西藏林芝墨脱县电力局域网35kV线路在线监测

徐凯

摘要：由于林木、泥石流、滑坡、谐振、操作及雷电引起的电网故障或事故较为频繁，再加上35kV及以下配网系统二次保护配置标准不高，对这些故障和事故点的实施监视不够，电网的安全运行和及时查找出故障或事故点更是不易。文章对西藏林芝墨脱县电力局域网35kV线路在线监测进行了探讨。

关键词：电力局域网；输电线路；在线监测；35kV线路；电力故障；电网运行 文献标识码：A

中图分类号：TM75 文章编号：1009-2374（2016）23-0140-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.23.069

墨脱县电力局域网建设难度大、建设成本高、所处外部环境恶劣，电网的建设和运行检修维护非常困难。如何减少人为维护时间和巡检次数，又能及时发现故障和事故点位及类型，是必须要考虑和解决的问题。

1 墨脱县电力局域网所处外部环境

1.1 交通条件

西藏林芝墨脱县是全国最后一个通公路的县，交通运输条件很差，全县七乡一镇还有不少乡和村不通路，靠人背马驮。

1.2 自然环境

架空线需穿越深山峡谷和原始森林；本地区雨季时间长，年均降雨量在2200mm以上，局部隆雨量达6000mm；地质结构很差，一年四季（尤其是雨季）常常遇到泥石流和山体滑坡；蚊虫、蚂蝗、毒蛇及凶猛动物较多。

1.3 通讯

由于移动、电信进入较晚，加上外部条件复杂多变，通讯信号覆盖有限，很多地方没有信号，由于自然灾害，通讯光纤常被打断。

2 电力局域网运行、检修和维护面临的问题

（1）由于泥石流、山体滑坡，人身安全存在极大风险，给线路巡视、运行和检修维护带来非常大的困难；（2）由于上述外部环境，电力局域网架空线铁塔、导线、金具和瓷瓶等设施常被泥石流、山体滑坡和树木严重破坏；（3）由于原始森林、深山峡谷和不通公路，维护人员巡视一遍时间周期长，有不少铁塔由于地质原因，位于山顶，往往巡视一基塔需要1～2天；（4）蚊虫、蚂蝗、毒蛇及凶猛动物较多，人身安全时常受到危胁，这种条件下，只能三五成群，加大运营维护成本；（5）无智能监控系统，必须等人员到达现场后才能判断故障或事故类型，然后组织人员讨论和采取检修方案和措施，这样拖延了检修工期。

针对本电网的特点，为保证电网安全、稳定和可靠运行，尽量减少人员巡视次数和难度，并能及时发现问题和解决问题，结合项目投资，在特别恶劣地段，35kV线路采用在线监测进行巡视和监视。

3 墨脱县电力局域网35kV输电线路在线监测

为解决墨脱县局域网架空线路故障的巡视和检修维护问题，35kV输电线路采用T3SW架空线路故障定位系统，通过监视架空线路的状态，实时监视线路运行状态，通过运行参数变化及时判断架空线故障或事故位置和类型。

3.1 T3SW系统介绍

该系统是输电线路故障定位系统，可以监测杆/塔雷击、闪络、杆塔振动、倾斜、故障位置，由神经元网络传感器、多传感器信息集成，以物联网通信技术和神经元网络传感器技术为核心，集雷击监测、闪络监测、杆塔倾斜监测、杆塔振动监测及温湿度监测等功能于一体。

3.2 监测装置的组成

主机箱：由主板、传感器、锂电池组、充电控制、通讯模块组成。

太阳能电池板：提供能源的补充通讯天线，微型全向天线。

主要性能指标：

测量范围：电流200A以上，可定制

振动加速度<±2g

杆塔倾角<±90度

通讯距离：2000米

无故障时间：5年以上

后备电源工作时间：无光照情况下可工作1个月左右

监测装置组成如图1

所示：

3.3 监测的主要内容

3.3.1 该系统以杆塔集成监测为目标，监测雷击及闪络，可准确检测出雷击和工频闪络的波形，便于研究工频预电压对绝缘子雷电冲击闪络特性的影响。

（1）故障监测装置直接安装在杆塔上，因此定位精度高，不受采样精度和算法的影响；（2）可区分雷击、雷击闪络和其他原因的工频闪络，由于目前在变电站安装的故障纪录分析设备都检测不到线路上的雷击电流，因此不能对雷击相关的故障进行定位，这是本系统独特的功能；（3）可结合故障发生时刻的温、湿度情况对故障发生与环境因素的关联关系给出分析统计；（4）统计直接打在杆塔上的雷击次数，为防雷措施的采用和绝缘子老化寿命的预测提供帮助。

3.3.2 杆塔振动冲击监测：通过实时监测杆塔水平面X轴、Y轴和垂直面Z轴的振动加速度来反映杆塔的受力，及时发现加速度越限情况并报警。

（1）安装时只要安装牢固即可，不需要繁琐调水平过程，节省安装成本和时间；（2）通过数学模式分析可以把杆塔的振动与倾斜及重力区分开，准确反映杆塔瞬时的冲击受力情况；（3）记录杆塔振动最大时刻的X、Y、Z轴的加速度，记录杆塔振动开始时间，记录杆塔振动持续时间。

3.3.3 杆塔基础倾斜监测：通过实时监测杆塔水平面X轴和Y轴的倾角，及时发现倾角越限情况并报警。

（1）安装时只要安装牢固即可，不需要繁琐调水平过程，节省安装成本和时间；（2）以倾角变差作为启动参量，具有自适应能力，避免倾角变化后多次重复报警；（3）每次传上来的倾角变差具有关联性，可进行矢量累加，计算出杆塔的最终角度及变化过程。

3.4 故障或事故位置和类型监视判断

安装在杆塔上的每个T3SW-LF-TSTH故障监测装置就如同一个神经元，它起着传感、计算和通信的功能，同时每个装置有唯一的地址编码将带有唯一编号的故障监测装置直接安装在杆塔上，通过非接触测量技术，检测流经铁塔主干材或水泥塔接地线的工频故障电流、雷击电流，同时记录温度、湿度、倾角及振动信息，并记录在监测装置里。当发现上述监测的参数越限后，记录相关信息并通过自组网络上传到主站，主站对收到的信息进行汇总和分析，为运检人员的决策提供信息和帮助可开放信息通道给其他在线监测设备，把其他设备的信息通过本系统传回主站。

3.5 系统通讯网络组成示意图

系统通讯网络组成示意图如下：

传感器本身又是通信的节点，这样每个传感器就如同一个神经元，以自组无线网络作为信息传递的介质，各传感器功能不同，但可按需添加，自由组合，节约了成本，提高了效率，可以实现快速准确的故障定位和分析功能，符合输电智能化的要求。T3SW专用巡检终端通过无线网络，可在杆塔2km范围内，与附近杆塔自由联网。

3.6 后台数据处理

通过T3SW后台管理系统，在监控中心可实时监控输电线路和每个杆塔的运行状态，可实时获取输电线路故障类型、发生的地点，发生时间。通过后台监控的大数据分析，可预估故障发生的概率，可根据大数据分析结果适当减少维护次数。后台监控系统可及时给出故障类型，有利于维护人员有目的的维修和巡检，提高维护效率，极大地缩短故障处理的时间。

4 在线监测的注意事项

笔者经过深入调查发现，在线监测过程中存在的问题还不少，大体上可以分为四类：第一类，在线监测在进行介质损耗测量的时候，介质测量结果稳定性和重复性差；第二类，监测设备出故障率高，监测设备在运行过程中经常会出现各种各样的故障，最为典型的就是传感器失效以及信号失真；第三类，监测系统抗干扰能力差；第四类，监测系统的功能单一，不足以适应35kV线路运行监视的要求，在进行检测的时候，只是单独地提供各种监测数据，而不能够对这些数据进行必要的分析和判断。通过分析可以发现，在线监测技术还有待完善，未来的发展方向要做到以模块化设计为基本理念，吸收国内外先进的数字信号处理、传感器设计以及通信技术，真正做到配置高级、测量精确、结构简单、性能可靠的监测技术。

5 结语

通过西藏墨脱县架空线路在线监测系统的运行，能实时监测电力输电线路运行状态，及时预报输电线路的故障类型、故障地点、故障发生时间。调阅不同时段的监测数据库，进行历史数据分析，可以预测和判断故障出现的可能性。通过在线监测系统，减少了运行检修维护人员工作量，同时提高了输电线路安全、稳定和可靠运行。

参考文献

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（责任编辑：小 燕）