浅析输电线路在线监测与故障诊断技术应用

【摘要】输电线路在线系统和故障诊断装置对线路问题的预防和处理有着重要作用。本文分别对线路检测系统、信息传输、故障诊断的现状进行了研究，最后指出了在这方面存在的问题以及在以后发展中应该注意的方向。

【关键词】输电线路；在线监测；故障诊断

输电线路在线监测系统主要通过无线的方式采集输电线路运行状态参数以及其周围的气象环境等参数，并利用线路在线监测管理平台在线进行分析输电线路存在的缺陷和潜在危害，并在图形上进行特殊展示和信息查看，协助运行部门对输电线路进行有效的维护。

一、信号传输系统现状

（一）污秽监测

污闪对于线路的外绝缘有着特别大的影响，在泄漏电流严重的情况下，绝缘子就容易发生闪络现象。这种现象造成的事故仅在雷电灾害之下，但是它带来的损失却是雷电灾害的10倍。在我国监测方法主要有两类，接触式和非接触式监测。非接触式指利用激光、超声波、无线电波等方式在现场检测，花费的成本比较高，受到环境的干扰比较大，监测不够全面。

（二）弧垂监测

它对于线路的设计以及线路的运行都有着重要的意义。温度、承受力、覆冰情况以及环境中风速等等这些因素都会对导线的弧垂度有影响，垂度小会使线路的承受力过大，影响它的性能，而垂度过大则说明离地面太近，会影响线路安全。

（三）舞动监测

受周围环境的影响。导线常常会发生舞动的情况，并且舞动的时间较长、幅度较大。频繁舞动会对线路造成损坏，带来严重的事故。对这种现象主要有两种监测方式：一是收集视频图像，对这些图像进行识别；二是利用传感器收集与线路舞动有关的参数。对于前一种方法来说，虽然它的信息收集比较直观，但由于对图像处理的技术还不成熟，算法不完善等因素，导致它没有很高的精确度。而后者可以對导线舞动的各种信息进行收集和监测，更加精准。

二、在线监测系统与故障诊断

（一）导线舞动与风偏监测

输电线路的舞动是由于空气动力不稳定而产生的现象，是输电线路在运行中因自然条件作用而发生的一种比较严重的现象。导线舞动一旦形成，持续时间很长，一般可达数小时，会引发导线鞭击、烧伤、断股、断线，金具严重磨损、断裂，杆塔倾倒、线路跳闸等，对输电线路造成极大的破坏，易造成大面积停电等严重事故。而输电线路的在线监测系统在导线舞动和风偏监测中可做到：（1）在实时监测导线绝缘子串风偏角度、导线跳线、仰角参数的同时，结合微气象环境参数和线路相关参数算出导线距塔体最小电气间隔和相间距离，为防止因风偏引发的放电事故提供数据支持，及时补救线路缺陷。（2）结合线路周围微气象环境参数和导线覆冰情况，一旦发现导线舞动幅度超出标准，及时分析线路是否发生舞动危害，并发出报警信息，避免发生相间放电、倒塔等危害。

（二）导线弧垂监测

输电线路的弧垂过小或者过大都将影响输电线路的安全运行。当弧垂过小时，导线承受的应力过大，在冬季气温过低时可能造成断线事故。当弧垂过大时，不能保证导线对地面的安全距离，大风时还有可能造成短路事故。导线弧垂受温度、应力、覆冰厚度、动态增容、环境风速等因素影响。在线监测系统采用倾角法，即采用角度传感器测量弧垂。该方法的原理是：线路覆冰时导线弧垂的增加最明显。（1）采集导线角度、弧垂参数，结合输电线路相关线路参数和微气象环境参数，并利用输电线路相关状态方程计算，得出导线覆冰后的比载、覆冰平均厚度和覆冰重量等覆冰参数。一旦发现覆冰厚度和重量超标，发出除冰报警信息，并通知线路运行部门及时采取措施，避免发生覆冰导致的倒塔和舞动等危害。（2）监测输电线路周围的气象环境状况，包括环境温度和湿度、风速、风向、光辐射强度、雨量以及大气压力，对超标的参数进行报警，为线路运行状态情况如导线弧垂、温度、风偏、覆冰、舞动、导地线微风振动、杆塔倾斜等提供气象环境数据。

（三）绝缘子监测

通过电流传感器从绝缘子中取得泄漏电流信号，绝缘子运行状态综合监测终端定期采集泄漏电流信号，放大和滤波过的信号经隔离之后进入中央处理器的模拟——数字（A/D）转换器件。绝缘子运行状态综合监测终端完成监测点绝缘子污秽信息的采集、存储和传输的功能。每个杆塔绝缘运行状态综合监测终端可监测1～6串独立绝缘子。（1）盐密的测量是使用置于空气中的高纯度石英棒，即一个大气为包层、以棒为芯的多模介质光波导。在石英棒上无污染时，由光波导中的基模和高次模同时传输光的能量。其中绝大部分能力在光波导的芯中传输，只有少部分光能沿芯包界面的包层传输，类似于光纤通讯中的光传输机理。当盐密度相同情况下，随灰密的增加绝缘子的污闪电压呈下降趋势。（2）复合绝缘子监测：采取在复合绝缘子的棒芯植入光纤传感器或在生产过程中埋入光纤传感器的模式，通过试验来测试棒芯中光纤传感器的波长变化和应力变化来实时监测线路覆冰，在线复合绝缘子的运行状况、导线重力等现场的一系列情况。

三、结语

输电线路在线监测系统实现了对输电设备运行状况的实时监控，为故障诊断提供了全面的判断。同时通过输电线路在线监测系统积累输电线路运行资料，帮助线路运行部门制定合理的检修时间间隔和预防性维护计划，有利于提供输电线路的维护和管理水平。

参考文献

[1]黄礼华，黄庆华.输电线路在线监测与故障诊断技术研究[J].电力安全技术，2016，18（07）：24～27.

[2]周唯，张道维.智能电网输配电线路在线监测与故障诊断探讨[J].科研，2015（10）.

作者简介：张平（1963.06—，男，重庆人。