電力線路在線監(jiān)測技術(shù)探討

裴躍武 馬淑玲

(鄭州電纜有限公司，河南 鄭州 450016)

1 電力安全重要性

電力是關(guān)系國計民生的基礎產(chǎn)業(yè)，電力安全是社會公共安全的重要組成部分。美加“8.14”大停電就是個慘痛的教訓，這次大停電也引起了國內(nèi)外對電力安全問題的廣泛關(guān)注。因此，必須千方百計確保電網(wǎng)安全可靠運行。電網(wǎng)安全是電力安全的基礎，只有實時監(jiān)控，及時預警和發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)隱患，保持電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，才能抵御事故的沖擊，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。據(jù)統(tǒng)計，引起大面積停電的自然災害從1970年的30 起增加到2005年的150 起，而人為事件也從55 起增加到250 起，兩者基本上都增加了4 倍。電力安全形勢嚴峻每年國家因電力網(wǎng)的損害造成的直接經(jīng)濟損失可達數(shù)百億元。現(xiàn)在國家電力系統(tǒng)的建設重點已經(jīng)從發(fā)電建設轉(zhuǎn)移到電網(wǎng)建設，隨著電網(wǎng)建設速度的加快，輸電力線路、設備的增加，加強電網(wǎng)安全特別是超大規(guī)模輸輸電和電網(wǎng)安全保障已刻不容緩，對電網(wǎng)的安全保障體系也提出了更高的要求。

2 實施電力安全檢測及防范技術(shù)難度大

電網(wǎng)安全監(jiān)控系統(tǒng)國內(nèi)尚屬空白領(lǐng)域，發(fā)展電力安全的科技創(chuàng)新具有緊迫性和重要性。近年來為應對日益嚴峻的電力安全問題，各大電網(wǎng)公司紛紛加強電網(wǎng)安全建設建立應急預案。加強電網(wǎng)安全，從技術(shù)上提高各類裝置的可靠性和自動化程度，加強制度建設，才能確保電力安全。為研究和發(fā)展新一代電網(wǎng)保護技術(shù)國家進行了戰(zhàn)略部署出臺了一系列支持政策，《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006－2020)》中就有“超大規(guī)模輸電和電網(wǎng)安全保障”作為未來研發(fā)的重點。復雜多變氣候條件和龐大的電網(wǎng)體系成為電網(wǎng)安全技術(shù)所需攻克的難題。我國地域廣闊、運行條件復雜，在電力安全技術(shù)的研究和工程實踐上面臨著更多的挑戰(zhàn)。我國高海拔、重污穢、覆冰、高地震烈度和多種采動影響區(qū)等環(huán)境特點對電力安全技術(shù)提出了更高要求；電力行業(yè)對于系統(tǒng)性的安全監(jiān)控產(chǎn)品需求迫切。

輸網(wǎng)線路長，地處環(huán)境復雜，而且線路分支較多，用電負荷大，故障發(fā)生率較高，導致線路巡查及故障排查相當困難。目前國內(nèi)外都在積極規(guī)劃、建設智能電網(wǎng)。目的是電力企業(yè)建立實時電網(wǎng)管理，使發(fā)電、輸電、用電互動互通。建立起可自測、自愈的智能電網(wǎng)，主動監(jiān)管電力故障并迅速進行反應，實現(xiàn)更智慧的電力供給與輸送。它是通過先進的傳感和測量技術(shù)、先進的設備技術(shù)、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應用，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標。智能電網(wǎng)的核心內(nèi)涵是實現(xiàn)電網(wǎng)的信息化、數(shù)字化、自動化和互動化。

3 意義及必要性

導線溫度是關(guān)系電力線路安全的關(guān)鍵參數(shù)，在線實時測量導線或?qū)Ь€接頭溫度,監(jiān)測導線易受損點的狀態(tài)，保障線路安全；而且通過在線監(jiān)測線路的導線溫度、風速、日照強度和環(huán)境溫度等，計算并控制線路的載流量，根據(jù)實際氣象條件和線路參數(shù)確定的導線輸送限額,能有效提高現(xiàn)有線路的傳輸效率。基于無線傳感網(wǎng)技術(shù)的超低功耗和自組織網(wǎng)絡的技術(shù)特點，非常方便的集成微氣候傳感器、張力傳感器、弧垂傳感器、圖象傳感器等，構(gòu)成線路運行和故障綜合監(jiān)測系統(tǒng)，保障電網(wǎng)運行安全，有較大的社會經(jīng)濟意義。

實現(xiàn)智能電網(wǎng)的基礎是首先對電網(wǎng)上數(shù)據(jù)進行全方位監(jiān)測并傳輸，可以實現(xiàn)互訪，通過這些數(shù)據(jù)作為管理依據(jù)，作為自動化控制，實現(xiàn)自愈、削峰填谷的依據(jù)。電力線路在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以監(jiān)測電力線路的短路故障、接地故障、過流、停電、送電、智能巡檢等功能。為實現(xiàn)電網(wǎng)信息化、數(shù)字化打下堅實的基礎，并可以實現(xiàn)部分電網(wǎng)控制功能。作為智能電網(wǎng)建設的必要嘗試。如決定使用“電力線路在線監(jiān)測系統(tǒng)”，考慮前期對此系統(tǒng)的了解不多，采取全面規(guī)劃分步實施的方案，可以在一條線路上設置電力線路故障在線監(jiān)測系統(tǒng)。

4 發(fā)展趨勢

美國最早開展以在線監(jiān)測為前期的狀態(tài)檢修工作，2004年美國電科院已開展動態(tài)增容監(jiān)測系統(tǒng)方面的研究工作，美國EDM 公司已開發(fā)出SMS 型電力線路動態(tài)增容監(jiān)測系統(tǒng)，通過攝像對導線弧垂的實時監(jiān)測，導線弧垂取決于兩個因素：導線自重引起的彈性伸縮和導線溫度引起的熱伸縮，導線一旦架設完畢，導線自重引起的彈性伸縮為常數(shù)，導線弧垂的變化量取決于導線的平均溫度。因此，可以用弧垂進行等效計算導線溫度，再結(jié)合環(huán)境參數(shù)利用專門開發(fā)的軟件進行評估和預測，確定在保證安全的前提下當前線路的最大允許容量。該系統(tǒng)目前已在美國﹑加拿大等國家的多個電力公司使用，電壓等級從69～500KV。目前，狀態(tài)檢修動態(tài)增容監(jiān)測系統(tǒng)也在歐洲、日本、澳大利亞等國家實際運行，歐洲很多國家采用狀態(tài)檢修來提高檢修效率。

5 結(jié)語

隨著改革開放的深入，電網(wǎng)建設如火如荼。但是多年來，我國的電力傳輸一直維持“發(fā)電重，供電輕”的狀態(tài)，這種狀態(tài)給我們帶來的就是電力輸網(wǎng)結(jié)構(gòu)十分簡單薄弱，沒有實際有效的技術(shù)去對繁忙的輸網(wǎng)信息進行即時的監(jiān)測，并且導致停電限電與區(qū)域負載嚴重或不足等嚴重的后果。為了保證電力的正常供應，在保障大容量送電線路的運行安全前提下，通過技術(shù)改造和升級增加現(xiàn)有電網(wǎng)的輸送能力，提高電網(wǎng)運行效率，以滿足日益增長的國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活用電需要，具有重要意義。

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