狀態監測與運行監測在輸電線路監測中的應用

蔡發明

（綿陽啟明星集團有限公司電力建設公司，四川 綿陽 621000）

1 不同種類的輸電線路在線監測技術

1.1 概述

輸電線路的在線和研究檢測技術在應用時會受到兩個因素的影響，一個是線路上監測裝置的電源，另一個是監測數據的傳輸通信。現代科技技術日益發展，通訊電子技術和傳感技術也是如此。因此，各式各樣的輸電線路在線監測設施被相關的技術人員發明出來。比如，導線擺動監測系統、桿塔傾斜監控系統、導線覆冰等在線監測等監測系統都被研發運用。

1.2 輸電線路的在線監測在覆冰情況下的運用

導線覆冰監測，首先離不開后臺診斷分析，只有在此基礎上才能完成對監測數據的操作，獲取準確的監測數據，將事故消滅在萌芽之中。此外，管理人員還應對監測系統發送來的警報做到及時接收、正確判斷和處理，才可以有效的防止各種線路故障的發生。

輸電線路的在線監測在覆冰情況下的運作原理如下。（1）根據監測線路張力反應。由于絕緣子上裝有傳感器，因此可以有效的實現對覆冰后的各種各樣狀況進行監測。此外，還可以實現各種參數的采集。然后將這些收集到的信息及時的傳送到后方監控中心。后方的監控中心對這些數據進行處理，比如：計算和理論修正。在此之后發布冰情預報信息，發出除冰警報。（2）覆冰狀況可以通過監測導線的傾斜角和弧度得到準確的反應。

覆冰技術的參數包含覆冰的平均厚度以及覆冰的重量等信息，參數的獲得需要一系列程序。首先，應用導線傾斜角度和弧垂對信息進行收集。然后，進行對比和分析，對象是氣象環境參數、線路參數和輸電線路狀況方程。最后，經過分析和比較后，計算參數。通過這些參數可以對進輸電線路覆冰的危險進行分析，判斷出危險的等級。這樣，就可以發出除冰信息了。上面提到的第—個原理應用了絕緣子上有傳感器這一點，因此將應力傳感器經過實驗和安全性論證做為前提條件。另—個原理是：只要線路的參數保持穩定，那么線路運行的安全性也基本上不會出現什么變動。上面介紹了兩類解除高壓輸電線路覆冰的方案，盡管不能得出檔內各段導線的覆冰形態的結論，但是可以肯定的是導線覆冰的張力大小決定了高壓輸電線路的覆冰厚度。

圖1

1.3 輸電線路導線風偏在線監測的應用

導線風偏（舞動）是威脅架空輸電線路安全穩定運行的重要因素之一，常常造成線路跳閘、導線電弧燒傷、斷股、斷線等嚴重后果。由于近些年來我國輸電線路發生的導線風偏、舞動、弧垂閃絡跳閘事故較多，導致了線路跳閘停運，給電網的安全穩定運行造成了較大的危害，并且風偏的發生常伴有大風和雷雨現象，給故障的判斷及查找帶來一定的困難。要想實施科學合理的預防風偏的方案，就必須依靠氣象采集單元、風偏采集單元，把采集的氣象參數、風偏角、傾斜角，通過無線網絡方式向風偏監測系統發送，系統完成對監測數據的轉換和處理，發出導線風偏預警信息，便于運行部門在緊急狀況下制定應對措施。也可以對輸電線路桿塔上最大的瞬時風險采精確的記錄。同時，風偏監測系統記錄導線運動的軌跡以及風壓不均等狀況，為輸電線路運行提供歷史監測數據資料，對后期的線路設計時考慮氣候條件、設定預防水平提供可靠依據。

1.4 輸電線路桿塔傾斜監測系統

煤礦采空區上面的覆巖會出現一些意外的狀況，這和自然力、重力以及其它因素有著密不可分的關系。這些意外的狀況會引發許多問題，比如：巖面的裂縫、滑坡以及地面的塌陷等各式各樣的地質災害。這些地質災害會引起桿塔基礎變形以及采空區桿塔傾斜，嚴重時造成倒桿斷線，危及輸電線路安全運行。

正在運用的桿塔頃斜度監測系統，可以在全球移動通信信號覆蓋的范圍監控桿塔傾斜度，實現越限報警。通過對桿塔傾斜，基礎移位和塔材變形等情況的發現，可以及時的選擇應對措施，從而讓電網的安全運行得到進一步的保障。

電網的正常運行還會受到許多因素的干擾，比如：鐵塔荷載大，偏遠山區通信網絡的信號不強，一些外界的因素會干擾特高壓結路中塔頭無線電。針對這種情況，可以研制和開發特高壓GSM桿塔傾斜監測報警裝置系統。此裝置系統可以對高壓線路的運行狀況進行監控。

圖2 局部放電量測量的接線原理及等價回路

1.5 輸電線路導線舞動監測

導線舞動損害線路會造成塔材和螺絲變形或折斷，甚至金屬斷裂和導線落地，造成大面積的停電或電網重大事故。因此，有必要進行導線舞動在線監測技術的進一步研究，通過觀測和記錄導線舞動狀況，就可以順利的實現易舞線路和易舞分布圖的繪制，易舞線路和易舞分布圖的繪制是進行線路防舞設計的重要依據。對檔距和線路的情況進行分析，在一檔導線中裝配導線擺動監測儀。同時收集3個方向的加速信息，根據監測點加速度信息的計算分析和線路參數情況，可以獲取舞動半波數和計算導線運行軌跡的相關參數。從得到的信息分析，對可能會發生的舞動危害進行預測，在此基礎上可以完成發出報警信息，及時調整系統運行方式，減少甚至避免電網事故的發生。

2 在線監測技術在特高壓線路中的使用

2.1 基本的要求

特高壓線路安全運行的意義是建立在在線監測技術在特高壓線路中的可行性基礎上的。特高壓線路在線監測系統和在線監測技術的實現有以下5個要求：（1）1000kV特高壓必須安裝在特高壓在線監測系統中，但是有一個前提，即不要干擾電氣性能的可靠性。在此情況下，電氣性能的可靠性才能得到有效的保證。同時，1000kV特高壓交流線路的電暈要求才能得到滿足。（2）保證線路機械性能可靠。特高壓在線監測系統中的設備一定要保證其一切正常，防止其對線路造成威脅，帶來危險。（3）由于

線路運行人員要進行高空作業，因此在特高壓在線監測系統下進行設備安裝一定要簡單、方便和可靠。（4）特高壓線路壓迫在穩定的狀態下運行，這樣才能抵御特高壓線路電磁場。同時，當出現惡劣天氣狀況時就可以不用連接外部電源進行各種維修。（5）對在線監測數據實行統一的，需要注意的是數據傳輸方式和存儲方式必須符合規范和標準。

2.2 應用的范圍

如果想實現特高壓線路中應用在線監測技術的正常運作，就需要依靠穩定、安全的線路。同時，秉持突出重點和體現差距的原則，對數據進行積累。在這個原則的指導下，6個在線監測系統的應用范圍需要注意：（1）重要交叉跨越上需要安裝覆冰在線監測系統，這些系統同時需要和輸電線路視頻監控裝置相互配合，只有這樣才能發揮作用。（2）微氣象區和微地形區需要配備導線風偏和氣象設備，同時需要對風偏數據進行監測和記錄。在此基礎上，根據這些數據對氣象條件、運行、設計等進行全面的分析和研究。這樣就能增強高壓輸電線路對強風的抵抗能力。（3）煤礦采動的影響區內需要配備桿塔傾斜監測裝置，及時對桿塔傾斜的情況進行監測。通過這些措施可以對線路事故進行監測以及預防。（4）將微風振動監測系統安裝在大跨越線路上。（5）舞動易發的區域需要安裝舞動監測裝置，這樣就可以實現對導線舞動的曲線以及波數等進行監控和分析的目的。（6）一些重要跨越、大跨截止線路和特備偏遠的區域需要安裝監測裝置。這樣特殊地段的監控就可以實現。

3 電力電纜運行監測技術

3.1 分布式光纖測溫技術

分布式光纖測溫技術的工作原理是：光在光纖中輸送時，在每一點上激光都會與光纖分子相互作用，進而后向散射就會發生。后向散射既Rayleigh散射，又有Raman散射。分布式光纖測溫系統的構成主要有：1臺主處理機，1臺當地控制電腦，1臺遠端用戶控制電腦，1條或幾條傳感光纖。分布式光纖測溫被廣泛的使用在電力電纜全線中，可以實現全天候的實時測量。它能合理、合理調節電纜的載流量，有效的防止電纜及隧道發生火災的發生。

3.2 局部放電量的測量

電場強度有時會超過絕緣介質的耐電強度，該點的局部就會被擊穿，因此放電現象就會產生，這時就需要進行局部放電量的測量，這樣就能及時的發現電纜和附件中的缺點。局部放電量的測量局部放電量測量的接線原理及等價回路見下圖2。

3.3 紅外熱成像技術監測熱故障

根據輻射理論，只要物體的溫度高于絕對零度，無論什么時候，什么地點都會向外輻射紅外線，發射輻射能量。這些紅外線用人眼是看不見的。同樣，當帶電電纜線路出現了熱故障，就會形成熱場，并且向外輻射能量。運用紅外成像儀的光掃描系統，熱場可以被形象的反映在熒光屏上。從熱像圖中可以分析出熱場中的最高溫度點，這個最高溫度點即熱故障點。盡管電纜線路熱故障有很多種，但是可以被分為兩類，一類是接觸熱故障，另一類是絕緣材料固有缺陷以及變質老化。

結語

用狀態監測和運行監測可以及時了解和發現輸電線路的運行狀態，及時發現運行故障，這樣就能將安全隱患消滅在萌芽之中，合理地使用設備，保證電力系統安全運行。

[1]郭永利.電氣設備狀態監測與故障診斷技術應用[J].科技向導，2012（27）.