西藏林芝墨脫縣電力局域網(wǎng)35kV線路在線監(jiān)測

徐凱

摘要：由于林木、泥石流、滑坡、諧振、操作及雷電引起的電網(wǎng)故障或事故較為頻繁，再加上35kV及以下配網(wǎng)系統(tǒng)二次保護配置標(biāo)準(zhǔn)不高，對這些故障和事故點的實施監(jiān)視不夠，電網(wǎng)的安全運行和及時查找出故障或事故點更是不易。文章對西藏林芝墨脫縣電力局域網(wǎng)35kV線路在線監(jiān)測進行了探討。

關(guān)鍵詞：電力局域網(wǎng)；輸電線路；在線監(jiān)測；35kV線路；電力故障；電網(wǎng)運行 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM75 文章編號：1009-2374（2016）23-0140-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.23.069

墨脫縣電力局域網(wǎng)建設(shè)難度大、建設(shè)成本高、所處外部環(huán)境惡劣，電網(wǎng)的建設(shè)和運行檢修維護非常困難。如何減少人為維護時間和巡檢次數(shù)，又能及時發(fā)現(xiàn)故障和事故點位及類型，是必須要考慮和解決的問題。

1 墨脫縣電力局域網(wǎng)所處外部環(huán)境

1.1 交通條件

西藏林芝墨脫縣是全國最后一個通公路的縣，交通運輸條件很差，全縣七鄉(xiāng)一鎮(zhèn)還有不少鄉(xiāng)和村不通路，靠人背馬馱。

1.2 自然環(huán)境

架空線需穿越深山峽谷和原始森林；本地區(qū)雨季時間長，年均降雨量在2200mm以上，局部隆雨量達6000mm；地質(zhì)結(jié)構(gòu)很差，一年四季（尤其是雨季）常常遇到泥石流和山體滑坡；蚊蟲、螞蝗、毒蛇及兇猛動物較多。

1.3 通訊

由于移動、電信進入較晚，加上外部條件復(fù)雜多變，通訊信號覆蓋有限，很多地方?jīng)]有信號，由于自然災(zāi)害，通訊光纖常被打斷。

2 電力局域網(wǎng)運行、檢修和維護面臨的問題

（1）由于泥石流、山體滑坡，人身安全存在極大風(fēng)險，給線路巡視、運行和檢修維護帶來非常大的困難；（2）由于上述外部環(huán)境，電力局域網(wǎng)架空線鐵塔、導(dǎo)線、金具和瓷瓶等設(shè)施常被泥石流、山體滑坡和樹木嚴(yán)重破壞；（3）由于原始森林、深山峽谷和不通公路，維護人員巡視一遍時間周期長，有不少鐵塔由于地質(zhì)原因，位于山頂，往往巡視一基塔需要1～2天；（4）蚊蟲、螞蝗、毒蛇及兇猛動物較多，人身安全時常受到危脅，這種條件下，只能三五成群，加大運營維護成本；（5）無智能監(jiān)控系統(tǒng)，必須等人員到達現(xiàn)場后才能判斷故障或事故類型，然后組織人員討論和采取檢修方案和措施，這樣拖延了檢修工期。

針對本電網(wǎng)的特點，為保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定和可靠運行，盡量減少人員巡視次數(shù)和難度，并能及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，結(jié)合項目投資，在特別惡劣地段，35kV線路采用在線監(jiān)測進行巡視和監(jiān)視。

3 墨脫縣電力局域網(wǎng)35kV輸電線路在線監(jiān)測

為解決墨脫縣局域網(wǎng)架空線路故障的巡視和檢修維護問題，35kV輸電線路采用T3SW架空線路故障定位系統(tǒng)，通過監(jiān)視架空線路的狀態(tài)，實時監(jiān)視線路運行狀態(tài)，通過運行參數(shù)變化及時判斷架空線故障或事故位置和類型。

3.1 T3SW系統(tǒng)介紹

該系統(tǒng)是輸電線路故障定位系統(tǒng)，可以監(jiān)測桿/塔雷擊、閃絡(luò)、桿塔振動、傾斜、故障位置，由神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)傳感器、多傳感器信息集成，以物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)傳感器技術(shù)為核心，集雷擊監(jiān)測、閃絡(luò)監(jiān)測、桿塔傾斜監(jiān)測、桿塔振動監(jiān)測及溫濕度監(jiān)測等功能于一體。

3.2 監(jiān)測裝置的組成

主機箱：由主板、傳感器、鋰電池組、充電控制、通訊模塊組成。

太陽能電池板：提供能源的補充通訊天線，微型全向天線。

主要性能指標(biāo)：

測量范圍：電流200A以上，可定制

振動加速度<±2g

桿塔傾角<±90度

通訊距離：2000米

無故障時間：5年以上

后備電源工作時間：無光照情況下可工作1個月左右

監(jiān)測裝置組成如圖1

所示：

3.3 監(jiān)測的主要內(nèi)容

3.3.1 該系統(tǒng)以桿塔集成監(jiān)測為目標(biāo)，監(jiān)測雷擊及閃絡(luò)，可準(zhǔn)確檢測出雷擊和工頻閃絡(luò)的波形，便于研究工頻預(yù)電壓對絕緣子雷電沖擊閃絡(luò)特性的影響。

（1）故障監(jiān)測裝置直接安裝在桿塔上，因此定位精度高，不受采樣精度和算法的影響；（2）可區(qū)分雷擊、雷擊閃絡(luò)和其他原因的工頻閃絡(luò)，由于目前在變電站安裝的故障紀(jì)錄分析設(shè)備都檢測不到線路上的雷擊電流，因此不能對雷擊相關(guān)的故障進行定位，這是本系統(tǒng)獨特的功能；（3）可結(jié)合故障發(fā)生時刻的溫、濕度情況對故障發(fā)生與環(huán)境因素的關(guān)聯(lián)關(guān)系給出分析統(tǒng)計；（4）統(tǒng)計直接打在桿塔上的雷擊次數(shù)，為防雷措施的采用和絕緣子老化壽命的預(yù)測提供幫助。

3.3.2 桿塔振動沖擊監(jiān)測：通過實時監(jiān)測桿塔水平面X軸、Y軸和垂直面Z軸的振動加速度來反映桿塔的受力，及時發(fā)現(xiàn)加速度越限情況并報警。

（1）安裝時只要安裝牢固即可，不需要繁瑣調(diào)水平過程，節(jié)省安裝成本和時間；（2）通過數(shù)學(xué)模式分析可以把桿塔的振動與傾斜及重力區(qū)分開，準(zhǔn)確反映桿塔瞬時的沖擊受力情況；（3）記錄桿塔振動最大時刻的X、Y、Z軸的加速度，記錄桿塔振動開始時間，記錄桿塔振動持續(xù)時間。

3.3.3 桿塔基礎(chǔ)傾斜監(jiān)測：通過實時監(jiān)測桿塔水平面X軸和Y軸的傾角，及時發(fā)現(xiàn)傾角越限情況并報警。

（1）安裝時只要安裝牢固即可，不需要繁瑣調(diào)水平過程，節(jié)省安裝成本和時間；（2）以傾角變差作為啟動參量，具有自適應(yīng)能力，避免傾角變化后多次重復(fù)報警；（3）每次傳上來的傾角變差具有關(guān)聯(lián)性，可進行矢量累加，計算出桿塔的最終角度及變化過程。

3.4 故障或事故位置和類型監(jiān)視判斷

安裝在桿塔上的每個T3SW-LF-TSTH故障監(jiān)測裝置就如同一個神經(jīng)元，它起著傳感、計算和通信的功能，同時每個裝置有唯一的地址編碼將帶有唯一編號的故障監(jiān)測裝置直接安裝在桿塔上，通過非接觸測量技術(shù)，檢測流經(jīng)鐵塔主干材或水泥塔接地線的工頻故障電流、雷擊電流，同時記錄溫度、濕度、傾角及振動信息，并記錄在監(jiān)測裝置里。當(dāng)發(fā)現(xiàn)上述監(jiān)測的參數(shù)越限后，記錄相關(guān)信息并通過自組網(wǎng)絡(luò)上傳到主站，主站對收到的信息進行匯總和分析，為運檢人員的決策提供信息和幫助可開放信息通道給其他在線監(jiān)測設(shè)備，把其他設(shè)備的信息通過本系統(tǒng)傳回主站。

3.5 系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)組成示意圖

系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)組成示意圖如下：

傳感器本身又是通信的節(jié)點，這樣每個傳感器就如同一個神經(jīng)元，以自組無線網(wǎng)絡(luò)作為信息傳遞的介質(zhì)，各傳感器功能不同，但可按需添加，自由組合，節(jié)約了成本，提高了效率，可以實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的故障定位和分析功能，符合輸電智能化的要求。T3SW專用巡檢終端通過無線網(wǎng)絡(luò)，可在桿塔2km范圍內(nèi)，與附近桿塔自由聯(lián)網(wǎng)。

3.6 后臺數(shù)據(jù)處理

通過T3SW后臺管理系統(tǒng)，在監(jiān)控中心可實時監(jiān)控輸電線路和每個桿塔的運行狀態(tài)，可實時獲取輸電線路故障類型、發(fā)生的地點，發(fā)生時間。通過后臺監(jiān)控的大數(shù)據(jù)分析，可預(yù)估故障發(fā)生的概率，可根據(jù)大數(shù)據(jù)分析結(jié)果適當(dāng)減少維護次數(shù)。后臺監(jiān)控系統(tǒng)可及時給出故障類型，有利于維護人員有目的的維修和巡檢，提高維護效率，極大地縮短故障處理的時間。

4 在線監(jiān)測的注意事項

筆者經(jīng)過深入調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在線監(jiān)測過程中存在的問題還不少，大體上可以分為四類：第一類，在線監(jiān)測在進行介質(zhì)損耗測量的時候，介質(zhì)測量結(jié)果穩(wěn)定性和重復(fù)性差；第二類，監(jiān)測設(shè)備出故障率高，監(jiān)測設(shè)備在運行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)各種各樣的故障，最為典型的就是傳感器失效以及信號失真；第三類，監(jiān)測系統(tǒng)抗干擾能力差；第四類，監(jiān)測系統(tǒng)的功能單一，不足以適應(yīng)35kV線路運行監(jiān)視的要求，在進行檢測的時候，只是單獨地提供各種監(jiān)測數(shù)據(jù)，而不能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進行必要的分析和判斷。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，在線監(jiān)測技術(shù)還有待完善，未來的發(fā)展方向要做到以模塊化設(shè)計為基本理念，吸收國內(nèi)外先進的數(shù)字信號處理、傳感器設(shè)計以及通信技術(shù)，真正做到配置高級、測量精確、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠的監(jiān)測技術(shù)。

5 結(jié)語

通過西藏墨脫縣架空線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的運行，能實時監(jiān)測電力輸電線路運行狀態(tài)，及時預(yù)報輸電線路的故障類型、故障地點、故障發(fā)生時間。調(diào)閱不同時段的監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，進行歷史數(shù)據(jù)分析，可以預(yù)測和判斷故障出現(xiàn)的可能性。通過在線監(jiān)測系統(tǒng)，減少了運行檢修維護人員工作量，同時提高了輸電線路安全、穩(wěn)定和可靠運行。

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（責(zé)任編輯：小 燕）