輸電線路在線監測系統應用

張靜

【摘 ?要】輸電線路是電力工業發展的基礎設施，其安全可靠運行關系著電力部門的正常運轉和國民經濟的健康發展。輸電線路的監測是輸電線路運行維護的一個重要方面。隨著電子技術、通信技術的發展，輸電線路在線監測系統越來越完善，監測精度及廣度都在逐漸提高。文章主要選取絕緣子污穢、導線舞動、覆冰、導線溫度等狀態監測量，提取監測終端的狀態數據，綜合分析各種數據之間的關系，設計了相應的狀態在線監測系統，可對輸電線路運行狀況進行綜合預警，提高輸電線路的安全可靠性。

【關鍵詞】輸電線路;可靠性;在線監測

輸電線路是電力工業發展的物質基礎，分為架空輸電線路和電纜線路。輸電線路的安全可靠運行，對于地區穩定供電、高質量供電以及保證國民經濟健康有序發展，都有著重大的社會意義與經濟意義。輸電線路的主要作用是輸送電能，為各個地區提供電力供應，是電力系統的輸送環節，電能損耗小，經濟效益高，為電能的輸送提供了重要支撐。但是，輸電線路的運行環境卻并不是很理想，因為輸電線路一般都暴露于大氣中，很容易受到氣象和冰雪、大風、雷電、污穢等惡劣環境的影響而引發故障。目前，對于輸電線路維護工作，也十分棘手，存在巡視困難、維修不便等因素。準確檢測輸電線路的狀態特征量，及時發現輸電線路的故障，為線路的檢修贏得寶貴時間，對于保證輸電線路的安全、提高輸電線路的可靠性都具有重要意義。

1 在線監測概述

輸電線路在電力系統中起著重要的作用，但其安全可靠運行一直是人們關注的熱點。我們知道，輸電線路的走線距離較遠，輸電網絡覆蓋廣闊，其中不乏地形復雜、周邊環境惡劣的地方。從近幾年的歐美大停電、印度大停電到2008年中國南方罕見的冰雪災害都證明了輸電線路的脆弱性。正是由于輸電線路的這個脆弱特性，因此很有必要對輸電線路采用線路巡視的方式，提取輸電線路的運行參數，及時掌握線路運行的狀況，發現設備缺陷和隱患。目前，實際運行中的輸電線路運行維護方式主要采用傳統的人工巡線方式。這種方式對于輸電線路的監測有一定的作用，如果發現及時，可以避免發生較大的輸電線路故障。但是一旦出現人工失誤，將極有可能導致輸電線路故障，并且不能實現實時的在線監測。

2 輸電線路在線監測系統設計

輸電線路在線監測系統安裝在輸電線路運行現場，通過監測相關的狀態信息，實現輸電線路故障預警，可提高輸電線路運行可靠性、保證供電穩定和供電質量。它可以實現對高壓輸電線路實時監測的設計目標，滿足輸電線路的在線監測要求。設計的在線監測系統采集的主要運行狀態參數有導線舞動參數、導線溫度、導線風偏、覆冰程度、絕緣子污穢程度、絕緣子泄漏電流、絕緣子風偏等，真實反應輸電線路及桿塔的周圍環境。系統在與用戶交互方面，它可以從設備情況、監測量、時間段等多個角度采用多種形式的圖表對監測數據進行展示，實現分主題的監測數據瀏覽方式，給用戶提供人性化和實用化的監測體驗。此外，系統在實現監測數據對比、統計等功能的基礎上還提供了高級計算、預測功能。本文設計的輸電線路在線監測系統主要包括以下監測子系統。

2.1 絕緣子污穢監測子系統

輸電線路的電量參數可以很好的反映其運行狀態，如絕緣子表面泄漏電流和電暈電流等電測量參數的變化與污閃的發生過程就有著非常密切的關系。對于不良絕緣子，其絕緣電阻相對于正常絕緣子偏低，其泄漏電流在絕緣子表面和內部都流過，泄漏電流比較大，絕緣子污穢監測子系統可在線監測絕緣子泄漏電流變化過程，通過在線監測數據回傳系統，可通過泄露電流值、放電脈沖數及氣象參數得出污穢發展趨勢，實時顯示被監測絕緣子的污穢狀況，實現污閃預警。

2.2 輸電線路導線舞動在線監測

導線舞動是指導線在垂直平面以幾分之一赫茲的低頻和高振幅的振動，其振幅最大值可達初始弧垂值的數量級，它的擺動幅度較大，擺動時間也較長，極易導致線路間故障，如導線短路、相間閃絡等，嚴重時可導致導線燒傷。因此，導線舞動的在線監測對于輸電線路安全運行具有重要意義。該系統的檢測量可以充分反映輸電線路的運行狀態信息，此外，還具有實時特性，可為運行維護人員發出警報，贏得足夠的維護時間，提高輸電系統運行可靠性。

2.3 輸電線路導線溫度監測子系統

溫度是眾多與電相關的產品中一個不可忽略的因素，同樣，在輸電線路中，導線的溫度是影響輸電線路安全穩定運行的重要因素，導線溫度的在線監測對于判斷輸電線路的運行狀態具有重要的參考價值。

在日常運行中，導線的溫度和眾多因素有關。如日照、風速、載流量等。目前，按照現有的技術規定，其考慮了較為惡劣的運行環境，給出的理論溫度界限相對于實際運行情況而言是偏保守的。如果運行調度人員僅僅依據現有的技術章程來確定導線的運行容量，其穩態輸送容量值的估計也是偏保守的。鑒于此，很有必要結合當地實時的氣候狀態，實時的監測導線運行溫度，通過導線溫度在線監測子系統的算法進行分析和計算，確定導線的實時動態載流量，并依此為輸電線路輸送容量依據，科學合理的確定輸入容量等級，充分挖掘輸電線路的輸送能力。

該溫度在線監測子系統可以協助確定出最接近導線實際輸送能力的容量等級，能夠在一定程度上緩解電力供應緊張。

2.4 輸電線路覆冰在線監測子系統

在一些氣候惡劣的高原地區，輸電線路的覆冰可能性較大。輸電線路的覆冰對于電力系統的安全穩定運行存在很大地安全隱患。

常見的輸電線路覆冰有雨凇、霧凇、凍雨覆冰等，并不是每一個線路都有可能覆冰，它主要與當地的氣候條件有關。影響輸電線路覆冰的主要因素有空氣濕度、氣溫等。覆冰的氣溫條件為-8～0 ℃這個區間，空氣濕度為90%以上，當溫度與濕度條件都具備時，風速的大小和風向成為決定覆冰厚度的重要參數，最適宜覆冰產生的風速一般為2～7 m/s。條件看似苛刻，然而，在輸電線路經過的眾多地區，這幾個條件恰好可以滿足，因此研究輸電線路覆冰的在線監測具有重要的現實意義。覆冰首先在導線迎風面產生，當迎風面達到某一覆冰厚度時，在不平衡重力的作用下產生扭矩，使導線發生扭轉，從而使導線的另一側成為迎風面而產生覆冰，如此反復多次后在導線上形成圓形或橢圓形的覆冰。

輸電線路覆冰在線監測系統可以很好地監測輸電線路的覆冰情況，其監測數據可為輸電線路的維護檢修提供決策依據，減少覆冰對輸電線路造成的損壞。

3 結 語

輸電線路的安全穩定運行是電力系統可靠性的一個重要方面。輸電線路在線監測系統對于保證輸電線路的可靠運行，提高電力系統可靠性具有重要意義。本文首先闡述了輸電系統在線監測的理論依據，研究了其運行環境特性，最后從絕緣子污穢、導線舞動子系統等方面給出了輸電線路在線監測系統的設計組成。本文研究成果可為電力輸電線路的在線監測系統研究與構建提供理論指導。

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（作者單位：寧波送變電建設有限公司送配電服務分公司）