王 磊，于在明，趙 玲

(1.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006;2.中電投國(guó)際礦業(yè)投資有限公司，北京 100044)

狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)輸電圖像預(yù)置位分析

王 磊1，于在明1，趙 玲2

(1.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006;2.中電投國(guó)際礦業(yè)投資有限公司，北京 100044)

總結(jié)了目前遼寧狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)輸電圖像預(yù)置位設(shè)置存在的問(wèn)題，通過(guò)深入分析輸電線路故障產(chǎn)生原因，確定輸電線路容易出現(xiàn)故障的部位，為輸電圖像監(jiān)測(cè)預(yù)置位的設(shè)置提供理論依據(jù)，最終對(duì)圖像方位進(jìn)行調(diào)整。

狀態(tài)監(jiān)測(cè);輸電圖像;預(yù)置位

目前電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，變壓器油色譜技術(shù)應(yīng)用開(kāi)展較多［1-2］，輸電設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)最近幾年才發(fā)展起來(lái)。輸電線路圖像監(jiān)測(cè)是狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)非常重要的環(huán)節(jié)，通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖像/視頻模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電桿塔與線路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠直觀反映桿塔、導(dǎo)線、絕緣子、金具、基礎(chǔ)等情況。

隨著輸電線路主架網(wǎng)的完善，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供可靠電能的任務(wù)日趨重要，如何經(jīng)濟(jì)高效維護(hù)輸電線路安全成為國(guó)網(wǎng)公司的主要任務(wù)。目前針對(duì)圖像監(jiān)測(cè)研究主要集中在監(jiān)測(cè)方法的改進(jìn)［3-5］，而對(duì)圖像監(jiān)測(cè)方位研究較少，由于圖像監(jiān)測(cè)能夠?qū)旊娋€路情況進(jìn)行監(jiān)視，控制和預(yù)防線路缺陷對(duì)供電可靠性的影響。因此，輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)攝像頭的預(yù)置方位需要仔細(xì)考量，要充分發(fā)揮在線監(jiān)測(cè)的作用。

1 輸電線路圖像監(jiān)測(cè)存在的問(wèn)題

目前遼寧省輸電線路統(tǒng)一采用XZ100503R型狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)圖像攝像頭有9個(gè)預(yù)置位，能夠?qū)λ?～360°、垂直0～-90°任意角度進(jìn)行拍攝，目前輸電線路在線監(jiān)測(cè)并未用到9個(gè)預(yù)置位，通常是由廠家自行設(shè)定4～6個(gè)方位，由于沒(méi)有具體規(guī)范，攝像頭方位設(shè)定比較隨意，部分返回圖片沒(méi)有任何利用價(jià)值。如圖1所示，圖片整體模糊、攝像方位不清楚，導(dǎo)線細(xì)節(jié)缺失，此類圖像不但沒(méi)有起到應(yīng)有的在線監(jiān)測(cè)作用，而且還浪費(fèi)寶貴的傳輸帶寬，因此需要制定嚴(yán)格的輸電線路在線監(jiān)測(cè)方案，保證輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有效性。

圖1 返回圖像細(xì)節(jié)缺失

2 輸電線路故障產(chǎn)生原因

根據(jù)2007年國(guó)家電網(wǎng)公司輸電專業(yè)總結(jié)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)110(66)kV及以上線路共發(fā)生跳閘3 745次，跳閘原因占比排序?yàn)槔讚粽?4.1%、覆冰舞動(dòng)占17.9%、外力破壞占17.0%、鳥(niǎo)害占6.2%、風(fēng)偏占4.5%、污閃占2.9%及其他7.4%［6］(如圖2 所示)。

2.1 雷擊

遼寧在入夏后，雷雨天氣頻繁，線路遭受雷擊是引發(fā)線路跳閘主要原因，如何在區(qū)域發(fā)生雷雨天氣后進(jìn)行觀測(cè)預(yù)防缺陷發(fā)生十分關(guān)鍵。雷擊缺陷通常發(fā)生在絕緣子上，由于地面巡視很難發(fā)現(xiàn)絕緣子缺陷，在接地連接良好情況下，一般不會(huì)在地面部分留下痕跡，因此在線圖像監(jiān)測(cè)十分必要。

普通瓷質(zhì)絕緣子雷擊故障表現(xiàn)形式多為爬弧，發(fā)生概率大、次數(shù)多。圖像監(jiān)測(cè)多為絕緣子釉面燒傷損壞，如圖3所示。如果絕緣子串中有劣質(zhì)或零值絕緣子、鋼帽和鐵腳的膠合物中存在氣泡或裂紋，當(dāng)遭受雷擊時(shí)，在強(qiáng)電流熱效應(yīng)作用下，內(nèi)部急劇膨脹，造成剛帽炸裂，形成掉串。

圖3 瓷質(zhì)絕緣子閃絡(luò)痕跡

復(fù)合絕緣子故障表現(xiàn)形式也多為爬弧，被電弧灼燒后，其表面會(huì)有白粉 (氫氧化鋁)析出，或在均壓環(huán)留下放電痕跡 (如圖4、圖5所示)。玻璃絕緣子故障表現(xiàn)形式也多為爬弧，被電弧燒傷痕跡一般不明顯，玻璃絕緣子被雷擊后出現(xiàn)最多的是自爆 (如圖6所示)。

圖4 復(fù)合絕緣子表面燒傷痕跡

2.2 覆冰舞動(dòng)

覆冰舞動(dòng)多發(fā)生在初春季節(jié)，導(dǎo)線由于偏心覆冰改變了導(dǎo)線的空氣動(dòng)力學(xué)特性，在風(fēng)的激勵(lì)下，發(fā)生了導(dǎo)線舞動(dòng)。舞動(dòng)產(chǎn)生巨大的沖擊力，使絕緣子串、連接金具、桿塔受到劇烈沖擊，出現(xiàn)桿塔螺栓松動(dòng)、導(dǎo)線和金具疲勞、絕緣子碰撞破損等設(shè)備損壞，危害巨大。

圖5 復(fù)合絕緣子均壓環(huán)燒傷痕跡

圖6 玻璃絕緣子自爆

遼寧覆冰舞動(dòng)多發(fā)生在2～3月，氣溫在-6～-4℃。故障出現(xiàn)時(shí)，多為雨夾雪或雨凇天氣，如出現(xiàn)此類天氣，需要對(duì)該區(qū)域線路進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)視，觀察金具、導(dǎo)線、絕緣子覆冰情況及損壞情況，有問(wèn)題及時(shí)上報(bào)。圖7、圖8為導(dǎo)線與絕緣子覆冰情況。

圖7 導(dǎo)線覆冰

圖8 絕緣子覆冰

2.3 外力破壞

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，線路遭到外力破壞呈上升趨勢(shì) 發(fā)生概率較隨機(jī) 線路故障跳閘主要原因如下。

a. 大型施工機(jī)械 (吊車、翻斗車)碰觸導(dǎo)線。在線路附近有施工作業(yè)段造成跳閘事故和隱患呈上升趨勢(shì)。

b. 春、秋季節(jié)在輸電線路附近放風(fēng)箏，風(fēng)箏線纏繞導(dǎo)線。

c. 在輸電線路下焚燒麥稈，釋放高溫?zé)龜鄺U塔地拉線引起導(dǎo)線短路，線路跳閘。

d. 線路桿塔塔材被盜 (如圖9所示)。

圖9 塔材被盜

e. 線路保護(hù)區(qū)內(nèi)違章植樹(shù)造成線路與樹(shù)木距離過(guò)近 (如圖10所示)。

圖10 線路與樹(shù)木距離過(guò)近

f. 導(dǎo)線上有鋁箔線、膠質(zhì)線、塑料帶等纏繞物 (如圖11所示)。

圖11 導(dǎo)線上有懸掛物

根據(jù)外力破壞原因分析，在圖像觀測(cè)中需要注意以下情況。

a. 對(duì)線路附近通道要有監(jiān)測(cè)，關(guān)注桿塔附近工地活動(dòng)情況，注意吊車吊臂與導(dǎo)線的距離，注意翻斗車?？康攸c(diǎn)與導(dǎo)線垂直距離，注意通道內(nèi)樹(shù)木是否距離導(dǎo)線過(guò)近 春 秋季節(jié)觀測(cè)是否存在焚燒秸稈情況。

b. 桿塔塔體、基礎(chǔ)要有監(jiān)測(cè)，觀察是否存在偷盜，造成塔材缺失及是否存在焚燒秸稈情況。

c. 導(dǎo)線需要進(jìn)行觀測(cè)，查看是否存在懸掛物。

2.4 鳥(niǎo)害

近年來(lái)，鳥(niǎo)類引發(fā)線路跳閘次數(shù)逐漸增多，多發(fā)生在春夏之交和夏季鳥(niǎo)類孵卵季節(jié)，大多數(shù)為鳥(niǎo)巢和鳥(niǎo)屎造成。

因此，在鳥(niǎo)類孵化季節(jié)要對(duì)桿塔塔體進(jìn)行觀測(cè)，防止出現(xiàn)鳥(niǎo)巢。觀測(cè)絕緣子、金具上是否有鳥(niǎo)屎造成爬電現(xiàn)象。圖12、圖13為巡視發(fā)現(xiàn)桿塔上有鳥(niǎo)巢與鳥(niǎo)屎。

圖12 桿塔上鳥(niǎo)巢

圖13 桿塔上鳥(niǎo)屎

2.5 污閃

污閃多發(fā)生在秋冬和初春季節(jié)的大霧、毛毛雨天氣。由于絕緣子表面聚集一定量的污穢物，在潮濕天氣下污穢物吸收水分受潮嚴(yán)重，造成絕緣降低，在絕緣子表面形成電流閃絡(luò)。

在秋冬和初春季節(jié)，對(duì)易發(fā)生大霧、毛毛雨天氣地區(qū)應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)觀測(cè)，絕緣子表面如有明顯爬電痕跡，應(yīng)進(jìn)行上報(bào)立即更換。

通過(guò)分析輸電線路故障產(chǎn)生原因可以看出，輸電線路缺陷容易出現(xiàn)在桿塔、導(dǎo)地線、絕緣子、金具、基礎(chǔ)及通道。因此，圖像監(jiān)測(cè)需要重點(diǎn)對(duì)這些部位進(jìn)行觀測(cè)，控制和預(yù)防線路缺陷對(duì)供電可靠性的影響。

3 輸電線路圖像攝像頭預(yù)置方位設(shè)置

圖14是輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝示意圖。輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為圖像/視頻監(jiān)測(cè)模塊、微氣象模塊、覆冰模塊、線溫模塊，這4個(gè)模塊為整體安裝。由于覆冰模塊需要計(jì)算導(dǎo)線拉力與荷載力，因此不能安裝在耐張與轉(zhuǎn)角塔上，正常在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都是安裝在直線塔上，在桿塔頂部中心線的位置，根據(jù)直線塔特點(diǎn)，對(duì)9個(gè)預(yù)置位進(jìn)行設(shè)置，具體方案如下。

圖14 輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝示意圖

1號(hào)位:觀測(cè)桿塔塔體、基礎(chǔ)及桿塔附近通道情況，攝像頭垂直向下拍攝。重點(diǎn)觀測(cè)桿塔是否存在因偷盜造成缺件，注意拉線是否被盜、是否存在鳥(niǎo)巢、是否存在基礎(chǔ)保護(hù)帽被埋、基礎(chǔ)護(hù)基損壞、基礎(chǔ)回填土下沉及桿塔塔底是否存在農(nóng)民焚燒秸稈等問(wèn)題。監(jiān)測(cè)方位如圖15所示。

圖15 1號(hào)位圖像示意圖

2號(hào)位:監(jiān)測(cè)桿塔出線方向?qū)Ь€、相鄰桿塔及通道情況。攝像頭對(duì)準(zhǔn)相鄰桿塔，桿塔整體、兩側(cè)導(dǎo)線及雙塔間通道全部在圖像中。觀察導(dǎo)線是否存在懸掛物 通道下及附近是否存在翻斗車 吊車作業(yè)及焚燒麥稈情況;相鄰桿塔是否出現(xiàn)傾斜，地基是否存在掩埋、下沉等問(wèn)題，監(jiān)測(cè)方位如圖16所示。

圖16 2號(hào)位圖像示意圖

3號(hào)位:監(jiān)測(cè)桿塔進(jìn)線方向?qū)Ь€、相鄰桿塔及通道。規(guī)則與2號(hào)位相同。

4號(hào)位:桿塔左側(cè)絕緣子串整體照片包含鋼帽及均壓環(huán)。主要注意絕緣子串是否存在覆冰、閃絡(luò)、燒傷痕跡，絕緣子串是否存在傾斜、彎曲及上下串位情況，絕緣子串是否出現(xiàn)破損及自爆現(xiàn)象(玻璃)等。

5號(hào)位:桿塔右側(cè)絕緣子串整體照片，規(guī)則與4號(hào)位相同。

6號(hào)位:桿塔相近導(dǎo)線間隔棒細(xì)節(jié)圖。主要觀測(cè)是否間隔棒變形、跑位、脫離、直臂斷裂等情況。間隔棒斷裂、跑位如圖17所示。

圖17 間隔棒斷裂、跑位

7號(hào)位:桿塔相近導(dǎo)線防震錘圖片。防止其出現(xiàn)缺失、跑位等問(wèn)題。防震錘跑位如圖18所示。

圖18 防震錘跑位

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)確定的輸電線路預(yù)置位調(diào)整方案，國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)中心對(duì)遼寧省運(yùn)行的27套輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后方便監(jiān)控人員對(duì)觀測(cè)部位迅速定位，并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸電線路存在的問(wèn)題，提升了狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)用性，保證了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］ 張秉俊.變壓器故障診斷綜合在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及應(yīng)用 ［J］.東北電力技術(shù)，2006，27(10):42-47.

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Analysis and Adjustment of Transmission Image Presets in Condition Monitoring System

WANG Lei1，YU Zai-ming1，ZHAO Ling2
(1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China;2.CPI International Mining Investment Co.，Ltd.，Beijing 100044，China)

The paper describes and summarizes the problem image preset of transmission in Liaoning condition monitoring system.Through in-depth analysis of transmission line fault，the cause of the common faults about transmission line is determined，which provides a theoretical basis for the preset settings about images of transmission，the monitoring images are adjusted finally.

Condition monitoring;Transmission images;Presets

TM764

A

1004-7913(2014)02-0021-04

王 磊 (1982—)，男，博士，工程師，現(xiàn)主要從事生產(chǎn)管理系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用研發(fā)與管理工作。

2013-12-11)