輸電線路覆冰在線監測技術分析

胡光耀（國網湖北省電力公司荊州供電公司檢修分公司，湖北荊州434000）

輸電線路覆冰在線監測技術分析

胡光耀（國網湖北省電力公司荊州供電公司檢修分公司，湖北荊州434000）

在現如今的電力監測系統當中，輸電線路在線監測技術起到了越來越重要的作用，其針對確保輸電線路覆冰的在線監測發揮了非常重要的價值。本文在論述輸電線路在線監測技術的基礎上，就輸電線路覆冰在線監測技術進行了分析。

輸電線路；覆冰；在線檢測技術

1 引言

伴隨著國民經濟的不斷發展，我國電力事業取得了長足的進步。但受困于地勢、地形、天氣等影響因素，我國高壓輸電工程受到了很大的挑戰，其中最困難的一環就是高壓輸電線路覆冰。為了改善現今輸電線路使用壽命短、無法分布式測量、受電磁干擾強等問題，輸電線路覆冰在線監測技術顯得尤其重要。

2 輸電線路覆冰概況

2.1 輸電路線覆冰情況監視的問題

目前，國內電力體系大多運用導線溫度傳感器、稱重傳感器、傾角傳感器、拉力傳感器、圖像監測等，對我國供電路線覆冰情況加以監視。稱重傳感器、導線溫度傳感器等均在電子監測傳感器的范圍，其具有顯著的非線性、零點漂移、蠕變等特點，穩定性不理想，運用時間較短，監測成效不穩固，并且會受周邊環境的影響。而圖像監測方式在有風或者有雪的狀況下，鏡頭較易被打濕，對導線的覆冰狀況難以辨識，成像程序也難以順應風雪等不良天氣，而且圖像辨識形成的信息量眾多，會占用較大通信空間。

2.2 輸電線路覆冰的成因

致使供電線路產生覆冰現象的要素眾多，一方面是自然要素，另一方面是人文要素。導致供電線路覆冰的自然要素大致有線路敷設區域的氣候條件、海拔等。部分海拔較高的區域因為本身溫度很低，加之季節與海拔等要素的共同影響，較易造成供電線路產生覆冰問題。除此以外，電力從業者在供電路線覆冰厚度的設計初期，未曾考慮到或許產生的天氣狀況和路線的承受水平，以致產生路線覆冰狀況。路線覆冰的預警力度與狀況監視力度均較弱，電力從業者缺少路線覆冰構成的氣象狀況的把控。對路線除冰技術的研發不充分，未曾第一時間研究出處理路線覆冰問題的有效舉措。

3 輸電線路在線監測技術的概述

3.1 輸電線路在線監測技術的介紹

通常所說的輸電線路在線監測技術，可以理解為在輸電線路上裝設儀器設施，對于表征設備的運行情況開展實時的記錄，并且及時傳送到監控中心。通過收集每項監測數據，判別并分析輸電線路的運行情況，并且可以預見性的探討即將發生的情況，采取科學合理措施，減輕或者消除安全威脅，減少輸電線路的損失，進而實現輸電線路的在線監測?？梢赃@樣說，輸電線路在線監測技術不但是維護輸電線路安全運行的關鍵保障，同時也是輸電線路狀態檢修的重要措施。

3.2 輸電線路在線監測技術系統的原理

①在輸電線路的在線監測系統構成上，系統大多采取二級網絡結構，包含線路監測基站、監測中心以及線上監測裝置，而線上監測裝置包含了導線覆冰檢測儀、線溫度監測儀等。②在實際的工作原理當中，應該明確輸電線路在線監測的具體參數，它的技術參數重點包含了環境運行參數以及設備運行參數，而輸電線路在線監測技術系統是利用參數分析與信息采集來實現對于輸電線路的管理與監測，工作人員可以通過查閱信息參數，對可能產生的問題作出提前預警。

4 系統結構

監測終端可以實時測量線路懸垂絕緣子的傾角、耐張串、串拉力、風偏力亦或是懸垂串導線線夾出口的傾斜角度、終端桿塔周邊的氣象狀況（風向、風速、相對溫度及濕度）、導線的溫度、泄漏電流等有關參數，依托通訊體系傳送到主站，主站的后臺系統聯系靜力學核算方式核算出供電路線的覆冰厚度，在等效覆冰厚度和設置覆冰厚度近似時發出警示。

等效覆冰厚度是指聯系供電路線垂直檔距內實際測量的垂直拉力數值或者導線傾斜角度來計算導線的負載，之后轉化為供電路線設計標準下的等效冰厚，也就是路線為均衡覆冰，覆冰類型是雨凇，密度大概是0.9×10-3kg/mm2。因此，等效冰厚并非供電路線的真正冰厚。核算的模型能夠依據覆冰類別的差異得到有一定差別的等效覆冰厚度，可是各種等效冰厚的負荷影響是不發生變化的。目前，供電路線覆冰網絡監控的報警經過等效冰厚度在設置冰厚中所占的比重當做閾值，閾值要進行實驗。

圖1 系統結構

5 監測方法

5.1 光纖傳感技術

基于光纖傳感技術的高壓輸電線路覆冰狀態的監測系統主要由這幾部分構成：裝設有監控程序的光纖光柵應變傳感器、光纖光柵波長解調儀、電子計算機等。寬帶光信號源自于寬帶光源，通過隔離器與耦合器，最終傳輸到傳感光柵上，把此些光纖光柵波長加以選擇后，多種波長的窄帶光被反射，然后由波長解調儀負責接收。當光纖光柵的溫度與負載有顯著改變時，光柵解調器的測量波長也會產生顯著變化，且把信息傳輸給電腦加以剖析處理，得出壓力分布情況，進而剖析供電路線的目前狀況。基于光纖傳感技術，和OPPC、OPGW結合運用，會讓該監測項目更為健全。要與OPGW技術綜合應用，主要是由于其能夠在覆冰溶解方面發揮顯著作用。在高壓供電路線覆冰改造工作中，運用光纖傳感技術全面監控高壓供電路線覆冰狀況，在變電站通訊機房中的電腦屏幕上會顯示監測信息，高壓輸電的有關負責人員采用遠程的方式接收此些信息，能夠全面掌握導線光柵點的變動狀況、溫度狀況。

5.2 稱重法

考慮到導線在覆冰之后絕緣子串順線傾角會產生顯著變化，創建水平張力靜態平衡方程得到覆冰和風的總荷載，總荷載減去風荷載等于覆冰荷載，就可以得到單位長度的覆冰荷載。該模型沒有將導線的風偏考慮在內，總荷載減去水平方向風荷載也不符合力學的規律，風荷載受到風向、風壓不均勻系統、導線布置等經驗值干擾較大。可以創建靜荷載平衡方程，覆冰荷載=拉力傳感器測得總荷載-（導線自重荷載+風荷載），覆冰荷載/垂直檔距=單位長度覆冰荷載。該模型的總荷載與水平方向的風荷載不符合力學規律，風荷載也會干擾到覆冰結算結果，在覆冰嚴重的條件下實際線長跟垂直檔距差距大，導致單位線長的覆冰荷載計算結果偏大。

結合風偏平面與垂直平面的靜力學探討，在風偏平面當中創建豎直方向上的靜力平衡方程，方程求解之后得到單位線長的覆冰荷載，進一步得到等效覆冰厚度。科學的稱重法導線等效覆冰厚度計算流程如圖2。在圖2當中，第一步在迭代過程當中讓導線長度不受覆冰厚度影響而受風偏影響，得到的結果代入到下一步迭代中，最后收斂在某一數值左右，該數值就是等效覆冰厚度。

圖2 輸電線路等效覆冰厚度計算流程圖

5.3 模擬導線法

裝設與路線導線材質相同、規格相同的模擬導線，采用量測模擬導線的厚度和稱重的方式來明確覆冰水平，此種方式適用于外觀冰站內的量測導線覆冰狀況，依托長時間積累的監測信息來探究線路的覆冰機理。為了讓網絡監測具有和現實路線相同的氣候狀況，可在供電桿塔上掛上模擬導線進行智能量測，從而核算出改桿塔真正的冰厚。

6 結語

總之，國內的電力系統受氣候、地質等諸多要素的影響，難以有效監測線路狀況，特別是難以監測線路覆冰狀況，其始終是國內電力公司發展的制約要素。運用科學的在線監測方法，能夠讓此問題得到很好的解決。電力從業者依托在線監測技術，可以全面掌握供電線路的實際狀況，能夠全面把控供電線路的冰厚，之后確定科學的處理計劃，全面滿足電力體系對供電路線即時情況監測的需要，大幅提升了供電的穩定性與可靠性。

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[3]劉春城，劉 伎.輸電線路導線覆冰機理及雨化覆冰模型[J].高電壓技術，2011（1）.

TM75

A

2095-2066（2016）36-0068-02

2016-12-11

胡光耀（1987-），男，本科，主要從事輸電線路運維檢修工作。