特高压输电线路在线监测技术的应用苑泽鑫

特高压输电线路在线监测技术的应用苑泽鑫

苑泽鑫张晓宾

（国网河北省电力有限公司检修分公司河北省石家庄市050070）

摘要：由于特高压输电线路在运行中有着传输容量大、传送距离远以及电压等级高的特点，因此，为保障特高压输电线路的稳定、安全、可靠运行，有必要对高压输电线路实施在线监控。本文首先简单分析了输电线路的在线监测技术，而后重点分析了特高压输电线路中在线监测技术的应用要求和范围，以希望能够对特高压输电线路在线监控技术的应用提供一点参考。

关键词：特高压；输电线路；在线监测

1、特高压输电线路状态监测技术应用现状

近几年，在很多网省公司已逐步推行了两级中心建设、三级应用的"输变电状态监测中心"模式，并作为输电线路智能化建设重要内容和风险监控手段全面推进，状态监测技术的应用在一定程度上缓解了输电线路运行维护压力，提高了输电线路运行管理水平，为探索输电线路新的管理模式和管理思路提供了参考。由于输电线路杆塔长期暴露在野外和点多面广等特点，导致了监测技术在输电线路上应用时，不能像变电设备状态监测技术那样安装在牢固可靠位置，并利用其站内现有的光纤网络通信手段，降低运行维护成本，同时确保监测信息稳定、可靠传输。很多监测设备还停留在建设、完善过程中，没有真正有效地解决生产中实际需求，达到指导生产、服务生产的目的。

1输电线路在线监测技术

1.1输电线路覆冰在线监测

不少区域，气温较低、气候条件复杂，需要输电线路覆冰在线监测系统实时监测输电线路导线覆冰情况，对监测数据通过后台诊断分析系统进行分析，提前预测可能发生的线路病害事故，并将报警信息及时发送到相关的运行管理人员，以便能够最大程度降低、减少倒塔、断线以及线路冰山事故的发生，保障特高压输电线路的安全运行。

目前，输电线路覆冰在线监测的工作原理主要有两种：

（1）通过对线路拉力的监测，来判断输电线路的覆冰情况。将拉力传感器安装到绝缘子串上，拉力传感器不但能够对输电导线覆冰后的受力状态进行实时监测，而且对于周边的风向、风速、湿度、温度等参数也能进行时刻采集。采集后的参数由传感器传输到后方的监控中心，而后经过监控中心对各种参数的计算、处理，最终给出改区域输电线路冰情情况，并作出相应的除冰预报。

（2）通过对输电导线的弧垂、倾斜角参数的监测来实现输电线路覆冰情况的反应。通过对输电导线弧垂、倾斜角参数的采集，并结合气象环境参数、线路参数以及输电线路状态方程进行综合分析计算，得出监测区域导线覆冰重量、厚度等情况，而后判定覆冰的危险等级，并及时发出除冰警告。原理1在绝缘子上串联应力传感器，应力传感器是其应用的基本前提，而且在全球范围内，经过了安全性试验论证。理论2线路参数不改变，线路的运行安全不受影响。以上两种覆冰在线监测理论，对于档内各段导线的覆冰形态无法有效给出，而且计算出的导线覆冰厚度是档内覆冰厚度均值。

1.2输电线路导线微风振动监测

特高压输电架空线路电线疲劳断裂的主要原因在于微风震动，而且微风震动对架空线路的破坏有着持续性的特点，因此，输电线路导线微风振动监测不但能够为防震动设计提供相应的科学依据，而却还有利于减少微风震动对特高压输电架空线路电线的破坏。

微风振动监测系统的主要工作原理是将导线与线夹接触点的曲振幅、频率和线路周围的风速、风向、气温、湿度等气象环境参数通过导线振动监测仪记录下来，在分析判断导线疲劳寿命以及微风振动水平时，根据监测记录并结合导线力学特性进行。

1.3输电线路气象和导线风偏在线监测

科学、合理的风偏校验以及线路设需要输电线路气象和导线风偏在线监测系统提供相应的实测依据，相关部门可以根据相应的实测数据及时采取相应的风偏防范处理多少，而且还能够为放电故障点的寻找提供相应的资料，对于输电线路所在的区域的气候情况，监测中心通过观测、收集、记录的方式完善风偏计算方法，此外，输电线路杆塔上的瞬时最大风速、强风下的导线运动轨迹以及风压不均匀系数，监测中心均可以准确的记录下来，这些技术数据可以作为合理设计标准提供相应的参考。

1.4输电线路杆塔倾斜监测

不少特高压输电线路经过煤矿采空区，在自然干扰力、重力以及应力的作用下，煤矿采空区极易出现地面塌陷、滑坡以及崩塌等情况，这极易造成输电线路杆塔出现倾斜、地基发生变形，给特高压输电线路的安全运行造成严重影响。

为实现输电线路杆塔倾斜监测和预警，采取全球移动通信系统（GSM）杆塔倾斜监测报警系统装置，目前，该系统装置已经广泛应用到220kV电压等级输电线路中，并发挥了良好的效果。基于特高压线路存在着基础与铁塔荷载大、山区通信网络信号薄弱以及塔头无线电干扰严重的特点，目前，国家电网已经研制成功特高压GSM杆塔倾斜监测报警装置，并且在试用中取得了良好的效果，这对于特高压输电线路运行杆塔倾斜监测提供有力的保障。

1.5输电线路导线舞动监测

输电线路导线舞动不但会造成塔材、螺丝的变形、折断，而且还会损坏线路，严重中导致金具断裂，导致大面积停电，给居民生产、生活带来严重影响。因此，对导线舞动加强观测与记录，制作输电线路导线的易舞区域，对于监测输电线路的舞动情况有着重要的意义。

输电线路导线舞动监测的主要工作原理是：在安装导线舞动监测仪之前，应根据导线线路以及档距的具体情况，决定安装数量。导线舞动监测仪要对三个方向的加速度信息进行采集。根据导线线路的基本信息以及分析计算监测点加速度情况确定导线运行轨迹以及舞蹈线路的舞动半波数，进而确定导线线路是否出现舞蹈危害，一旦达到相应的阈值，则即刻发出警报信息。

2、特高压输电线路状态监测技术的应用

2.1覆冰厚度监测

由于我国南方地区经常发生极其恶劣的天气，造成大面积停电，覆冰厚度监测在当时发挥重要作用，所以只有不断提高监测技术才能更好的检测线路状态，保证线路正常运行。覆冰厚度监测主要采取称重法、倾角法来实施监测，即通过对绝缘子串悬挂载荷或者线夹出口处导线倾角等的实时监测，然后用实验模型计算出有效数值，根据总结经验掌握其特点，从而为有效地除冰提供支撑。该检测方法额定实施之前要注意其现场的布置，将重灾区如过往发生过重冰灾的地区和线路段、迎风坡和风道、水面附近等容易发生覆冰的地理区域等，重点监测[1]。

2.2杆塔倾斜监测

杆塔倾斜监测装置采用了双轴倾斜传感器，可以用于测量顺线倾斜角、横向倾斜角和综合倾斜角，为状态监测系统提供基础信息，以便掌握杆塔的倾斜特点和规律，分析原因，提出杆塔纠偏措施，避免杆塔过度倾斜影响线路运行。全球移动通信系统（GSM）结合相应的监测技术，可以监控杆塔状况，预防杆塔倒塌。杆塔倾斜监测装置主要安装在采空区、沉降区、土质松软区、淤泥区、易滑坡区、风化岩石区等[2]。

2.3输电线路绝缘子污秽监测

2.3.1污秽度监测

当今的污秽度监测一般都是在测量绝缘子表面的灰密度值复盐密度情况，国内外的研究学者通过公式推导，换算出光纤传感器的光场分布和绝缘介质表面含盐量的公司。通过处理就可以测定光能参量，可以间接计算出有关数据，从而分析评估绝缘子表面污秽度[3]。

2.3.2漏电检测

电压、气候参数和污秽度三种参数，是检测绝缘子误会程度的重要参考值，三个数据能够表明电流泄露情况。电流泄露一般会在介质表面形成，所以传感器安装在绝缘子的高压端，就能够将泄漏的电流数据实时传递，将信号处理成为数字信号，并通过计算机程序进行相关计算，得出相关数据，最后使用无线网络传输到数据总站，工作人员和专家们针对收集的数据进行综合判断分析，最后得出绝缘子积污状况。后期处理的过程中能够参考得出的结论，将绝缘子的结构参数，以及其他化学成分数据累计起来[4]。

2.4导线舞动监测

导线舞动会对杆塔和导线本身造成很大的损坏，并会损坏连接金具。导线舞动监测已经成为近年来研究的重要内容。对导线舞动状况进行监测，可以掌握线路舞动的特点和规律，进而提出防治措施。为了导线舞动进行监测，需要在一段导线中将多个舞动传感器进行布置，进而分析舞动的振幅、频率等，并绘制出舞动的轨迹。根据输电线的已发生地区情况，布置舞动检测点，在容易发生舞动的地区重点监测提前做好预防措施，避免影响输电线路正常运行。

2.5电力专网状态监测

电力专网状态监测通常情况下都会分成两段，传感器接入段通过传感器接入有线通信接口，实施在线监测；传感器接入网络由安装在线路杆塔上的一体化通信装置组建，集成各类有线及无线通信接口，实现在线监测装置采集数据的集中接入。有线通信支持网口通信和串口通信两种方式，网口通信，传输速率较高，但有效传输距离较短，不大于100m，串口通信方式传输距离达1km以上，但数据传输速率只有100kbit左右。

变电站接入段则负责将传输至站内的数据以安全的方式接入到输变电状态监测主站。变电站内数据接入方案需重点考虑数据安全接入问题。电力专用通道将分布在线路沿线的数据集中到变电站通信机房，再通过安全接入平台将数据接入电力综合数据网并最终进入输变电状态监测主站。若安全接入平台未延伸至变电站，为保证数据接入安全，可在SDH网络上划出专用的状态监测数据传输通道与主站连接，在数据接入主站前，需先接入主站侧的安全接入平台，再进入主站，以解决数据的安全接入问题。

我国的这方面监测技术已经有很大的进步，发展的已经十分成熟，对我国的输电线安全奠定了良好的基础[5]。设备的管理和使用都通过技术分析，使设备的使用状态一直保持最佳，其可靠性很高。对于故障监测和诊断，有专业的人员进行分析。信息管理与决策方面充分利用在线监测的优势，对于线路状态的实时监控，有任何风吹草动都能够及时发现，为国内的线路检修提供有力依据，逐渐提高线路的稳定性。

结束语：

特高压输电线路的检测技术在我国专业人员的研究下，有了突破性的进展。实施及时电路检测，监控输电线路的运转状况，及时的发现问题和故障并展开相应的措施可以有效地实现高科技智能监控。相信在此技术的引导下，我国的输电线路使用的年限也会相应的加长，线路的维修也会更加的完善，同样也会更加的安全，为居民营造一个无忧的生活环境。

参考文献

[1]白利军.智能电网输配电线路在线监测与故障诊断综合系统[J].电气技术，2012，（3）：42-46.

[2]周来群，王旭，田雷等.特高压输电线路状态监测通信系统研究及应用[J].中国电业（技术版），2014，（9）：22-25..