輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的信息傳輸技術(shù)

王巨峰

【摘 要】隨著我國電力行業(yè)的不斷發(fā)展，人們對于輸送電穩(wěn)定性和可靠性需求也在不斷提升，如何確保電能穩(wěn)定安全的輸送，已是當(dāng)下電力行業(yè)發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)。同時也是電力行業(yè)實現(xiàn)科技化和現(xiàn)代化發(fā)展必須要解決的問題。基于此，為進(jìn)一步確保電力運輸安全與穩(wěn)定，實現(xiàn)對輸電線路隨時進(jìn)行監(jiān)測和檢修很有必要，從而有效保證電力系統(tǒng)的安全暢通性，還可以節(jié)省部分不必要的維修費用，對我國電力行業(yè)未來實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的影響意義。

【關(guān)鍵詞】輸電線路；在線監(jiān)測系統(tǒng)；信息傳輸技術(shù)

1實施電力系統(tǒng)輸電線路監(jiān)測的重要性

電力系統(tǒng)集發(fā)電、輸電、變電、配電等功能于一身，而輸電線路安全穩(wěn)定則是確保上述功能實現(xiàn)的前提。但實際上，由于輸電線路具有輸電距離長、布局范圍廣、承載電能需求呈多樣性變化、布局環(huán)境復(fù)雜等特點，因此很容易受到外界因素的干擾，象雷電、暴雪、冰雹等天氣因素干擾，還有地震、山洪等自然災(zāi)害的干擾。上述對于電力系統(tǒng)的輸電線路運行均會產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，同時還會對線路本身造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞，引發(fā)輸電安全問題。其中最為典型的問題便是會造成輸電線路舞動，在強(qiáng)大的風(fēng)力及嚴(yán)寒的影響下，線路舞動會產(chǎn)生強(qiáng)大機(jī)械振動能量，不僅會對線路自身產(chǎn)生嚴(yán)重危害，使得線路不堪重荷發(fā)生斷裂，同時也會對桿塔、金具、絕緣子造成強(qiáng)烈沖擊，使其產(chǎn)生疲勞損害。另一方面，我國的用電分布并不均勻，各地區(qū)用電量具有一定的差異性，尤其是在高峰時段，電力系統(tǒng)輸電線路需要面對的壓力更大，一旦出現(xiàn)線路故障問題，將會對電力系統(tǒng)供電安全造成嚴(yán)重影響。基于此，做好電力系統(tǒng)輸電線路的監(jiān)測與檢查顯得尤為重要。通過對輸電線路的運行狀況進(jìn)行密切監(jiān)測，從而能夠第一時間發(fā)現(xiàn)線路故障，及時進(jìn)行維修，可有效避免輸電線路問題進(jìn)一步惡化，造成重大安全事故，為人們的日常用電提供有力的保障。

2輸電線路狀態(tài)監(jiān)測通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計

2.1通信傳輸架構(gòu)的演進(jìn)

在輸電線路狀態(tài)監(jiān)測通信傳輸網(wǎng)絡(luò)中，主要利用傳感器、監(jiān)控器等實現(xiàn)終端信息的儀器構(gòu)成過程層的通信傳輸網(wǎng)絡(luò)，具有通信面較廣與信息類型較為復(fù)雜的特點，對通信傳輸?shù)陌踩浴⒖煽啃砸约皩崟r性要求較低，對資產(chǎn)管理類終端的可移動性要求則較高。輸電線路狀態(tài)監(jiān)測通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的間隔層主要用來匯集間隔過程的所有實時數(shù)據(jù)，并完成信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)某猩蠁⑾隆Ｒ虼耍ㄐ艂鬏斁W(wǎng)絡(luò)的間隔層要求迅速且同時完成與過程層和站控層的網(wǎng)絡(luò)通信傳輸。在通信傳輸網(wǎng)絡(luò)中，站控層是該區(qū)域變電站控制中心與遠(yuǎn)端的變電站控制中心以及電力企業(yè)的設(shè)備管理中心構(gòu)成的通信傳輸核心網(wǎng)絡(luò)。在實際應(yīng)用中，站控層主要利用光傳輸網(wǎng)或數(shù)據(jù)網(wǎng)完成信息的交換與傳輸。在輸電線路狀態(tài)監(jiān)測通信傳輸網(wǎng)絡(luò)中，過程層、間隔層以及站控層中的通信傳輸設(shè)備形成邏輯上與物理上的樹狀拓?fù)洌壿嫿Y(jié)構(gòu)較為單一，信息數(shù)據(jù)的流向為終端到主站的縱行方向。

2.2通信傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計

輸電線路狀態(tài)監(jiān)測通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)主要應(yīng)用匯聚交換機(jī)、接入交換機(jī)、主IEDCAC、主IEDCMA、主IEDCAG以及IED設(shè)備。在設(shè)備連接操作中，采用穩(wěn)定性較高的樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可有效避免產(chǎn)生廣播風(fēng)暴，屬于較常使用的連接結(jié)構(gòu)方式，同時能夠增強(qiáng)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性，方便實施故障的隔離，整體提升通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性。在邏輯網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建上，不再僅僅使用樹形一點對多點的層級結(jié)構(gòu)，而是采用全互聯(lián)、扁平式的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，能夠?qū)νㄐ艂鬏斁W(wǎng)絡(luò)中的主IED設(shè)備實施分布式布置，為數(shù)據(jù)的存儲與計算提供一點對多點的網(wǎng)狀通信支持。

2.3輸電線路狀態(tài)監(jiān)測通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備選擇

在輸電線路狀態(tài)監(jiān)測通信傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，可使用OSI七層體系結(jié)構(gòu)中的路由設(shè)備、交換設(shè)備以及傳輸設(shè)備組成通信設(shè)備。其中，路由設(shè)備應(yīng)選用穩(wěn)定性與可靠性較好的路由器。鑒于路由器的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議較為復(fù)雜、數(shù)據(jù)信息傳遞與交換效率相對較低、網(wǎng)絡(luò)配置靈活程度較差，需要加設(shè)DHCP服務(wù)器或DHCP中繼等輔助設(shè)備，促進(jìn)功能的實現(xiàn)。交換設(shè)備的優(yōu)勢在于數(shù)據(jù)信息的傳輸與交換效率相對較高，通信協(xié)議較為簡單，且寬帶的使用率較高。此外，通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的可控性較差，需利用快速生成樹協(xié)議、生成樹協(xié)議以及IEEE802.1P補充協(xié)議實施調(diào)整。以基于SDH的多業(yè)務(wù)傳輸平臺與同步數(shù)字體系網(wǎng)絡(luò)為代表的傳輸設(shè)備，具備帶寬較高、時延程度低且安全性能較好的優(yōu)點，但其對資源的利用率較低，并不適合接入網(wǎng)。

3輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的實際應(yīng)用

3.1氧化鋅避雷裝置在線監(jiān)測技術(shù)

現(xiàn)階段氧化性避雷裝置在新監(jiān)測技術(shù)主要技術(shù)手段有基波法、補償法、數(shù)字諧波法、溫度測量法等。實時監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備，定時監(jiān)測設(shè)備周圍環(huán)境變化及MOA泄露電流值，通過信號傳遞系統(tǒng)傳輸至監(jiān)控中心，采用專家分析軟件判斷氧化鋅避雷裝置運行狀態(tài)及自身性能。輸電線路可視遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)：可視遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要為靜止圖像和錄制視頻，由于受到監(jiān)測設(shè)備分機(jī)電源功率、通訊設(shè)備種類、以及投入成本限制，一般會采用靜止圖像來對現(xiàn)場實際情況進(jìn)行分析判斷。

3.2輸電線路防盜系統(tǒng)在線監(jiān)測

輸電線路防盜系統(tǒng)早期應(yīng)用的是聲控探測、紅外線探測等技術(shù)。隨著科技的進(jìn)步現(xiàn)階段線路防盜系統(tǒng)采用了新型的桿塔防盜報警裝置，這種裝置采用的技術(shù)手段是微波感應(yīng)式防盜系統(tǒng)。微波感應(yīng)式防盜系統(tǒng)由監(jiān)測分機(jī)、監(jiān)測中心以及監(jiān)測巡檢人員三部分構(gòu)成。變電站中每個桿塔均會安裝獨立的監(jiān)測分機(jī)，監(jiān)測分機(jī)可以實時監(jiān)測桿塔的情況以及周圍環(huán)境中移動物體狀態(tài)，由此來確定被盜竊桿塔的位置、時間，以便于巡檢人員及時到達(dá)現(xiàn)場處理。

3.3輸電線路覆冰情況在線監(jiān)測

目前線路覆冰監(jiān)測技術(shù)主要有兩種：一種是采用現(xiàn)場圖像來分析判斷線路覆冰情況；二是根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)來計算，然后和設(shè)計參數(shù)比較進(jìn)而給出判斷。輸電線路動態(tài)增容及溫度變化在線監(jiān)測：輸電線路增容方式主要有動態(tài)監(jiān)測增容和靜態(tài)提溫增容。靜態(tài)提溫增容需要假設(shè)符合技術(shù)規(guī)程的前提下環(huán)境溫度+40℃，導(dǎo)線上的風(fēng)速和日照強(qiáng)度仍符合技術(shù)要求，這就將導(dǎo)線的溫度提升至80～90℃，從而提高導(dǎo)線輸送的能量。動態(tài)監(jiān)測增容是在線路上安裝監(jiān)測設(shè)備，利用監(jiān)測分機(jī)對導(dǎo)線自身狀態(tài)以及外界環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)所得參數(shù)計算線路載流量的極大值，進(jìn)而實現(xiàn)線路輸送能量的最大化，這種方法不需要突破現(xiàn)行技術(shù)規(guī)定。

3.4輸電線路絕緣子污穢在線監(jiān)測

絕緣子污穢在線監(jiān)測是由在設(shè)備上安裝監(jiān)測分機(jī)，利用監(jiān)測分機(jī)實時、定時監(jiān)測絕緣子表面泄露的電流量，并將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過通信系統(tǒng)傳至監(jiān)控中心，利用專家軟件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

結(jié)束語：綜上所述，輸電線路安全穩(wěn)定性在電力系統(tǒng)中的作用非常重要，其有效保證了電力系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，為人們提供了更為安全、穩(wěn)定的電力供應(yīng)。因此必須要做好其在電力系統(tǒng)輸電線路的監(jiān)測與檢查，結(jié)合實際情況做好對檢測與檢查方法的應(yīng)用，從而有效保證電網(wǎng)輸電線路的輸電穩(wěn)定性，保持輸電系統(tǒng)的平穩(wěn)性，為人們生產(chǎn)用電和生活用電安全提供有力的保障。

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（作者單位：國網(wǎng)遼寧大連供電公司）