智能化输电线路设计技术探讨

张成才

（河南国控租赁有限公司，河南郑州 450000）

0 前言

随着我国经济的不断发展，电力系统得到了突飞猛进的进步，与此同时，输电线路智能化设计已经引起了相关部门的广泛关注。电力系统结构日益复杂，生产管理愈加复杂，但是我国当前电力系统运行维护和管理方式比较粗放，造成了不必要的资源浪费，智能化输电线路很好的解决了这一问题，不断具备完善的状态检测和评价技术手段，而且能够实现线路局部微气象和走廊环境监测，巩固、提升电网的运行管理水平[1]。笔者根据多年的工作经验，首先讲述了智能化输电线路的现状，然后提出了输电线路智能化设计的内涵和目标，最后讲述了输电线路智能化设计的关键技术，具有一定的现实意义和参考价值。

1 智能化输电线路现状

输电线路作为电力系统重要组成部分，不仅曝露在自然环境中，而且要受到机械负荷和电力负荷的影响，承受雷击、洪水、滑坡和沉陷的影响，长时间运行会造成电力系统老化、疲劳，埋下安全隐患，所以加强输电线路巡检，通过巡检掌握输电线路运行状况，并且及时消除输电线路缺陷，保证输电线路的安全性和稳定性。经过多年发展，我国电力系统智能化输电线路已经取得了不菲的成绩，积极应用高强度、耐热、大截面导线，通过使用节能预绞丝金具，消除电网薄弱环节，全面贯彻地质遥感和同塔多回的“两型三新”设计理念。输电线路智能化设计融入“全寿命设计”观念，进行了防污闪、防风偏、防雷击设计，利用计算机技术和网络技术建立智能化输电线路管理平台，实现输电线路的立体化、智能化控制[1]。但是还存在诸多不足之处，比如输电线路设计标准偏低，抵御自然灾害的能力偏低，比如沿海抵御暴雨的能力较低，山区抵御覆冰能力较低。运行管理方式相对粗放，线路巡视的准确性和精确性难以达到设计要求，智能化输电线路评估诊断系统技术手段不够完善的，线路运行状态、气象条件检测不够全面，而且受到通信技术的限制，自动化、智能化、信息化和互动化程度较低。

2 智能化输电线路设计内涵和目标

输电线路智能化设计应该将电气技术、检测技术、通信技术和人工智能技术结合起来，实现线路运行状态的检测、分析、识别，并且建立信息化、自动化管理。智能化输电线路首先采用巡检手段和在线检测手段获取线路运行情况，建立统一数据平台，并且进行分析、评估和诊断，对电力系统运行和管理提供相应的应对之策，实现数据共享和互动。

2.1 智能化和信息化

输电线路的智能化和信息化指的是利用传感器技术、遥感技术、通信技术和信息技术实现对电力系统输电线路的状态检测，并且利用智能化技术对电力系统运行进行智能化控制，将采集来的数据进行整合和分析，建立共享平台，并且作为基础性数据进行分析比较，判断电力系统输电线路的运行状态。降低认为因素带来的漏检或者错检，实现了无人员检测，无需要安装特别在意，实现了自动定位、自动定时，人员考勤自动化，信息记录规范化。

2.2 安全性和可靠性

电力系统输电线路安全性和可靠性指的是输电线路具有抵御极端恶劣情况的能力，对于外部打击也具有一定的自愈能力。输电线路能够通过自我故障诊断、定位，及时准确的找出故障地点，并且制定相应的处理措施，减少输电线路停电事故，保证供电的连续性和可靠性。通过自动化设备完成数据存储、查询、分析、汇总和报表输出，保证全过程高效监管。智能化输电线路采用分级代码管理模式，进行缺陷分级分类管理模式，为用户远程监控提供了极大的灵活性，同时也最大限度的提高了安全性和可靠性[2]。

2.3 经济性和环保性

提高电力系统输电线路运行的经济性主要是通过大量信息融合，评估电能运行效率，通过调控、优化输电线路运行方式，减少线路损耗，提升电网运行效率和资产利用率，降低减少线路造价。智能化电力系统输电线路提高了输电容量，减少新建输电线路，改善了生态环境，节约了土地资源和材料资源。由于采用自动无人巡查模式，所以节约了人力资源的投入，有效提高故障诊断的可靠性，提高了经济效益和社会效益[2]。

3 智能化输电线路设计关键技术

3.1 输电线路在线检测系统

输电线路在线检测系统主要功能是采集和分析输电线路铁塔、导地线和绝缘子的状态，实现对输电线路全方位、立体化监控，主要包括输电线路图像视频在线监测系统、微气象在线监测系统、杆塔倾斜在线监测系统、覆冰在线监测系统、绝缘子泄漏电流在线监测系统、导线金具温度在线监测系统、风偏、舞动、弧垂在线监测系统。

输电线路在线检测系统包括两部分：数据采集部分和数据分析处理部分，其中数据采集部分包括太阳能供电系统、数据采集系统、通讯系统，采用高性能主机进行数据采集，并且由太阳能供电系统进行供电，实现全天候供电作业。通过设定相关程序实现环境参数（温湿度、风向）采集，并且通过视频探头不间断实时控制。数据采集部分对数据采集处理后，传送至后台控制中心，并且对相关数据进行分析，然后指定塔杆防范措施，降低事故发生概率的。电力系统输电线路在线检测系统通常采用积木式结构，针对不同情况设定检测不同参数，建立统一化平台。微气象监测系统主要检测输电线路走廊微气象参数，保证技术人员准确掌握线路运行环境情况。视频在线检测系统采用数字视频压缩技术和红外探测技术直观展现线路运行情况，并且具有强大查询、碧霄、分析功能。杆塔倾斜在线监测系统通过检测杆塔纵向倾斜、横向倾斜和复合倾斜角度，及时判断杆塔倾斜法阵趋势，特别适合应用在矿产开采地区。输电线路智能终端采用分布式方式安装在导线或者塔杆上面，每个监测点配置仪态通信管理及，通过无线设备实现信息沟通，系统数据库包括实时数据库和历史数据库，不但能够进行数据存储，而且可以实现数据交互，并且对数据实现实时展示[3]。

3.2 无人直升飞机智能巡检系统

随着电力系统的飞速发展，输电线路已经延伸到无人区和少人区，人工为主的巡线方式越来越难以男足实际要求，无人直升机智能巡查系统很好的解决了这一问题，并且提升了线路巡检自动化和精细化水平。无人直升机飞行巡检相比于人工巡检具有很多特殊的优势，从不同角度拍摄到图像，提供更加完备的数据资料，弥补人工巡线的不足。配置了高清晰照相机、摄像机，在可见光条件下识别松动、损坏等问题；红外测温仪的应用，使得无人直升机可以在红外条件下检测到导线、间隔棒的发热。此外，无人直升机还可以通过专用仪器计算出高负荷条件下，迅速计算出导线间距是否合理。无人直升机的快速、便捷是人工巡线难以比拟的，极大地降低了巡线作业风险、成本、时间和劳动强度，无人直升机在40分钟就可以完成4基杆塔、5 000千米输电线路的巡检任务。无人直升机巡检现已在低海拔地区得到常态化应用，可大大提高巡检效率和质量[3]。

3.3 GPS智能化线路巡检系统

GPS智能化线路巡检系统有服务器、掌上电脑和全球定位系统组成，通过地理信息电子地图和GPS空间定位，以塔杆为参照物，具有监督检测设备工作状态，及时发现线路缺陷，易于操作，成本低，使用时间长的特点。

GPS线路巡检系统能够实现线路巡查管理的流程化和规范化，系统以明确的操作流程和检查表格最大限度保证线路巡查的有效性和准确性，通过信息交互实现线路闭环管理，GPS定位技术进行杆塔坐标定位和人员到位管理大幅提高工作效率。输电巡检主要由设备管理、巡视标准管理、巡检管理、缺陷管理、查询统计、PDA移动端功能、系统接口等功能模块组成。GPS智能化线路巡检系统关键在于将GPS卫星数据记录下来并且传递到服务器，杜绝了线路巡视漏检、巡检不到位、不及时的现象。掌上电脑不但能够更加灵活的扩展了使用范围，而且最大限度提高了运行效率，此外掌上电脑可以接入网络内部，实现巡检数据远程传输。

3.4 输电线路状态评价系统

输电线路状态评价系统首先要建立一个设备信息状态汇总系统，、故障诊断、趋势分析、状态预警、告警和检修策略制定生产管理平台。通常情况下，首先要以设备为核心，以状态数据为基础，结合状态检修辅助决策系统，获取设备台账信息、在线检测数据，建立评价模型，对重大缺陷或者隐患进行状态预警，并且以表格、图片的形状进行显示，将设备状态分为“良好、正常、注意、异常、重大异常”五级，结合柔性交流输电技术、直流融冰兼动态无功补偿技术、特高压直流输电技术，通过综合优化策略提出相应的检修决策。

4 结语

随着电力系统的不断进步，输电线路智能化设计已经成为了加强电力系统设计重要措施，加强线路巡查，对输电线路进行优化，能够最大限度取得经济效益和社会效益，为我国经济发展添砖加瓦。

［1］汤广福，贺之渊，滕乐天，等.电压源换流器高压直流输电技术最新研究进展［J］.电网技术，2013（22）：39-44，89.

［2］徐政，屠卿瑞，裘鹏.从2010国际大电网会议看直流输电技术的发展方向［J］.高电压技术，2010（12）：3070-3077.

［3］王孔森，盛戈皞，刘亚东，等.基于输电线路轴向张力的导线弧垂在线监测系统［J］.华东电力，2011（03）：339-343.