輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

張靜

【摘 ?要】輸電線路是電力工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施，其安全可靠運(yùn)行關(guān)系著電力部門(mén)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。輸電線路的監(jiān)測(cè)是輸電線路運(yùn)行維護(hù)的一個(gè)重要方面。隨著電子技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)越來(lái)越完善，監(jiān)測(cè)精度及廣度都在逐漸提高。文章主要選取絕緣子污穢、導(dǎo)線舞動(dòng)、覆冰、導(dǎo)線溫度等狀態(tài)監(jiān)測(cè)量，提取監(jiān)測(cè)終端的狀態(tài)數(shù)據(jù)，綜合分析各種數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可對(duì)輸電線路運(yùn)行狀況進(jìn)行綜合預(yù)警，提高輸電線路的安全可靠性。

【關(guān)鍵詞】輸電線路;可靠性;在線監(jiān)測(cè)

輸電線路是電力工業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，分為架空輸電線路和電纜線路。輸電線路的安全可靠運(yùn)行，對(duì)于地區(qū)穩(wěn)定供電、高質(zhì)量供電以及保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康有序發(fā)展，都有著重大的社會(huì)意義與經(jīng)濟(jì)意義。輸電線路的主要作用是輸送電能，為各個(gè)地區(qū)提供電力供應(yīng)，是電力系統(tǒng)的輸送環(huán)節(jié)，電能損耗小，經(jīng)濟(jì)效益高，為電能的輸送提供了重要支撐。但是，輸電線路的運(yùn)行環(huán)境卻并不是很理想，因?yàn)檩旊娋€路一般都暴露于大氣中，很容易受到氣象和冰雪、大風(fēng)、雷電、污穢等惡劣環(huán)境的影響而引發(fā)故障。目前，對(duì)于輸電線路維護(hù)工作，也十分棘手，存在巡視困難、維修不便等因素。準(zhǔn)確檢測(cè)輸電線路的狀態(tài)特征量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸電線路的故障，為線路的檢修贏得寶貴時(shí)間，對(duì)于保證輸電線路的安全、提高輸電線路的可靠性都具有重要意義。

1 在線監(jiān)測(cè)概述

輸電線路在電力系統(tǒng)中起著重要的作用，但其安全可靠運(yùn)行一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。我們知道，輸電線路的走線距離較遠(yuǎn)，輸電網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣闊，其中不乏地形復(fù)雜、周邊環(huán)境惡劣的地方。從近幾年的歐美大停電、印度大停電到2008年中國(guó)南方罕見(jiàn)的冰雪災(zāi)害都證明了輸電線路的脆弱性。正是由于輸電線路的這個(gè)脆弱特性，因此很有必要對(duì)輸電線路采用線路巡視的方式，提取輸電線路的運(yùn)行參數(shù)，及時(shí)掌握線路運(yùn)行的狀況，發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和隱患。目前，實(shí)際運(yùn)行中的輸電線路運(yùn)行維護(hù)方式主要采用傳統(tǒng)的人工巡線方式。這種方式對(duì)于輸電線路的監(jiān)測(cè)有一定的作用，如果發(fā)現(xiàn)及時(shí)，可以避免發(fā)生較大的輸電線路故障。但是一旦出現(xiàn)人工失誤，將極有可能導(dǎo)致輸電線路故障，并且不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測(cè)。

2 輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝在輸電線路運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)監(jiān)測(cè)相關(guān)的狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)輸電線路故障預(yù)警，可提高輸電線路運(yùn)行可靠性、保證供電穩(wěn)定和供電質(zhì)量。它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓輸電線路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，滿足輸電線路的在線監(jiān)測(cè)要求。設(shè)計(jì)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的主要運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)有導(dǎo)線舞動(dòng)參數(shù)、導(dǎo)線溫度、導(dǎo)線風(fēng)偏、覆冰程度、絕緣子污穢程度、絕緣子泄漏電流、絕緣子風(fēng)偏等，真實(shí)反應(yīng)輸電線路及桿塔的周?chē)h(huán)境。系統(tǒng)在與用戶交互方面，它可以從設(shè)備情況、監(jiān)測(cè)量、時(shí)間段等多個(gè)角度采用多種形式的圖表對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，實(shí)現(xiàn)分主題的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)瀏覽方式，給用戶提供人性化和實(shí)用化的監(jiān)測(cè)體驗(yàn)。此外，系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比、統(tǒng)計(jì)等功能的基礎(chǔ)上還提供了高級(jí)計(jì)算、預(yù)測(cè)功能。本文設(shè)計(jì)的輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括以下監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。

2.1 絕緣子污穢監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

輸電線路的電量參數(shù)可以很好的反映其運(yùn)行狀態(tài)，如絕緣子表面泄漏電流和電暈電流等電測(cè)量參數(shù)的變化與污閃的發(fā)生過(guò)程就有著非常密切的關(guān)系。對(duì)于不良絕緣子，其絕緣電阻相對(duì)于正常絕緣子偏低，其泄漏電流在絕緣子表面和內(nèi)部都流過(guò)，泄漏電流比較大，絕緣子污穢監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)可在線監(jiān)測(cè)絕緣子泄漏電流變化過(guò)程，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)回傳系統(tǒng)，可通過(guò)泄露電流值、放電脈沖數(shù)及氣象參數(shù)得出污穢發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)時(shí)顯示被監(jiān)測(cè)絕緣子的污穢狀況，實(shí)現(xiàn)污閃預(yù)警。

2.2 輸電線路導(dǎo)線舞動(dòng)在線監(jiān)測(cè)

導(dǎo)線舞動(dòng)是指導(dǎo)線在垂直平面以幾分之一赫茲的低頻和高振幅的振動(dòng)，其振幅最大值可達(dá)初始弧垂值的數(shù)量級(jí)，它的擺動(dòng)幅度較大，擺動(dòng)時(shí)間也較長(zhǎng)，極易導(dǎo)致線路間故障，如導(dǎo)線短路、相間閃絡(luò)等，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致導(dǎo)線燒傷。因此，導(dǎo)線舞動(dòng)的在線監(jiān)測(cè)對(duì)于輸電線路安全運(yùn)行具有重要意義。該系統(tǒng)的檢測(cè)量可以充分反映輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)信息，此外，還具有實(shí)時(shí)特性，可為運(yùn)行維護(hù)人員發(fā)出警報(bào)，贏得足夠的維護(hù)時(shí)間，提高輸電系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。

2.3 輸電線路導(dǎo)線溫度監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

溫度是眾多與電相關(guān)的產(chǎn)品中一個(gè)不可忽略的因素，同樣，在輸電線路中，導(dǎo)線的溫度是影響輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素，導(dǎo)線溫度的在線監(jiān)測(cè)對(duì)于判斷輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)具有重要的參考價(jià)值。

在日常運(yùn)行中，導(dǎo)線的溫度和眾多因素有關(guān)。如日照、風(fēng)速、載流量等。目前，按照現(xiàn)有的技術(shù)規(guī)定，其考慮了較為惡劣的運(yùn)行環(huán)境，給出的理論溫度界限相對(duì)于實(shí)際運(yùn)行情況而言是偏保守的。如果運(yùn)行調(diào)度人員僅僅依據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)章程來(lái)確定導(dǎo)線的運(yùn)行容量，其穩(wěn)態(tài)輸送容量值的估計(jì)也是偏保守的。鑒于此，很有必要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)的氣候狀態(tài)，實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)導(dǎo)線運(yùn)行溫度，通過(guò)導(dǎo)線溫度在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的算法進(jìn)行分析和計(jì)算，確定導(dǎo)線的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載流量，并依此為輸電線路輸送容量依據(jù)，科學(xué)合理的確定輸入容量等級(jí)，充分挖掘輸電線路的輸送能力。

該溫度在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)可以協(xié)助確定出最接近導(dǎo)線實(shí)際輸送能力的容量等級(jí)，能夠在一定程度上緩解電力供應(yīng)緊張。

2.4 輸電線路覆冰在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

在一些氣候惡劣的高原地區(qū)，輸電線路的覆冰可能性較大。輸電線路的覆冰對(duì)于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行存在很大地安全隱患。

常見(jiàn)的輸電線路覆冰有雨凇、霧凇、凍雨覆冰等，并不是每一個(gè)線路都有可能覆冰，它主要與當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件有關(guān)。影響輸電線路覆冰的主要因素有空氣濕度、氣溫等。覆冰的氣溫條件為-8～0 ℃這個(gè)區(qū)間，空氣濕度為90%以上，當(dāng)溫度與濕度條件都具備時(shí)，風(fēng)速的大小和風(fēng)向成為決定覆冰厚度的重要參數(shù)，最適宜覆冰產(chǎn)生的風(fēng)速一般為2～7 m/s。條件看似苛刻，然而，在輸電線路經(jīng)過(guò)的眾多地區(qū)，這幾個(gè)條件恰好可以滿足，因此研究輸電線路覆冰的在線監(jiān)測(cè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。覆冰首先在導(dǎo)線迎風(fēng)面產(chǎn)生，當(dāng)迎風(fēng)面達(dá)到某一覆冰厚度時(shí)，在不平衡重力的作用下產(chǎn)生扭矩，使導(dǎo)線發(fā)生扭轉(zhuǎn)，從而使導(dǎo)線的另一側(cè)成為迎風(fēng)面而產(chǎn)生覆冰，如此反復(fù)多次后在導(dǎo)線上形成圓形或橢圓形的覆冰。

輸電線路覆冰在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以很好地監(jiān)測(cè)輸電線路的覆冰情況，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可為輸電線路的維護(hù)檢修提供決策依據(jù)，減少覆冰對(duì)輸電線路造成的損壞。

3 結(jié) 語(yǔ)

輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行是電力系統(tǒng)可靠性的一個(gè)重要方面。輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于保證輸電線路的可靠運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)可靠性具有重要意義。本文首先闡述了輸電系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)的理論依據(jù)，研究了其運(yùn)行環(huán)境特性，最后從絕緣子污穢、導(dǎo)線舞動(dòng)子系統(tǒng)等方面給出了輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)組成。本文研究成果可為電力輸電線路的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與構(gòu)建提供理論指導(dǎo)。

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（作者單位：寧波送變電建設(shè)有限公司送配電服務(wù)分公司）