預防電力線路外力跳閘的智能監(jiān)控報警研究

吳超鋒，劉作鵬，任 輝，董華勇

（河南省電力公司 鞏義市供電公司，河南 鞏義451200）

0 引 言

作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，電力線路具有分布面積廣、線路長、走徑復雜等特點，受地理、氣候、環(huán)境因素的影響，電力線路經(jīng)常會出現(xiàn)各種各樣的故障，嚴重影響電力線路的穩(wěn)定運行。為了降低外力因素導致的電力線路故障問題，應全面的分析導致電力線路故障的各類外力原因，充分發(fā)揮外力跳閘智能監(jiān)控報警系統(tǒng)的作用，將外力破壞對電力系統(tǒng)所造成的影響降到最低。

1 案件回顧

案例1：2015年4月22日，A市電網(wǎng)調(diào)度員發(fā)現(xiàn)某10 kV線路出現(xiàn)保護動作，立即通知工作人員進行巡視，巡視發(fā)現(xiàn)，該10 kV線路沿線的一座電桿被撞成兩截，工作人員將情況上報，電網(wǎng)調(diào)度部門立即組織維修人員前往現(xiàn)場，經(jīng)過觀察、檢測發(fā)現(xiàn)，該電桿上同時設(shè)有高低壓線路，電線桿斷裂使得兩部分線路纏繞在一起，引發(fā)線路跳閘。

案例2：2017年7月3日，B市調(diào)度員發(fā)現(xiàn)某10 kV線路斷保護動作，組織工作人員立即對線路進行巡視，巡視發(fā)現(xiàn)，43#桿～43#桿之間的導線上覆蓋了塑料薄膜，工作人員將故障上報，并利用絕緣工具清除異物，故障解除。

案例3：2017年4月18日，C市調(diào)度員發(fā)現(xiàn)某10 kV線路重合不成，立即通知運維班組，運維人員立即對該線路進行巡視，巡視發(fā)現(xiàn)，該線路下線路某區(qū)域存在挖掘施工作業(yè)，經(jīng)過仔細監(jiān)測診斷發(fā)現(xiàn)，環(huán)網(wǎng)柜6#開關(guān)出線電纜被挖斷，運維人員立即匯報該故障，對該區(qū)域的線路進行停電處理，清理故障后恢復供電。

案例4：2012年8月3日，D市調(diào)度員發(fā)現(xiàn)10 kV線速斷保護動作，立即組織工作人員進行巡視，巡視發(fā)現(xiàn)，142#桿下方附近有鳥類尸體，尸體上有明顯放電痕跡。

2 導致電力線路外力破壞事故的原因

2.1 車輛撞擊

配電系統(tǒng)的配電設(shè)備一般都會設(shè)置在街道兩邊，車輛駕駛?cè)藛T在駕駛車輛的過程中，因為各種原因可能會撞擊電力設(shè)備，導致電力設(shè)備的破壞，繼而引發(fā)線路跳閘，這類線路事故的發(fā)生不僅會大大降低整個電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，還會給人們正常的生活生產(chǎn)帶來一定的影響。比如統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，車輛倒車或者酒駕撞擊電力設(shè)備的情況時有發(fā)生；建筑現(xiàn)場內(nèi)，大型運輸車輛在運輸設(shè)備或者材料施工的時候，因為環(huán)境復雜，司機疏于觀察，產(chǎn)生電力設(shè)備的撞擊；另外，受地理因素的影響，很多公路存在急轉(zhuǎn)彎，司機駕駛到急轉(zhuǎn)彎的時候，因為來不及反應，可能會撞擊到路邊的設(shè)備。

2.2 導線上落異物

人們在日常生活中，對于電力線路的保護，還未形成觀念。特別是隨著人們生活水平的不斷提高，家長給孩子買各類遙控飛機，特別是春天，春游放風箏的人越來越多，導致電力線路上經(jīng)常落異物，繼而引發(fā)線路跳閘。另外，大風天氣，某些漂浮物掛到電力線路上；高層住宅中，人們隨意拋下物品；建筑工地上，建筑垃圾落在線路上，也會導致線路被砸斷或者引發(fā)跳閘事故。

2.3 電纜被破壞

一般來說，電力系統(tǒng)的電纜都會敷設(shè)在隱蔽的地方，施工企業(yè)在施工前，沒有做好地下線路的全面勘查，導致實際施工中挖斷電纜，引發(fā)故障。在過去這類情況經(jīng)常發(fā)生，而且這類故障問題也不容易診斷，所以供電公司愈發(fā)重視電纜標識，但是因為部分施工企業(yè)施工疏忽導致電纜被挖斷的現(xiàn)象仍然時有發(fā)生，嚴重影響整個供電系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性。

2.4 鳥害影響

隨著人們環(huán)保意識的增強，人們目前越來越重視野生鳥類的保護，這樣野生鳥類的數(shù)量不斷增多，特別是南方地區(qū)，氣候溫和、冷暖適中，是鳥類非常喜歡的聚集地?？偨Y(jié)來說，鳥害引起跳閘的原因有：（1）鳥類經(jīng)常在桿塔橫擔上泄糞，導致線路被污染引發(fā)線路跳閘；（2）大型鳥類糞便連續(xù)，直接導致部分絕緣子被破壞，繼而引發(fā)跳閘；（3）鳥類在線路上筑巢，過多的雜物落到線路上，導致線路跳閘。

2.5 樹線矛盾

樹線矛盾引發(fā)的線路跳閘事故通常發(fā)生在大風天氣、雨雪天氣，大多樹線矛盾所引發(fā)的線路跳閘均為短路跳閘。一般來說，這類故障的解決難度較大，因為很多大型樹木難修建，難砍伐。同時針對成片林區(qū)砍伐工作可能給線路帶來的影響，供電企業(yè)和林業(yè)部門之間的協(xié)調(diào)難度也較大。

3 構(gòu)建電力線路外力破壞跳閘的智能監(jiān)控報警系統(tǒng)

3.1 設(shè)備組成

預防電力線路外力破壞跳閘的智能監(jiān)控報警系統(tǒng)主要包括：設(shè)備機殼、測距報警雷達、視頻監(jiān)控器、無線通信電路、高壓線路自取電電源裝置。這些內(nèi)容一般設(shè)置在設(shè)備機殼的一側(cè)，通過電路向設(shè)備機殼內(nèi)部的測距報警雷達、視頻監(jiān)控器、無線通信電路提供電源。聲光警示器通常設(shè)置在設(shè)備機殼的外面，通過電路直接和測距報警雷達相連接；設(shè)備機殼和高壓線路自取電電源裝置一般被固定在高壓線路上。

（1）設(shè)備機殼包含設(shè)備機殼本體和銅鐵雙層電磁屏蔽層，設(shè)備機殼和銅鐵雙層電磁屏蔽層需要設(shè)置在測距報警雷達的雷達波發(fā)射接收部件的位置，視頻監(jiān)控器的攝像鏡頭處及無線通信電路的天線處一般會設(shè)置洞孔，該洞孔的主要作用是提高雷達波信號、光學信息以及通信信號的通暢性。

（2）測距報警雷達主要由測距報警雷達本體、雷達波發(fā)射接收部件和測距報警雷達外部的銅鐵電磁屏蔽層組成，其中銅鐵電磁屏蔽層在雷達波發(fā)射接收部件的位置會設(shè)置洞孔，用以提高雷達波信號的通暢性。測距報警雷達主要分為三類：激光測距報警雷達、超聲波測距報警雷達以及無線電波測距報警雷達。

（3）視頻監(jiān)控器主要由視頻監(jiān)控器本體、攝像鏡頭、視頻監(jiān)控器外部的銅鐵電磁屏蔽層組成；和測距報警雷達一樣，銅鐵電磁屏蔽層在攝像鏡頭的位置會設(shè)置洞孔，該洞孔的主要作用是提高光學信息的通暢性。

（4）無線通信電路主要由無線通信電路本體、天線和無線通信電路本體外部設(shè)置的銅鐵電磁屏蔽層、4G通信手機APP組成；一般來說天線需要設(shè)置在銅鐵電磁屏蔽層的外面，并且在設(shè)備機殼內(nèi)部進行固定。

（5）高壓線路自取電電源裝置其實就是鉗形開合電感式高壓線路自取電電源裝置，這類裝置的主要作用是為高壓線路的安裝提供便利。

（6）為了避免高壓線路對本裝置的電源線、控制線和信號傳輸線造成干擾，必須為所有線路配備電磁屏蔽層護套線，確保各類電力設(shè)備即使在強磁場中也可以安全穩(wěn)定的運行。

（7）聲光警示器一般為大功率高分貝聲音警示的警燈閃光聲光警示器。

3.2 電力線路外力破壞跳閘的智能監(jiān)控報警系統(tǒng)工作原理

在高壓線路中，高壓線路自取電電源裝置的主要作用是利用電感線圈感應高壓線路的電流，從而取得電能。設(shè)備機殼的材質(zhì)一般為玻璃鋼殼體或玻纖尼龍殼體，這類材質(zhì)制成的殼體即使長期放置在室外，也不會發(fā)生任何銹蝕問題，為了密封設(shè)備機殼，放置雨水滲透導致設(shè)備被損壞，需要對殼體主體與封蓋進行膠體灌封，然后緊固螺絲加以固定。設(shè)備機殼的內(nèi)壁設(shè)有銅鐵雙層電磁屏蔽層，銅鐵雙層電磁屏蔽層最為主要的作用就是降低高壓線路所形成的磁場對設(shè)備的干擾。在激光測距雷達的激光發(fā)射接收端口處、視頻監(jiān)控器的鏡頭處及無線通訊電路的天線處，設(shè)備機殼和其內(nèi)壁的電磁屏蔽層均需要設(shè)置洞孔，放置機殼和內(nèi)部設(shè)備阻礙各類雷達信號、光學信號和通信信號的通過，提高各類信息和信號傳輸?shù)耐〞承浴?/p>

電力線路外力破壞跳閘的智能監(jiān)控報警系統(tǒng)中的測距報警雷達其實為納米波微型激光測距報警雷達，這類雷達所發(fā)射的激光波長為850 nm，發(fā)射頻率100 Hz，因為應用到了窄帶濾光片，可以很好的隔離外界光線的干擾，讓整個系統(tǒng)的運行不會受到電磁干擾和地波干擾。為了更好地發(fā)揮該智能監(jiān)控系統(tǒng)的效能，保證其可以在露天作業(yè)環(huán)境中性能穩(wěn)定，警戒距離可設(shè)定為0.3～12 m，距離分辨率力為1.0 cm，這樣的距離可以更好地探測車輛、行人和電力設(shè)備之間的相對位置，同時加強外殼防水防塵設(shè)計，降低外界環(huán)境給其帶來的影響。測距報警雷達的輸出端口設(shè)有繼電器的常開/常閉觸點，其主要通過線纜向無線通訊電路發(fā)送報警信號。

測距報警雷達的外殼因為設(shè)置了銅鐵雙層電磁屏蔽層，可以大大降低高壓線路對內(nèi)部設(shè)備所造成的電磁干擾，同時在測距報警雷達激光發(fā)射端口和接收端口的位置，電磁屏蔽層因為設(shè)置了洞孔，所以不會阻礙激光發(fā)射波的傳播。

電力線路外力破壞跳閘的智能監(jiān)控報警系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控器一般為通用類小型視頻監(jiān)控器，這類監(jiān)控器可以很好地對周圍的環(huán)境和目標進行監(jiān)視，視頻監(jiān)控器與無線通訊電路通過電力線路向無線通訊電路傳遞視頻信號。無線通訊電路一般為帶無線寬帶路由器的互聯(lián)網(wǎng)通訊電路，這類電路可以實時性的和3G、4G或5G通訊網(wǎng)路完成連接，繼而建立與手機App之間的護筒連接，然后和手機端實時性的完成視頻監(jiān)控信號的傳傳輸。

在日常生活中，如果有其他目標和高壓吸納了之間的距離超過了一定的范圍，測距報警雷達就會對聲光警示器和無線通信電路發(fā)出報警信號，聲光警示器發(fā)出強烈聲光報警，并且利用無線通信網(wǎng)絡(luò)在手機端發(fā)出報警提醒。

4 減少電力線路外力破壞事故的措施

4.1 完善電力線路管理制度

電力企業(yè)內(nèi)部應該成立防止外力破壞事故管理小組，細化管理指標，做好事故原因、處理過程等內(nèi)容的分析，按季度的形式編制報告，為后續(xù)電力線路的管理提供指導，將外力破壞事故導致的線路跳閘事故的發(fā)生概率降到最低。在日常巡檢工作中，加強巡視，落實相關(guān)責任人的職責，總結(jié)容易發(fā)生外力破壞的地段，并且明確標出，將其列為重點巡視線路段。如果線路周圍需要開展施工，積極和項目負責人聯(lián)系，降低電纜被挖斷的可能性。另外，裸露設(shè)備及時升級改造，對于不能及時改造的線路，需要設(shè)置圍欄，并且張貼明顯的標示加以警示。

4.2 加強電力設(shè)備標識管理

針對道路兩旁的電桿或者機電設(shè)備，應該涂加反光漆，確保司機可以第一時間發(fā)現(xiàn)，降低撞擊可能性，維護好電纜標識樁和各類電力系統(tǒng)標識牌，為行人或車輛提供更加清晰的指示。

4.3 做好防鳥害工作

為了防止鳥類在電力線路上停留，可以在線路桿塔上安裝驅(qū)鳥器，或者在重要設(shè)備和容易發(fā)生事故的設(shè)備上加裝絕緣護罩，將鳥害問題導致的線路故障問題的發(fā)生概率降到最低。加大教育和宣傳，提高民眾對于電力系統(tǒng)的保護意識，禁止在線路設(shè)備上張貼廣告、宣傳單等，提醒民眾不要在導線下開展危險的游戲，將民眾也納入到電力系統(tǒng)的保護工作中來。

5 結(jié) 論

綜上所述，電力資源在社會的發(fā)展中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，而電力線路運行的穩(wěn)定性直接影響電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性。作為電力企業(yè)，在日常管理工作中，必須加強電力線路運行檢修工作，確?？梢约皶r發(fā)現(xiàn)和解決各類故障問題，提高電力資源傳輸過程的安全性和穩(wěn)定性。