輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)改優(yōu)的研究與應(yīng)用

丘文彪，傅榮宗

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司梅州供電局，廣東 梅州 514021）

0 引 言

在輸電線路的運(yùn)行管理中，對線路設(shè)備進(jìn)行檢修是保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的必要手段。而輸電線路在線監(jiān)測是為了避免對線路設(shè)備過度檢修常用的技術(shù)手段，在提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性和降低經(jīng)濟(jì)損失方面表現(xiàn)出了較好的效果[1]。隨著電網(wǎng)的不斷改善，輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)也需要隨之完善，以滿足更多的實(shí)際需求。因此，針對輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的改優(yōu)研究一直在繼續(xù)。除了對原有輸電線路絕緣子污穢在線監(jiān)測系統(tǒng)、輸電線路氧化鋅避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)等進(jìn)行研究以外，更多是對防外力破外、故障定位等進(jìn)行探討和研究。

1 防外力破壞

1.1 技術(shù)背景

近年來，我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動了各類基礎(chǔ)工程建設(shè)。類似于工業(yè)園區(qū)建設(shè)、高速高鐵等施工遷改，在輸電線路線行保護(hù)區(qū)內(nèi)的野蠻施工會給輸電線路安全運(yùn)行造成破壞性影響，甚至威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行和施工人員的人身安全。因此，研究輸電線路防外力破壞的在線監(jiān)測技術(shù)尤為重要。

1.2 技術(shù)方案

在輸電線路線行保護(hù)區(qū)內(nèi)的施工、開挖、堆取土、采石和工程爆破等情況，都是導(dǎo)致輸電線路外力破壞的因素。面對越來越多的外力破壞隱患，當(dāng)前防外力破壞技術(shù)已無法滿足對線路安全運(yùn)行防患未然的保障需求。因此，在輸電線路防外力破壞電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了更多的優(yōu)化工作，相關(guān)技術(shù)通過前端測量終端、本地報(bào)警裝置、后端顯示和預(yù)警平臺等設(shè)備的全面防護(hù)，強(qiáng)化輸電線路的防外力破壞功能。在輸電線路防外力破壞技術(shù)設(shè)計(jì)中，由供電模塊、測試模塊構(gòu)成的前端測量終端用于檢測被測目標(biāo)的距離，同時將檢測到的相關(guān)信息轉(zhuǎn)換為無線電信號發(fā)送到報(bào)警裝置。其中，供電模塊包括兩個部分，太陽能板和蓄電池。供電模塊、紅外測試模塊、GSM通信組件彼此相連。其中，供電模塊與測試模塊的連接很緊密，供電模塊的太陽能板安裝在測試模塊的上方[2]。由GPRS模塊、發(fā)射天線ANT3構(gòu)成的本地報(bào)警裝置設(shè)置通過單片機(jī)U2串口進(jìn)行連接，主要功能是對天線ANT4發(fā)射的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，再將接收到的數(shù)據(jù)輸送到CPU第一輸入端。

1.3 效果預(yù)期

為保證輸電線路防外力破壞功能的加強(qiáng)，相關(guān)技術(shù)對距離檢測和自動預(yù)警進(jìn)行了分開部署，目的是控制前端測量終端的體積和重量，同時減輕其功耗，使前端測量終端的結(jié)構(gòu)更合理，可以自由選擇固定或移動的安裝方式，同時達(dá)到更優(yōu)化的預(yù)警效果。

2 故障定位

2.1 技術(shù)背景

故障定位是利用沿輸電線路安裝的故障指示器對線路中具有故障特征的電流進(jìn)行感知，并將相關(guān)信號進(jìn)行顯示技術(shù)。以往對輸電線路沿線故障定位，更多是靠運(yùn)維人員的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工檢查，既消耗了大量人力，也非常耗時。故障定位技術(shù)的開發(fā)能在輸電線路發(fā)生故障時快速查找故障點(diǎn)，對于保障輸電線路的正常運(yùn)行具有重要意義。

2.2 技術(shù)方案

故障定位技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，采用了無線報(bào)警方式，結(jié)合了自動化、智能化技術(shù)和可視化數(shù)據(jù)終端，將線路故障定位信息和周邊情況用最快的速度以直觀的形式顯示出來。

2.3 效果預(yù)期

相關(guān)技術(shù)是由單片機(jī)和若干集成電路芯片組成的微系統(tǒng)，使故障定位技術(shù)僅利用簡單工藝即可完成總體結(jié)構(gòu)的緊湊性故障定位設(shè)計(jì)，同時增強(qiáng)了故障定位時的抗干擾能力、自動化程度。另外，可視化數(shù)據(jù)終端對輸電線路故障信息和周邊信息的直觀顯示，使得故障定位的效果更為突出。

3 山火監(jiān)測

3.1 技術(shù)背景

山火是造成山區(qū)輸電線路故障的主要原因之一。近年來，由于工業(yè)、旅游開發(fā)的不斷深入，山火事故頻發(fā)，給電網(wǎng)的正常運(yùn)行帶來了嚴(yán)重影響。通過人工手段和直升機(jī)巡視，已無法滿足對不斷擴(kuò)大規(guī)模的電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時性巡查的需求，且對山火進(jìn)行監(jiān)測的及時性和準(zhǔn)確性難以達(dá)到當(dāng)前電網(wǎng)的檢測要求。

3.2 技術(shù)方案

在輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)化中，相關(guān)設(shè)計(jì)采取較為先進(jìn)的溫度控制電路技術(shù)。該技術(shù)通過監(jiān)控輸電線路沿線熱敏電阻溫度的變化，對監(jiān)控獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行電阻控制比例運(yùn)算，由此得到電路的輸入電壓，最終獲得實(shí)際的電壓差，并以此對輸出控制單限比較器形成影響，再由二極管和晶體管將信號傳遞到電路報(bào)警電路，點(diǎn)亮報(bào)警指示燈。

3.3 效果預(yù)期

輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)中的山火監(jiān)測優(yōu)化，采用簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使用的元件也較為常用，成本低廉。它能更好地實(shí)時監(jiān)控山火災(zāi)情，不僅提高了相關(guān)監(jiān)測工作的及時性和準(zhǔn)確性，還節(jié)約了大量人力成本。

4 氣象監(jiān)測

4.1 技術(shù)背景

在遭遇惡劣天氣引發(fā)的自然災(zāi)害時，輸電線路常常會受災(zāi)害影響無法正常運(yùn)行，進(jìn)而引發(fā)大面積停電事故。利用磁場檢測技術(shù)對塔桿周圍的磁場情況進(jìn)行監(jiān)控，通過掌握實(shí)時的碰場數(shù)據(jù)，可以實(shí)時掌控設(shè)備的運(yùn)行情況，對于提高塔桿和相關(guān)設(shè)備的安全性具有重要意義。

4.2 技術(shù)方案

相關(guān)監(jiān)測技術(shù)采用具備接收氣象傳感器、磁場檢測儀的測量檢測板，對桿塔周圍的氣象情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。這些數(shù)據(jù)被通信模塊輸送到遠(yuǎn)端控制中心，并生成數(shù)據(jù)變化的直觀圖像，得到氣象參數(shù)變化曲線，再根據(jù)一定的函數(shù)關(guān)系對天氣趨勢進(jìn)行預(yù)測。

氣象監(jiān)測設(shè)備的殼體側(cè)面設(shè)置有與其垂直的第一、第二連接桿，兩根連接桿處于同一水平面，第一連接桿的一端固定安裝在檢測板的殼體上。與此同時，設(shè)備中還有一對活塞桿相對的第一水平液壓缸和第二水平液壓缸，第三水平液壓缸安裝固定于第一豎直液壓缸的活塞桿上，而第四水平液壓缸則固定于第二豎直液壓缸的活塞桿上，以此類推，可以確定第三水平液壓缸和第四水平液壓缸的安裝位置。同時，第一弧形夾板安裝于第一水平液壓缸的活塞桿上，第二弧形夾板安裝固定于第二水平液壓缸的活塞桿上，以此類推，可以確定第三弧形夾板和第四弧形夾板的安裝位置。弧形夾板的弧面在安裝時統(tǒng)一朝向塔桿。另外，設(shè)備還配有檢測板、控制模塊、磁場檢測儀、氣象傳感器、數(shù)據(jù)通信模塊、頂端安裝太陽能供電板、氣象傳感器、

溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、降雨量傳感器以及氣壓傳感器等部件[3]。

4.3 效果預(yù)期

相關(guān)設(shè)計(jì)可以使工作人員帶著檢測板在塔桿上自由活動，安裝、維修、檢測等相關(guān)操作也更為簡單，對于輸電線路桿塔周圍氣象數(shù)據(jù)和磁場情況信息的收集力度更強(qiáng)，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性更高，有效控制了傳統(tǒng)預(yù)測手段對氣象情況預(yù)測不準(zhǔn)的問題，減少了因此類情況對輸電線路造成的不良影響，同時具備結(jié)構(gòu)簡潔緊湊、制造成本低廉和使用簡便等優(yōu)點(diǎn)。

5 其他監(jiān)測

隨著輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的不斷完善，相關(guān)技術(shù)針對不同情況采取的技術(shù)更為細(xì)化，如針對惡劣極端天氣的輸電線路覆冰監(jiān)測技術(shù)、針對空氣動力不穩(wěn)定的在線舞動監(jiān)測技術(shù)、針對地基不均勻沉降導(dǎo)致輸電線路桿塔傾斜的監(jiān)測技術(shù)等[4]。

覆冰在線監(jiān)測技術(shù)是采用科學(xué)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)方法提前預(yù)測冰害事故，并向控制中心報(bào)警，從而預(yù)防事故給電網(wǎng)正常運(yùn)行帶來的影響。輸電線路在線舞動監(jiān)測技術(shù)，是為了預(yù)防因自然環(huán)境中風(fēng)力作用不均勻，使電線在低頻率大振幅振動現(xiàn)象影響下產(chǎn)生磨損、跳閘、短路和斷線問題發(fā)生的技術(shù)。該技術(shù)根據(jù)監(jiān)測設(shè)備的測量數(shù)據(jù)，對各種參數(shù)進(jìn)行分析，判斷事故發(fā)生的可能性，從而向控制中心發(fā)送警報(bào)。地質(zhì)條件不穩(wěn)定或礦山開采等原因形成的地基沉降問題，是引發(fā)電線桿塔傾斜的重要原因，不僅會威脅整條線路的正常運(yùn)行，還存在人員傷亡的危險。針對這一情況，在輸電線路塔基安裝太陽能供電的實(shí)時監(jiān)測設(shè)備，實(shí)時保持對電線桿塔傾斜問題的監(jiān)控，可以及時發(fā)現(xiàn)、解決此類問題。

6 結(jié) 論

輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)是伴隨著電力網(wǎng)絡(luò)誕生的重要技術(shù)，對于保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要意義。以往相關(guān)技術(shù)主要采取的人工操作手段，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的自動化、智能化程度越來越高，成為輸電網(wǎng)運(yùn)維管理的必然手段和未來趨勢。不可否認(rèn)，相關(guān)技術(shù)還存在諸多不足，需要結(jié)合不斷變化的電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步完善，使其中存在的技術(shù)應(yīng)用缺陷如防外力破壞、故障定位、山火監(jiān)測、氣象監(jiān)測等得到有效彌補(bǔ)，在不斷改良中得到優(yōu)化，從而促進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)行更具可靠性和安全性。