蔡發(fā)明

（綿陽啟明星集團(tuán)有限公司電力建設(shè)公司，四川 綿陽 621000）

1 不同種類的輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)

1.1 概述

輸電線路的在線和研究檢測技術(shù)在應(yīng)用時會受到兩個因素的影響，一個是線路上監(jiān)測裝置的電源，另一個是監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸通信。現(xiàn)代科技技術(shù)日益發(fā)展，通訊電子技術(shù)和傳感技術(shù)也是如此。因此，各式各樣的輸電線路在線監(jiān)測設(shè)施被相關(guān)的技術(shù)人員發(fā)明出來。比如，導(dǎo)線擺動監(jiān)測系統(tǒng)、桿塔傾斜監(jiān)控系統(tǒng)、導(dǎo)線覆冰等在線監(jiān)測等監(jiān)測系統(tǒng)都被研發(fā)運(yùn)用。

1.2 輸電線路的在線監(jiān)測在覆冰情況下的運(yùn)用

導(dǎo)線覆冰監(jiān)測，首先離不開后臺診斷分析，只有在此基礎(chǔ)上才能完成對監(jiān)測數(shù)據(jù)的操作，獲取準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，將事故消滅在萌芽之中。此外，管理人員還應(yīng)對監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)送來的警報做到及時接收、正確判斷和處理，才可以有效的防止各種線路故障的發(fā)生。

輸電線路的在線監(jiān)測在覆冰情況下的運(yùn)作原理如下。（1）根據(jù)監(jiān)測線路張力反應(yīng)。由于絕緣子上裝有傳感器，因此可以有效的實(shí)現(xiàn)對覆冰后的各種各樣狀況進(jìn)行監(jiān)測。此外，還可以實(shí)現(xiàn)各種參數(shù)的采集。然后將這些收集到的信息及時的傳送到后方監(jiān)控中心。后方的監(jiān)控中心對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，比如：計算和理論修正。在此之后發(fā)布冰情預(yù)報信息，發(fā)出除冰警報。（2）覆冰狀況可以通過監(jiān)測導(dǎo)線的傾斜角和弧度得到準(zhǔn)確的反應(yīng)。

覆冰技術(shù)的參數(shù)包含覆冰的平均厚度以及覆冰的重量等信息，參數(shù)的獲得需要一系列程序。首先，應(yīng)用導(dǎo)線傾斜角度和弧垂對信息進(jìn)行收集。然后，進(jìn)行對比和分析，對象是氣象環(huán)境參數(shù)、線路參數(shù)和輸電線路狀況方程。最后，經(jīng)過分析和比較后，計算參數(shù)。通過這些參數(shù)可以對進(jìn)輸電線路覆冰的危險進(jìn)行分析，判斷出危險的等級。這樣，就可以發(fā)出除冰信息了。上面提到的第—個原理應(yīng)用了絕緣子上有傳感器這一點(diǎn)，因此將應(yīng)力傳感器經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和安全性論證做為前提條件。另—個原理是：只要線路的參數(shù)保持穩(wěn)定，那么線路運(yùn)行的安全性也基本上不會出現(xiàn)什么變動。上面介紹了兩類解除高壓輸電線路覆冰的方案，盡管不能得出檔內(nèi)各段導(dǎo)線的覆冰形態(tài)的結(jié)論，但是可以肯定的是導(dǎo)線覆冰的張力大小決定了高壓輸電線路的覆冰厚度。

圖1

1.3 輸電線路導(dǎo)線風(fēng)偏在線監(jiān)測的應(yīng)用

導(dǎo)線風(fēng)偏（舞動）是威脅架空輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素之一，常常造成線路跳閘、導(dǎo)線電弧燒傷、斷股、斷線等嚴(yán)重后果。由于近些年來我國輸電線路發(fā)生的導(dǎo)線風(fēng)偏、舞動、弧垂閃絡(luò)跳閘事故較多，導(dǎo)致了線路跳閘停運(yùn)，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了較大的危害，并且風(fēng)偏的發(fā)生常伴有大風(fēng)和雷雨現(xiàn)象，給故障的判斷及查找?guī)硪欢ǖ睦щy。要想實(shí)施科學(xué)合理的預(yù)防風(fēng)偏的方案，就必須依靠氣象采集單元、風(fēng)偏采集單元，把采集的氣象參數(shù)、風(fēng)偏角、傾斜角，通過無線網(wǎng)絡(luò)方式向風(fēng)偏監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)送，系統(tǒng)完成對監(jiān)測數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和處理，發(fā)出導(dǎo)線風(fēng)偏預(yù)警信息，便于運(yùn)行部門在緊急狀況下制定應(yīng)對措施。也可以對輸電線路桿塔上最大的瞬時風(fēng)險采精確的記錄。同時，風(fēng)偏監(jiān)測系統(tǒng)記錄導(dǎo)線運(yùn)動的軌跡以及風(fēng)壓不均等狀況，為輸電線路運(yùn)行提供歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)資料，對后期的線路設(shè)計時考慮氣候條件、設(shè)定預(yù)防水平提供可靠依據(jù)。

1.4 輸電線路桿塔傾斜監(jiān)測系統(tǒng)

煤礦采空區(qū)上面的覆巖會出現(xiàn)一些意外的狀況，這和自然力、重力以及其它因素有著密不可分的關(guān)系。這些意外的狀況會引發(fā)許多問題，比如：巖面的裂縫、滑坡以及地面的塌陷等各式各樣的地質(zhì)災(zāi)害。這些地質(zhì)災(zāi)害會引起桿塔基礎(chǔ)變形以及采空區(qū)桿塔傾斜，嚴(yán)重時造成倒桿斷線，危及輸電線路安全運(yùn)行。

正在運(yùn)用的桿塔頃斜度監(jiān)測系統(tǒng)，可以在全球移動通信信號覆蓋的范圍監(jiān)控桿塔傾斜度，實(shí)現(xiàn)越限報警。通過對桿塔傾斜，基礎(chǔ)移位和塔材變形等情況的發(fā)現(xiàn)，可以及時的選擇應(yīng)對措施，從而讓電網(wǎng)的安全運(yùn)行得到進(jìn)一步的保障。

電網(wǎng)的正常運(yùn)行還會受到許多因素的干擾，比如：鐵塔荷載大，偏遠(yuǎn)山區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)的信號不強(qiáng)，一些外界的因素會干擾特高壓結(jié)路中塔頭無線電。針對這種情況，可以研制和開發(fā)特高壓GSM桿塔傾斜監(jiān)測報警裝置系統(tǒng)。此裝置系統(tǒng)可以對高壓線路的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控。

圖2 局部放電量測量的接線原理及等價回路

1.5 輸電線路導(dǎo)線舞動監(jiān)測

導(dǎo)線舞動損害線路會造成塔材和螺絲變形或折斷，甚至金屬斷裂和導(dǎo)線落地，造成大面積的停電或電網(wǎng)重大事故。因此，有必要進(jìn)行導(dǎo)線舞動在線監(jiān)測技術(shù)的進(jìn)一步研究，通過觀測和記錄導(dǎo)線舞動狀況，就可以順利的實(shí)現(xiàn)易舞線路和易舞分布圖的繪制，易舞線路和易舞分布圖的繪制是進(jìn)行線路防舞設(shè)計的重要依據(jù)。對檔距和線路的情況進(jìn)行分析，在一檔導(dǎo)線中裝配導(dǎo)線擺動監(jiān)測儀。同時收集3個方向的加速信息，根據(jù)監(jiān)測點(diǎn)加速度信息的計算分析和線路參數(shù)情況，可以獲取舞動半波數(shù)和計算導(dǎo)線運(yùn)行軌跡的相關(guān)參數(shù)。從得到的信息分析，對可能會發(fā)生的舞動危害進(jìn)行預(yù)測，在此基礎(chǔ)上可以完成發(fā)出報警信息，及時調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行方式，減少甚至避免電網(wǎng)事故的發(fā)生。

2 在線監(jiān)測技術(shù)在特高壓線路中的使用

2.1 基本的要求

特高壓線路安全運(yùn)行的意義是建立在在線監(jiān)測技術(shù)在特高壓線路中的可行性基礎(chǔ)上的。特高壓線路在線監(jiān)測系統(tǒng)和在線監(jiān)測技術(shù)的實(shí)現(xiàn)有以下5個要求：（1）1000kV特高壓必須安裝在特高壓在線監(jiān)測系統(tǒng)中，但是有一個前提，即不要干擾電氣性能的可靠性。在此情況下，電氣性能的可靠性才能得到有效的保證。同時，1000kV特高壓交流線路的電暈要求才能得到滿足。（2）保證線路機(jī)械性能可靠。特高壓在線監(jiān)測系統(tǒng)中的設(shè)備一定要保證其一切正常，防止其對線路造成威脅，帶來危險。（3）由于

線路運(yùn)行人員要進(jìn)行高空作業(yè)，因此在特高壓在線監(jiān)測系統(tǒng)下進(jìn)行設(shè)備安裝一定要簡單、方便和可靠。（4）特高壓線路壓迫在穩(wěn)定的狀態(tài)下運(yùn)行，這樣才能抵御特高壓線路電磁場。同時，當(dāng)出現(xiàn)惡劣天氣狀況時就可以不用連接外部電源進(jìn)行各種維修。（5）對在線監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)行統(tǒng)一的，需要注意的是數(shù)據(jù)傳輸方式和存儲方式必須符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 應(yīng)用的范圍

如果想實(shí)現(xiàn)特高壓線路中應(yīng)用在線監(jiān)測技術(shù)的正常運(yùn)作，就需要依靠穩(wěn)定、安全的線路。同時，秉持突出重點(diǎn)和體現(xiàn)差距的原則，對數(shù)據(jù)進(jìn)行積累。在這個原則的指導(dǎo)下，6個在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用范圍需要注意：（1）重要交叉跨越上需要安裝覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)，這些系統(tǒng)同時需要和輸電線路視頻監(jiān)控裝置相互配合，只有這樣才能發(fā)揮作用。（2）微氣象區(qū)和微地形區(qū)需要配備導(dǎo)線風(fēng)偏和氣象設(shè)備，同時需要對風(fēng)偏數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和記錄。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)這些數(shù)據(jù)對氣象條件、運(yùn)行、設(shè)計等進(jìn)行全面的分析和研究。這樣就能增強(qiáng)高壓輸電線路對強(qiáng)風(fēng)的抵抗能力。（3）煤礦采動的影響區(qū)內(nèi)需要配備桿塔傾斜監(jiān)測裝置，及時對桿塔傾斜的情況進(jìn)行監(jiān)測。通過這些措施可以對線路事故進(jìn)行監(jiān)測以及預(yù)防。（4）將微風(fēng)振動監(jiān)測系統(tǒng)安裝在大跨越線路上。（5）舞動易發(fā)的區(qū)域需要安裝舞動監(jiān)測裝置，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)線舞動的曲線以及波數(shù)等進(jìn)行監(jiān)控和分析的目的。（6）一些重要跨越、大跨截止線路和特備偏遠(yuǎn)的區(qū)域需要安裝監(jiān)測裝置。這樣特殊地段的監(jiān)控就可以實(shí)現(xiàn)。

3 電力電纜運(yùn)行監(jiān)測技術(shù)

3.1 分布式光纖測溫技術(shù)

分布式光纖測溫技術(shù)的工作原理是：光在光纖中輸送時，在每一點(diǎn)上激光都會與光纖分子相互作用，進(jìn)而后向散射就會發(fā)生。后向散射既Rayleigh散射，又有Raman散射。分布式光纖測溫系統(tǒng)的構(gòu)成主要有：1臺主處理機(jī)，1臺當(dāng)?shù)乜刂齐娔X，1臺遠(yuǎn)端用戶控制電腦，1條或幾條傳感光纖。分布式光纖測溫被廣泛的使用在電力電纜全線中，可以實(shí)現(xiàn)全天候的實(shí)時測量。它能合理、合理調(diào)節(jié)電纜的載流量，有效的防止電纜及隧道發(fā)生火災(zāi)的發(fā)生。

3.2 局部放電量的測量

電場強(qiáng)度有時會超過絕緣介質(zhì)的耐電強(qiáng)度，該點(diǎn)的局部就會被擊穿，因此放電現(xiàn)象就會產(chǎn)生，這時就需要進(jìn)行局部放電量的測量，這樣就能及時的發(fā)現(xiàn)電纜和附件中的缺點(diǎn)。局部放電量的測量局部放電量測量的接線原理及等價回路見下圖2。

3.3 紅外熱成像技術(shù)監(jiān)測熱故障

根據(jù)輻射理論，只要物體的溫度高于絕對零度，無論什么時候，什么地點(diǎn)都會向外輻射紅外線，發(fā)射輻射能量。這些紅外線用人眼是看不見的。同樣，當(dāng)帶電電纜線路出現(xiàn)了熱故障，就會形成熱場，并且向外輻射能量。運(yùn)用紅外成像儀的光掃描系統(tǒng)，熱場可以被形象的反映在熒光屏上。從熱像圖中可以分析出熱場中的最高溫度點(diǎn)，這個最高溫度點(diǎn)即熱故障點(diǎn)。盡管電纜線路熱故障有很多種，但是可以被分為兩類，一類是接觸熱故障，另一類是絕緣材料固有缺陷以及變質(zhì)老化。

結(jié)語

用狀態(tài)監(jiān)測和運(yùn)行監(jiān)測可以及時了解和發(fā)現(xiàn)輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)運(yùn)行故障，這樣就能將安全隱患消滅在萌芽之中，合理地使用設(shè)備，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

[1]郭永利.電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)應(yīng)用[J].科技向?qū)В?012（27）.