高压输电线路弧垂在线监测研究

高压输电线路弧垂在线监测研究

杨树宏杨延斌杨岩杨超李彦锋

云南电网有限责任公司大理供电局 云南大理 671000

摘要：本研究针对110kV下海T线N24-N25塔导线弧垂问题，提出一种导地线弧垂实时监测装置，旨在避免类跳闸再次发生，并解决因人为管控不到位导致的设备跳闸现象。该装置利用传感器等设备实时测量导线弧垂情况，将数据传输至监测中心，通过数据分析判断是否超出安全范围，以便运维人员采取迅速措施。这一创新解决方案有助于确保高压输电线路稳定运行，具备重要的理论意义和实际应用价值。

关键词：输电线路；电力输送导线；测量原理；实时监测；导线温度；弧垂

引言

在现代社会中，稳定的电力供应至关重要。然而，高压输电线路常常面临导线弧垂问题，可能引发设备跳闸等严重后果。针对这一挑战，本研究旨在针对110kV下海T线N24-N25塔导线弧垂问题，提出一种创新的解决方案：导地线弧垂实时监测装置。通过先进的传感器和监测技术，该装置实时监测导线弧垂情况，从而及时响应并避免类似跳闸事件的再次发生。此技术不仅提高了监测精度，还减少了人为干预，保障了电力系统的稳定运行。这项研究有望为电力行业发展和社会稳定作出重要贡献。

一、高压输电线路存在的导线弧垂问题

高压输电线路作为电力系统的核心组成部分，承担着电能从发电厂传输至终端用户的重要使命。然而，在其运行过程中，导线弧垂问题显现出一系列的挑战，这在不容忽视地影响着电力系统的可靠性和稳定性。

导线弧垂，是由于导线受到自身重力和外部因素如风力、温度变化等影响而产生的自然曲线状态。这一问题显著体现在以下几个关键方面：

首先，导线弧垂可能导致潜在的安全隐患。当导线弧垂过大时，导线与地面或其他物体的距离减小，可能引发电力设备的漏电、触电等安全风险，甚至危及人员和设备的安全。

其次，导线弧垂问题与电力系统的稳定性息息相关。过大的弧垂导致导线间距减小，可能导致导线之间短路，进而引发设备的跳闸，从而影响电力供应的连续性，进一步对电力系统的稳定性产生不利影响。

此外，导线弧垂也与电力输送的经济性紧密相连。过大的弧垂会导致导线电阻增加，从而造成电能损耗的上升，影响电力输送的经济效益和可持续性。

二、实时监测系统的构建

1.传感器选择与布置方案

在构建实时监测系统的过程中，传感器的选择与布置方案扮演着关键角色，它们直接塑造了对导线弧垂情况准确监测的能力。因此，确保正确的传感器选择和合理的布置方案成为保证监测系统可靠性和有效性的关键因素。

传感器选择是整个系统的基石。合适的传感器选择不仅要考虑适应性、精度和稳定性等技术特性，更应专注于弧垂监测的核心需求。首要任务是选择适用的弧垂传感器，因为其准确捕捉导线状态至关重要。同时，还必须综合考虑导线弧垂受多种环境因素影响的特点，如风速、温度等，这意味着辅助传感器如气象传感器也应被纳入考虑。

布置方案是保证传感器功能发挥的核心。它需要在兼顾导线实际情况和系统要求的基础上，进行合理的设计。这里有几个关键因素需要集中考虑：

传感器位置。传感器应该被合理地布置在靠近导线的位置，以确保能够准确捕捉导线的弧垂情况。不同高度和位置的导线可能需要不同位置的传感器以实现全面的监测。传感器数量。根据导线的长度和特性，需要合理确定所需的传感器数量。对于具有多个支撑点的导线，可能需要在每个支撑点安装一个传感器来全面监测弧垂情况。传感器间距。传感器之间的间距应根据导线的长度和弧垂变化的情况来进行调整。较长的导线可能需要更密集的传感器布置，以便捕捉到更多的弧垂细节。

2.数据传输与监测中心的建立

在实时监测系统的构建中，数据传输与监测中心的建立是不可或缺的关键步骤，这两者共同构成了实现弧垂在线监测与分析的核心机制。通过确保高效的数据传输和建立稳定可靠的监测中心，能够实现对导线弧垂情况的实时监测，并在必要时做出及时响应。

数据传输技术的选择是构建实时监测系统的基础。在选择合适的数据传输技术时，需充分考虑系统的要求。无线通信、互联网连接等技术都是常见的选择，它们能够迅速将传感器采集的数据传送至监测中心，确保监测数据能够满足实时性和准确性的要求。

数据传输安全性的保障是在数据传输过程中的关键考虑因素。数据的安全性至关重要，因此采用加密技术和安全协议来保障传输数据不被未经授权的人获取，从而维护监测数据的机密性和完整性。

监测中心的建立是整个系统的核心环节。监测中心作为数据处理、分析和汇总的中枢，其稳定性和可靠性是实现实时监测系统成功运行的基石。为了满足处理大量数据的需求，监测中心需要配置高性能服务器、专业的数据存储设备以及相应的处理软件。

3.数据处理与异常判断算法的设计

在实时监测系统的构建中，数据处理与异常判断算法的设计成为确保弧垂在线监测系统稳定运行和准确响应的核心要素。通过有效的数据处理和精确的异常判断算法，能够实现对导线弧垂情况的即时监测和快速预警。

数据处理流程扮演了实时监测系统的基础角色。此过程包括数据采集、清理、整合和转换等步骤，旨在确保原始数据的准确性和可靠性。传感器所获取的原始数据需要经过预处理，例如去除噪音、修正误差等，以确保得到的数据质量。

特征提取与选择则在数据处理的过程中扮演关键角色。在处理原始数据时，需要从中提取有用的特征。对于弧垂监测而言，弧垂值、弧垂变化率等可能是重要特征。精心选择适当的特征能够降低数据维度，从而提高算法效率和准确性。

异常判断算法设计是实时监测系统的关键环节。精准的异常判断算法能够根据特定规则或模型检测导线弧垂是否超出安全范围。常见方法包括基于阈值的方法、机器学习算法、神经网络等。这些算法能够根据历史数据和实时采集的特征，快速识别导线弧垂情况是否异常，以便进行及时的预警和响应。

三、弧垂异常的识别与响应

1.安全弧垂范围的设定

在弧垂异常的识别与响应过程中，适当地设定安全弧垂范围显得尤为重要。这一关键步骤决定了在出现异常情况时，系统何时应该发出警报或采取措施。合理设定的安全弧垂范围能够精确识别潜在的风险，从而有效地提升电力系统的稳定性和可靠性。

在设定安全弧垂范围时，需要综合考虑导线特性。这包括导线的材料、直径、长度等因素。鉴于不同类型的导线对弧垂的容忍度不同，必须根据具体情况进行定制化的设置，确保范围与导线特性相适应。

同时，环境因素的影响也必须纳入考虑。天气条件、风速等环境因素会影响导线的弧垂情况。因此，在不同的环境条件下，安全范围应相应地进行调整，以确保系统的准确性和可靠性。

另一重要考虑因素是预防性设定与下限考虑。在设定安全弧垂范围时，可以思考设定一个预防性的下限。这有助于监测导线是否存在弧垂过小的情况，从而避免由于弧垂不足而引发的问题。通过这种方式，可以在弧垂处于正常范围内的同时，也关注弧垂过小可能带来的潜在风险。

2.实时预警与响应机制的建立

在弧垂异常的识别与响应过程中，确立一个高效的实时预警与响应机制具有关键性意义。这一机制能够迅速地在导线出现异常弧垂情况时，发出警报并采取相应措施，以有效地应对潜在的事故风险。以下是建立实时预警与响应机制的逻辑步骤：

（1）异常判断与识别。实时监测系统通过数据处理和精确的异常判断算法，对导线状态进行监测和分析，以便识别是否存在异常弧垂情况。这些算法根据实时采集的数据与预先设定的安全弧垂范围进行比较，从而判断是否出现异常情况。

（2）实时警报生成。一旦异常弧垂情况被确认，系统立即生成实时警报。这一警报可以通过声音、光线、手机短信、电子邮件等多种方式传达，以确保监测人员和相关人员能够及时获知导线的异常状态。

（3）快速预警信息传递。收到实时警报后，系统迅速将预警信息传递给运维人员和相关部门。通过手机应用、即时通讯工具、电子邮件等渠道传递预警信息，以便他们能够快速响应并采取适当措施。

（4）紧急措施采取。运维人员在接收到预警信息后，立即采取紧急措施。这可能涉及远程调整导线状态、通知维修人员前往现场处理等，以确保导线保持在安全状态。

结束语

本研究针对高压输电线路导线弧垂问题，提出了一种导地线弧垂实时监测装置的创新解决方案。通过合理选择传感器、建立高效的数据传输与监测中心，以及实施精确的异常判断算法和实时预警机制，实现了对导线弧垂情况的实时监测与响应。该方案有助于确保电力系统的稳定运行，对电力行业和社会具有重要意义。

参考文献

[1]徐晓轶.一种高压输电线路弧垂预警方法:CN202110968944.8[P].CN202110968944.8[2023-08-17].

[2]陈锐锐,王健,蔡峡,等.基于双目视觉技术的特高压输电线路导地线弧垂检测[J].电气工程学报, 2021, 16(4):6.