特高压输电线路状态监测技术的应用

特高压输电线路状态监测技术的应用

王江波张魁张冠男

（国网河北省电力公司检修分公司河北省050000）

摘要：目前，随着我国输电线路的传输容量与总长度的不断增长，线路巡视、检修等运行管理的难度也越来越大，即使在特定条件下输电线路监测也需要大量的人力物力，且很难获得输电线路在线监测数据，因此急需提高输电线路在线监测的运行管理自动化水平。本文分析了特高压输电线路状态监测技术的应用。

关键词：特高压输电线路；状态监测技术；应用；

随着传感技术的发展以及我国坚强智能电网建设，输电设备生产管理已经具备了从数字化、可视化向智能化迈进的基础。建设输电线路状态监测系统是提高输变电设备生产管理水平的重要手段之一，如何实现监测数据的远距离可靠传输成为系统建设的关键技术问题。

一、应用现状

自2010年起，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，不能象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。

二、特高压输电线路状态监测技术的应用

1.覆冰厚度监测。覆冰厚度监测一直是线路监测中的一个重要工作。近年来，我国南方部分地区多次发生冻雨等极端恶劣天气造成大面积停电的事故，此后，这方面的监测更加强化。覆冰厚度监测采取的方法主要有称重法和倾角法等，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，利用合理的模型计算出覆冰厚度，以掌握覆冰分布的规律和特点，从而为有效地防冰、融冰、除冰提供支撑。覆冰厚度监测需要注意在重点地区的布置，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。

2.导线舞动监测。导线舞动监测是近年来研究的另一个重点。导线舞动会对杆塔、连接金具和导线本身都产生较大的损坏。通过对舞动的监测，可以掌握线路舞动的特点和规律，进而提出防治措施。为了监测导线的舞动，需要在一段导线中布置多个舞动传感器，进而分析舞动的振幅、频率等，并绘制出舞动的轨迹。需布置舞动监测的主要有输电线路档距较大的地区和易发生、已经发生过舞动的重点地区。

3.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。因此，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。

4.加强特高压直流线路区域的气象数据收集和导线风偏的观测。研制特高压直流线路塔上气象参数和风偏参数的在线监测系统(包括：监测点的选取；数据的传输、处理和分析)，监测塔上风速及风向、雨量、导线风偏运行轨迹、风偏角、导线与杆塔间的风偏间隙等。

5.监测系统运行管理优化。根据输电线路状态监测系统运行维护的经验及暴露出的问题，再根据生产实际监测需求，编写输电线路状态监测技术导则和运行维护手册，指导状态监测常态运行，最大限度减小系统运行维护成本的同时，使状态监测得以有效发挥作用。

6.电力专网状态监测划分为2段：传感器接入段、变电站接入段。传感器接入段负责线路现场监测、运维数据的汇集与集中；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。

（1）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。

（2）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。

三、特高压直流输电线路的检测

1.目前，紫外和红外检测已经在高压、超高压输电线路上得到应用，并取得了良好的效果，其检测原理和方法也同样适用于特高压直流输电线路。以紫外、红外检测技术为核心，与计算机技术相结合，成为特高压输电线路重要检测工具。

2.紫外线的波长范围是10-400nm，而高压设备放电产生的紫外线大部分波长在240-280nm内，探测这部分波长的紫外线，可以作为判断设备放电的依据。紫外检测具有不接触带电、方法简单、操作方便的特点。紫外检测系统可以统计到单位时间内的电晕脉冲数，确定放电强度，可用于检测那些微小但稳定的局部放电，检测出导线断股、电晕放电、绝缘子劣化等故障。

3.由于红外检测技术具有远距离、不停电、不接触、不解体等特点，还集光电成像、计算机、图像处理等技术于一体，可以将设备的温度分布以图像的形式显示于屏幕，因此可将故障消除在萌芽状态。可以远距离对高压架空线路的导线、金具、绝缘子串等进行测温检测，检查它们的运行情况，及时发现缺陷和隐患。

通过红外成像色谱分析图片，可以直观地判断连接金具、绝缘子等发热情况，为线路的状态评价提供可靠的科学依据。结合特高压输电工程的特殊性，在购置红外和紫外成像仪时，建议考虑度数大的镜头，以方便检测塔高、山区和不易到达的地区。

4.目前高压、超高压线路的各种在线监测方法已经较多、较成熟了，为开展特高压直流输电线路的状态检修奠定了良好的基础。从设备寿命管理与预测技术、设备可靠性分析技术、设备状态监测与故障诊断技术以及信息管理与决策技术等方面，利用在线监测技术对容易发生微风振动、舞动、风偏、覆冰和绝缘子污秽闪络等线段进行动态监控，逐步实施特高压线路稳定的状态检修工作。

输电线路状态监测还不能仅完全依赖在线监测的结果,还需要运行检修人员的人工介入。目前,国家电网公司已经在积极筹备国家电网、省网及地市电网的三级线路在线监测中心项目,输电线路状态监测问题将在智能电网建设的前进步伐中不断得以完善和解决。输电线路在线监测就像电力系统综合自动化技术一样,终将成为提高电力行业技术管理水平和大幅度提高电网安全运行水平的高度智能化的第一道防御系统的关键技术之一

参考文献：

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