(xiàn)因溫度的變化、絕緣子覆冰等原因造成的電流泄漏，再加上利用網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸通道，以及接地抗干擾設(shè)計(jì)和低功耗設(shè)計(jì)等，減少跳閘及停電的現(xiàn)象[5]。

3.4 導(dǎo)地線舞動及微風(fēng)振動實(shí)時監(jiān)測技術(shù)的改進(jìn)措施

雖然導(dǎo)地線極易受到極端天氣的影響，但對其可以采用人工方式進(jìn)行預(yù)防，減少對人們生活造成的損失及影響。舞動實(shí)時監(jiān)測技術(shù)的改進(jìn)措施中，先設(shè)置合理的監(jiān)測中心，使其同時可以對多個不同監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及處理，并計(jì)算輸電線路的信息及運(yùn)行參數(shù)，分析輸電線路是否有危害發(fā)生，以便及時地發(fā)出警報(bào)信息，能有效減少損失。對微風(fēng)振動監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)時，可以采用具備傳感功能、采集功能、通信功能、自啟動功能和在線診斷功能的新型監(jiān)測系統(tǒng)，補(bǔ)充原系統(tǒng)中存在的不足[6]。

4 結(jié)論

綜上所述，通過對電力系統(tǒng)中輸電線路的實(shí)時監(jiān)測技術(shù)的研究，在覆冰實(shí)時監(jiān)測技術(shù)、桿塔實(shí)時監(jiān)測技術(shù)、微風(fēng)振動和舞動實(shí)時監(jiān)測技術(shù)以及視頻實(shí)時監(jiān)測技術(shù)上取得了較大的進(jìn)步，也得到了普遍的應(yīng)用，對電力系統(tǒng)輸電線路故障所造成的災(zāi)害起到了有效地預(yù)防作用，實(shí)現(xiàn)了全天對輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并運(yùn)輸，為電力工作人員對輸電線路中設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及未來發(fā)展趨勢的預(yù)測起到了強(qiáng)大的支撐作用。然而由于輸電線路的實(shí)時監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的時間較短，目前還處于初級階段，所以還存在一些問題，例如運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，影響實(shí)時監(jiān)測的穩(wěn)定性及可靠性，以及監(jiān)測精度上也有一定的問題需要加強(qiáng)改善。因此，輸電線路實(shí)時監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用時，應(yīng)不斷提升其穩(wěn)定性和可靠性，為促進(jìn)電力系統(tǒng)為廣大人民群眾提供更為優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。