智能電網輸電線路在線監測技術探討

魏毅 傅磊

摘要：在我國電網快速發展的背景下，輸電線路規模愈來愈大，其運行環境也變得愈來愈復雜。要保證整個電網安全運行，提升輸入線路穩定性也就成為了必然。輸電線路安全問題較為復雜，如導線運行溫度過高、風偏放電、微風振動、桿塔傾斜等僅依靠肉眼觀察是很難發現的。要解決上述問題，就必須充分利用相關監測手段。文章概述了輸電線路在線監測技術機理，提出了智能輸電線路監測系統的建設要求，進一步分析了智能輸電線路監測系統及其功能，最后分析了智能電網輸電線路在線監測技術發展趨勢。

關鍵詞：智能電網;輸電線路;在線監測技術

輸電線路在線監測技術是指直接安裝在線路設備上可實時記錄表征設備運行狀態特征量的測量系統及技術，是實現狀態監測、狀態檢修的重要手段，狀態檢修的實現與否很大程度取決于在線監測技術的成功與否。美國是最早研究與使用該技術的國家，隨著我國科學技術的發展，該技術也已逐漸廣泛運用于我國電力系統中。

1、輸電線路在線監測技術機理

輸電線路在線監測系統主要是由各種前端監測裝置和系統前站組成，其中系統前端有輸

電線路運行狀況監測和顯示中心，實現對前端監測到的信息的統計、分析、處理、查詢和控

制等作用。前端監測裝置是輸電線路的各種遠端監測、近端監測和控制裝置，例如數據采集

終端、數據終端單元和各類傳感器等。輸電線路在線監測系統具有高度集成性、可以實現采

集、處理和傳輸數據的作用。通過設計前端監測裝置來全天候和全方位的監測輸電線路本省和周邊環境的狀況，并進行采集和處理監測數據，利用?4G?無線網絡將處理的數據傳輸到后天監控主站對數據進行存儲、分析、顯示，及時發現并處理輸電線路的故障，保持輸電線路的運行狀態，從而提高輸電線路的穩定性和可靠性，實現對輸電線路的可控、在線控制、智能控制。

2、智能輸電線路監測系統的建設要求

采用智能輸電線路監測系統可實現輸電線路多種監測信息的統一管理，可集中顯示輸電線路設備的運營情況;構建智能決策系統后，可利用環境監測數據正確地判斷輸電線路的運行狀況，在線路故障前及時預警，從而為生產決策提供支持和調度提供信息來源。通過統計和分析輸電線路監測數據，可為電力系統的規劃設計公司、科研人員提供數據信息支持。因此，監測系統必須滿足可靠性、擴展性、交互性、擴展性、規范性和擴展性要求，從而更好地對輸電線路監測數據進行統計和分析。

3、智能輸電線路監測系統及其功能分析

3.1?監測系統

監測系統由中央控制器、數據采集卡、電源控制器、數據存儲單元、通信模塊、時鐘芯片等部分組成，可實時監測輸電線路。運行參數主要有輸電線路導線的運行溫度、導線風偏程度、絕緣子污穢程度、輸電線路走廊氣象條件信息等。

3.2?監測數據的圖形顯示技術

在線監測系統借助傳感器將采集到的信號通過數據采集卡送入中央控制器，并利用傳感器收集溫度、濕度、雨量和振動等方面的環境變量。中央控制器可按照通信協議，通過傳送器將信息傳送至遠方監控中心，從而將數據存于不易丟失的大容量閃存中。監測系統可利用監控中心發出的控制信號，執行數據采集、修改分機釆樣時間等操作。監測系統的大屏幕具有顯示功能，在輸電線路勘測數據的基礎上運行，可將輸電線路和電氣設備按其實際地理位置展示在地理背景屏幕上，形成輸電線路走廊、架空線路、金具等設備的二維、三維圖像，還可形成直觀的虛擬現場，表現輸電線路的故障情況，這有利于測距定位。此外，還可以為輸電線路的可視化仿真、設備評估、災害預警提供可視化平臺。利用直觀化的方法，可以及時、快速地顯示發生故障的輸電線路及其地理位置信息，以方便實施設備維護操作指令。

3.3?專家庫決策技術

借助專家庫可查看輸電線路監測的知識庫、監測算法的模型庫、設備檢修的方案庫、狀態的評估結果等，還可以交互查詢數據、圖形和表格等信息。

3.4?輸電線路監測預警技術

采用該技術可綜合分析各個監測子系統的監測數據、在線或離線數據、電氣設備的基礎數據，還可分析設備故障的臨界條件，在故障即將發生的情況下，準時告知線路檢修人員

排查故障。一旦監測系統中的氣象系統檢測到風暴、雨、雪等天氣情況時，會分析其發生的地域、時間，并發出預警信息，告知線路運行單位制訂災害預防方案，從而減小災害對線路的損壞。

3.5?其他輔助技術

在構建三維輸電線路場景后，搭建輸路監測系統的教育學習平臺，并借助輸電線路監測工作中的視頻畫面、PPT、培訓資料等內容開展教學;統一管理輸電線路的設計數據、圖紙和輸變電工程設備檔案資料等，并有效處理數字檔案。

4、智能電網輸電線路在線監測技術發展趨勢

輸電線路在線監測技術的應用，一方面可逐步取代傳統的人工巡檢，通過對輸電線路的實時監測，充分掌握線路運行狀態和氣象條件，將污閃、覆冰、微風振動以及設備自身故障等事故消除在萌芽狀態;另一方面可全面收集和積累線路運行及氣象資料，為輸電線路設計、運行維護提供基礎數據。輸電線路在線監測技術已經成為智能輸電線路的關鍵技術之一，其未來主要發展方向如下：

4.1提高實用性

目前逐步形成主流實用的在線監測技術，如覆冰、氣象、圖像/視頻、微風振動等監測技術還需要進一步完善。隨著科技進步和一些關鍵技術突破，一些高科技手段有可能應用到輸電線路在線監測領域，如線路巡線機器人、無人巡線飛機等。

4.2?CMD的智能化與集成化

目前?CMD主要完成信息的采集與傳輸，數據分析與計算功能通過后臺?CAG來實現。未來數據采集、分析、計算、預警等模塊將會逐步嵌入到?CMD中;CMA經過幾次功能縮減，現在僅完成數據協議轉換和數據加密功能，這部分功能完全可嵌入到?CMD。如果再出臺?CMD與傳感器之間的通信規約，則可實現?CMD功能的智能化與集成化。

4.3輸電線路狀態評價技術發展

在線監測技術要成為運行維護的有效手段，就必須大力發展基于在線監測技術的狀態評價技術。國家電網公司以及省電力公司大多已成立了輸變電設備狀態評價中心，將重點進行這方面的研究工作。同時，有些骨干企業，例如西安金源電氣股份有限公司，也逐步建立?了數據分析與狀態評價中心，開展了有關狀態評價方面的研究與應用工作。

5、結束語

輸電線路在線監測技術在國家電網公司和南方電網公司中得到大量應用，部分監測系統在某些省電力公司的某些電壓等級的設備已經普遍推廣使用，如輸電線路覆冰、導線測溫、圖像監測、桿塔傾斜等，并取得一定的效果。輸電線路在線監測技術逐步成為電網抵御自然災害、人為因素和本體故障的有效手段。

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