韋舒天，汪 里，章旭泳

（湖州電力局，浙江 湖州 313000）

國家電網(wǎng)公司特高壓±800 kV復(fù)奉線（向家壩—奉賢）直流示范工程投入商業(yè)運(yùn)行已近一年，作為世界上首條特高壓直流輸電線路，當(dāng)前尚缺乏成熟可靠、可供參考的運(yùn)行經(jīng)驗。輸電線路的安全可靠運(yùn)行決定了整個特高壓輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全，湖州電力局是特高壓直流工程輸電線路的運(yùn)行單位之一，為了保障特高壓線路的可靠運(yùn)行，使其始終以良好的運(yùn)行狀態(tài)輸送電能，特別建立了輸電線路狀態(tài)監(jiān)測中心，采用先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)手段，實(shí)時監(jiān)測特高壓線路環(huán)境條件和運(yùn)行參數(shù)，分析特高壓輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)，為特高壓輸電線路運(yùn)行積累經(jīng)驗。

1 特高壓直流輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

湖州電力局輸電線路狀態(tài)監(jiān)測中心集辦公、監(jiān)測、應(yīng)急指揮于一體，具有安全預(yù)警、輔助決策、可視化管理等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對各類狀態(tài)參量的采集、處理、存儲、顯示及應(yīng)用，并通過與GIS（地理信息系統(tǒng)）平臺融合，集成了動態(tài)的監(jiān)測點(diǎn)信息和靜態(tài)的電網(wǎng)信息，能夠更好地掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。目前狀態(tài)監(jiān)測中心針對特高壓±800 kV復(fù)奉線安裝了導(dǎo)線覆冰、絕緣子風(fēng)偏、微風(fēng)振動、導(dǎo)線舞動、氣象和視頻圖像等在線監(jiān)測裝置，初步具備了各子系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的整合、綜合分析功能。

1.1 導(dǎo)線覆冰監(jiān)測系統(tǒng)

系統(tǒng)通過在桿塔上安裝監(jiān)測裝置，在定制的采樣時間內(nèi)完成線路導(dǎo)線覆冰雪后的重力變化（力傳感器）、絕緣子串的傾斜角度、風(fēng)偏角度、溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、大氣壓力、雨量等狀態(tài)參量信息的采集。通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)測中心，由監(jiān)測中心的專家軟件對覆冰雪荷載進(jìn)行計算，根據(jù)覆冰生長機(jī)理、導(dǎo)線舞動、桿塔和金具強(qiáng)度校驗以及絕緣子串冰閃的分析，判斷該線路導(dǎo)線的覆冰雪變化趨勢，由專家軟件根據(jù)各種修正理論模型給出冰情預(yù)報，從而及時給出除冰信息，有效預(yù)防冰雪災(zāi)害事故的發(fā)生。

從2010年冬季特高壓覆冰雪在線監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行情況看，已多次監(jiān)測到線路覆冰雪信息，視頻監(jiān)測和現(xiàn)場觀測驗證了系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)果正確。

1.2 絕緣子風(fēng)偏監(jiān)測

導(dǎo)線對桿塔構(gòu)件發(fā)生放電的原因主要是因為強(qiáng)風(fēng)天氣下導(dǎo)線的實(shí)際搖擺角超過允許搖擺角，從而引發(fā)風(fēng)偏放電。又由于原設(shè)計規(guī)程對風(fēng)偏重現(xiàn)期規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值偏低，設(shè)計裕度小，所以需要對易發(fā)生強(qiáng)風(fēng)天氣區(qū)域的桿塔加裝絕緣子風(fēng)偏監(jiān)測裝置。

風(fēng)偏監(jiān)測系統(tǒng)利用安裝在導(dǎo)線上的角度傳感器，對導(dǎo)線風(fēng)偏角、導(dǎo)線傾斜角、最小電氣間隙、工作溫度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，及時給出風(fēng)偏放電的預(yù)警信息，判斷線路抵御強(qiáng)風(fēng)的能力，然后通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)測中心，供運(yùn)行值班人員結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和各項統(tǒng)計參數(shù)進(jìn)行分析。這些數(shù)據(jù)信息的采集、整理和分析可以使運(yùn)行人員大致掌握該線段的線路風(fēng)偏規(guī)律，指導(dǎo)線路改進(jìn)設(shè)計，為運(yùn)行部門制定防風(fēng)偏措施提供依據(jù)。

1.3 微風(fēng)振動監(jiān)測

微風(fēng)振動是造成高壓架空線路疲勞斷股的主要原因，而且其破壞為長期積累，隱蔽性強(qiáng)，因此對其進(jìn)行監(jiān)測可以為防振設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)，同時可以為減弱微風(fēng)振動提供監(jiān)測手段。

微風(fēng)振動監(jiān)測裝置主要通過對導(dǎo)線與線夾接觸點(diǎn)外一定距離處的導(dǎo)線相對于線夾的彎曲振動幅值及振動頻率進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測采集，對導(dǎo)地線微風(fēng)振動振幅及振動頻率進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，記錄實(shí)際振動數(shù)據(jù)，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)測中心，由專家軟件在線分析判斷導(dǎo)地線微風(fēng)振動的水平，預(yù)測導(dǎo)地線的疲勞壽命，對線路防振效果進(jìn)行評估。大量積累這類實(shí)時數(shù)據(jù)后，將有助于改進(jìn)線路設(shè)計，提高線路運(yùn)行水平。

1.4 氣象監(jiān)測

輸電線路的氣象監(jiān)測主要是建立若干氣象監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)位置以線路走廊的局部微氣象區(qū)為主，實(shí)時測量線路的環(huán)境參數(shù)，包括風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、濕度、氣壓、降水強(qiáng)度和光輻射強(qiáng)度等。

氣象監(jiān)測參數(shù)的采集以及氣候特征分析、氣候災(zāi)害評價等綜合分析報告有助于運(yùn)行單位及時了解該線路區(qū)段的氣候變化狀況，對分析判斷線路所處環(huán)境的惡劣程度及指導(dǎo)運(yùn)行單位進(jìn)行外絕緣配置都具有重要意義。

1.5 視頻監(jiān)測

視頻圖像在線監(jiān)測是通過GPRS網(wǎng)絡(luò)，定時對線路附近的石礦開挖、土地平整、鐵路/公路建設(shè)、大型機(jī)械施工以及塑料大棚、高桅船只和林木快速生產(chǎn)區(qū)等外部情況進(jìn)行采集，記錄這些危險點(diǎn)的環(huán)境情況，及時發(fā)現(xiàn)違章和危害線路安全運(yùn)行的行為，在大大減少運(yùn)行人員蹲點(diǎn)守護(hù)勞動強(qiáng)度的同時，避免由于監(jiān)控不到位造成的外力破壞事故。視頻圖像監(jiān)測設(shè)備還可以配合覆冰監(jiān)測、舞動監(jiān)測等在線監(jiān)測設(shè)備，記錄線路覆冰雪和舞動等過程，使線路運(yùn)行可控、能控、在控。

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)還有待探討的問題

2.1 監(jiān)測系統(tǒng)專家軟件的適用性

現(xiàn)階段由于監(jiān)測數(shù)據(jù)的積累還不夠充分，未達(dá)到制定分析判斷標(biāo)準(zhǔn)的要求，預(yù)警閥值的設(shè)置還缺乏充分依據(jù)。導(dǎo)線覆冰監(jiān)測、絕緣子風(fēng)偏監(jiān)測、導(dǎo)線微風(fēng)振動和舞動監(jiān)測都要基于相應(yīng)的計算公式和數(shù)學(xué)模型，利用由計算公式和數(shù)學(xué)模型得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警預(yù)測，與實(shí)際運(yùn)行還存在一定的差距。目前亟需不斷積累監(jiān)測數(shù)據(jù)量，還需對在線監(jiān)測系統(tǒng)專家軟件進(jìn)行更深入的基礎(chǔ)研究，使其能夠更準(zhǔn)確地處理監(jiān)測數(shù)據(jù)，貼近運(yùn)行實(shí)際，提高狀態(tài)分析的準(zhǔn)確性和智能化水平。

2.2 戶外監(jiān)測終端設(shè)備的穩(wěn)定性

當(dāng)前戶外監(jiān)測終端設(shè)備的能量供給主要依靠太陽能充電蓄電，且設(shè)備都要求24 h不間斷運(yùn)行。在連續(xù)陰雨天氣時，太陽能供電不足將導(dǎo)致設(shè)備斷電，造成監(jiān)測終端無法正常工作。實(shí)際上，能源供給問題已成為制約監(jiān)測系統(tǒng)可靠運(yùn)行和滿足運(yùn)行部門實(shí)際需求的瓶頸之一。因此需要在終端設(shè)備的能量供給和降低設(shè)備運(yùn)行功耗方面深入研究，綜合應(yīng)用超低功耗設(shè)計方案，如在終端設(shè)備中采用超低功耗電力電子部件，降低整機(jī)運(yùn)行功耗，以提高監(jiān)測設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。

2.3 數(shù)據(jù)通信問題

目前監(jiān)測設(shè)備主要通過GPRS/CDMA數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因受到帶寬限制，需要將數(shù)據(jù)打包分批發(fā)送至后臺服務(wù)器。對于數(shù)據(jù)量較小的純數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備而言，帶寬已能滿足生產(chǎn)需要，但是對視頻圖像監(jiān)測系統(tǒng)來說，僅能傳輸分辨率較低的圖像，而數(shù)據(jù)流量較大的視頻文件則無法保證24 h不間斷監(jiān)控，僅能在有需要時由手動觸發(fā)或者在后臺專家軟件中設(shè)置好觸發(fā)時間（如0.5 h或更長時間）后自動觸發(fā)。

由于輸電線路地理位置較特殊，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)和圖像視頻是通過無線傳輸或無線加有線的方式采集的，因此輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)面臨內(nèi)外網(wǎng)信息安全傳輸?shù)碾y點(diǎn)。目前，GPRS/CDMA/3G等公網(wǎng)傳輸?shù)姆绞揭延薪鉀Q方案，即通過省電力公司無線安全接入平臺予以接入，但是短距離無線加OPGW專網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)入內(nèi)網(wǎng)的問題目前依然無法解決。今后省電力公司若要全面推廣輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，就必須解決上述安全接入的問題，同時還要考慮省電力公司無線安全接入平臺的容量。

3 在線監(jiān)測的管理

3.1 在線監(jiān)測的布點(diǎn)原則

狀態(tài)監(jiān)測裝置的布點(diǎn)原則是指監(jiān)測點(diǎn)、監(jiān)測線路及監(jiān)測區(qū)域的選擇原則，應(yīng)根據(jù)線路的運(yùn)行特點(diǎn)尤其是運(yùn)行環(huán)境特點(diǎn)，以及監(jiān)測種類的不同，合理選擇布點(diǎn)范圍。各類監(jiān)測裝置按其功能和應(yīng)用目的進(jìn)行選點(diǎn)，對同一走廊的多條線路或環(huán)境、氣象條件相近的地區(qū)，在線監(jiān)測裝置的布點(diǎn)應(yīng)統(tǒng)籌考慮；監(jiān)測同一區(qū)段線路的多重參數(shù)時，宜采用一體化裝置，避免重復(fù)建設(shè)。

3.2 歷史數(shù)據(jù)積累的管理

輸電線路狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備眾多，涉及大量的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜、種類繁多，如何對這么多的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效存儲、分析和利用，是首先需要考慮而且是較難解決的問題。

3.3 人才培養(yǎng)

狀態(tài)監(jiān)測人員必須具有豐富的專業(yè)知識，掌握基本的在線監(jiān)測與故障分析能力，可以根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合評價線路設(shè)備的健康水平，參與運(yùn)行與檢修決策，同時能夠制定優(yōu)化檢修計劃和檢修工藝。運(yùn)行單位要對員工進(jìn)行正規(guī)的基礎(chǔ)和專業(yè)培訓(xùn)，使其成為既熟悉計算機(jī)信息技術(shù)、又具備線路運(yùn)檢能力的高素質(zhì)人員。

4 結(jié)語

特高壓輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)已能基本實(shí)現(xiàn)線路運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)測，通過專家軟件平臺直觀給出設(shè)備實(shí)際狀況，方便線路運(yùn)行部門以監(jiān)測數(shù)據(jù)信息平臺為基礎(chǔ)進(jìn)行分析判斷，為管理人員提供決策，并及時發(fā)現(xiàn)和處理事故隱患，保證特高壓線路以良好的狀態(tài)安全可靠運(yùn)行。隨著在線監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展，以及在線監(jiān)測設(shè)備的準(zhǔn)確性、靈敏性、可靠性的不斷提高，能量補(bǔ)給、數(shù)據(jù)傳輸問題的逐步解決，輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)將更好地為輸電線路檢修和運(yùn)行提供安全保障。

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