架空輸電線路狀態監測技術探索

王博楠

（大慶油田第五采油廠，黑龍江 大慶 163000）

電力系統中的輸電線路實際分布較為廣泛，也是對整個電能輸送產生影響較大的電力設備，我國大部分輸電線路在實際使用中都采用架空線路形式，這就表明架空輸電線路長度最長、分布范圍最廣泛、運行環境最復雜、所處環境最惡劣。但電力系統在長期發展過程中，除了進行一定的巡查之外，還需要進行定期性維護，架空輸電線路長期以來的管控和監督力度較弱。架空輸電線路長期復雜運行、動植物及人物破壞等突發情況對架空輸電線路使用壽命造成極大威脅，這類問題的出現使得輸電線路實際受力情況及絕緣能力逐漸下降，若遇到強大的外力破壞或是惡劣天氣影響，則會導致短路故障或是斷路故障問題的出現。近年來，隨著我國電力系統各個環節對新興技術的使用，電力系統整體檢測水平已經獲得了非常大的提升，但是，輸電線路實際監測水平進步非常緩慢。本文將此作為基本要素，對架空輸電線路狀態檢測技術在實際應用中所能取得的效果進行分析。

1 架空輸電線路檢測現狀

電網結構中的輸電線路是一項基礎要素，輸電線路基本狀態對于整個電網運行的安全性有著非常關鍵的作用。近年來，變電設備檢測技術不斷完善，設備狀態檢測技術也趨于成熟化，但輸電線路在我國電力行業中仍采用粗放型管理方式，很難應對社會快速發展狀態下的供電量日益提高的基本需求，更不能滿足智能電網實際發展需求。導線是整個智能電網穩定發展的關鍵點之一，是電能進行穩定傳輸的核心部件，導線運行狀態是否良好能夠決定線路整體運行是否安全，所以需要加強對導線狀態的監測。

從目前發展情況進行分析，架空輸電線路所采用的最常用監測方式為人工監視及人工巡視方式，人工監測及人工巡視方式需要大量人力資源及物力資源，并且消耗時間較長，獲得結果誤差較大。人工方式需要的巡視周期比較長，很難發現較慢的損壞問題，同時，受到自然天氣影響較大。例如，風雪、大風、夜間等各類天氣情況下，在樹木遮蓋的條件下，需要穿越各類障礙物，這種狀態下使用人工巡視很難對可能出現的問題及時發現，這類問題下恰巧最容易出現各種故障問題。監測的主要目的并不單單是為了在故障出現后對故障進行查找并對故障原因進行分析，更重要的是，能夠對這一故障帶來的隱患進行排查，避免安全隱患的發生。要想達到這一目的，則需要進行實時在線監測，采用自動化設備對輸電線路進行長期監測，所以，將自動化建設系統與架空輸電線路進行結合，成為線路布置中的關鍵點，也成為監測穩定發展的一大趨勢。

架空輸電線路狀態監測的對象為架空輸電線路，主要包含桿塔、架空地線、絕緣子。狀態監測的主要目的就是能夠將架空輸電線路主要狀態進行獲取，例如，導線溫度、實際運行環境溫度、風吹振動情況等。華北地區及花紅地區的導線溫度、微風振動、絕緣子污穢、風偏舞動、覆冰、圖像等在線狀態檢測裝置，已經能夠將省級電網層面中的集中監測進行有效實現。我國部分地區電網目前已經實現了架空地線微風振動實時檢測，部分市級電網已經實現有人監測。因雷電監測所涉及的覆蓋面積比較大，危害性比較強，國家針對此情況建設了全國聯網雷電監測系統進行監測。

2 分析架空輸電線路狀態監測技術

2.1 獲取信息

獲取信息過程中，主要使用各類傳感器裝置進行信息獲取。傳感器能感應到被測量數據，并能夠按照規定將其轉化為可用信號裝置或是器件，除了能夠對被檢測物體的基本狀態信息進行反映外，還能夠對信息實際變化情況進行反映，這就是傳感器固有的動態特點及靜態特點。對于一些狀態類信息來講，如電流、溫度、電壓等，其實時性數據具備一定的作用，對于狀態信息來講，如位置信息，因為位置安裝具備確定性，在實際使用中，變化情況能夠反映出的傾斜程度及擺動程度更具備有效意義。傳統傳感器主要包含氣體、電壓、電流、壓力、振動、溫度、風速、風向等傳感器，這部分傳感器一般都會被使用在固定環境中，很難被應用在架空輸電線路狀態監測中。近年來，智能傳感器及光纖傳感器更具備穩定性及準確定特點，智能傳感器及光纖傳感器本身體積比較小，自身重量較輕，不會被電磁影響，具備較強靈敏度，可靠性較強，比較適合應用在架空輸電線路中的復雜運行環境中，這能夠為輸電線路狀態監測提供有力工具。

2.2 供電方式

不管是數據傳輸還是傳感器傳輸，都需要一定能量。與變電站及室內布置的傳感器不相同，架空輸電線路傳感器需要在戶外各類條件下進行布置，所以需要采取各種不同的供電方式。

使用太陽能進行供電。太陽能發電技術在近幾年發展中已經取得了非常大的進步，已經能夠被長時間使用，只要保證位置及尺寸的合適性，就能夠確保電能的充足性。使用感應方式進行供電。這是目前采用最廣泛的能量供給方式，因為被檢測輸電線路具備電能，只需要使用感應圈進行部分電能的獲取，將部分電能傳輸給感應設備，則能夠保證傳感器的正常運行，并且不會因為太陽照射情況受到運行限制。

2.3 傳輸數據

傳感器將數據獲取后，數據傳輸成為一項難題。在目前解決措施中，多采用無線通信及光纖專網進行傳輸，但伴隨光纖復合架空地線的不斷發展，相信其將會成為數據傳輸的主要方式。光纖傳輸信號具備較強可靠性，實際傳輸容量比較大，技術發展成熟，在運行中不會出現各類問題，只需要保證在通信間斷中能夠采取相關措施進行應對即可。無線傳輸在實際使用中會面臨各項問題，無線傳輸網的標準性及成熟型有待考察，除此之外，無限性傳輸安全性更值得考量。與光纖傳輸相比，無線傳輸結果能夠在大范圍內獲取信號，所以，采用加密方式避免信息外漏、確保信號可靠性成為重點內容。

3 架空輸電線路狀態監測應用

3.1 監測覆冰厚度

線路監測中的重點工作之一有覆冰厚度。我國南方部分地區經常出現凍雨及其他惡劣天氣導致的大范圍停電事故，這一現象的出現引起了監測單位的高度重視，監測水平逐漸強化。覆冰厚度采取的主要方式有傾角法及稱重法等，使用絕緣子串懸掛荷載進行在線實時監控，再使用模型對覆冰厚度進行合理計算，精確掌握覆冰實際分布特點及規律，為融冰、防冰及除冰等提供一定支撐。覆冰厚度檢測過程中，需要在重點區域內進行布置，例如，發生過重冰災區域、風道、水面附近等比較容易發生覆冰的地理區域等位置。

3.2 導線舞動監測

近年來，我國已經加大了導線舞動監測研究力度，導線舞動會對導線、連接金具、桿塔等產生比較大的損害。通過監測，能夠對線路實際舞動規律及基本特點進行有效掌握，進而根據實際情況提出防治措施。為了對舞動導線進行監測，需要在一段導線上進行多個舞動傳感器的布置，更加準確地對導線舞動頻率及振幅進行分析，并對導線舞動軌跡圖進行繪制。布置舞動監測的位置主要有已經發生過舞動的地區及易發生舞動的地區，除此之外，還可以選擇輸電線路檔距較大的重點地區進行舞動監測布置。

3.3 監測桿塔傾斜

桿塔傾斜檢測設備使用雙軸傾斜傳感器，能夠對橫向傾斜角、順線傾斜角及綜合傾斜角進行測量，為狀態監測系統提供一定的基礎性信息，確保能夠對桿塔傾斜的規律及特點進行掌握，并能夠對原因進行有效分析，將桿塔糾偏措施提出，避免桿塔出現嚴重傾斜現象，影響整體線路正常運行。所以，桿塔傾斜監測裝置需要安裝在易滑坡區、淤泥區、土質松軟區、風化巖石區、沉降區、采空區等。

4 結語

架空輸電線路分布比較廣泛，并且運行條件非常復雜，在此種條件下進行監測，難度比較大，只有采用在線實時監控，才能夠保證監測線路實際運行情況能夠達到運行目的。為了保證實時監測運行的順暢性，就需要對數據傳輸、傳感裝置、供電等相關問題進行處理。將完善的傳輸通道建設完畢后，還需要根據實際情況使用各種類型的傳感器，保證能夠對各類狀態下的數據信息進行實時測量，并將測量到的數據及信息傳輸到處理環節中，保證架空輸電線路狀態監測工作的順利進行，進而實現監測的目的。