电力线路运行在线监测技术发展研究

梁振华

摘要：作为智能电网建设的关键环节以及电能输送的纽带的电力线路，是电力系统的重要组成部分，一旦发生运行故障，会导致区域电力系统的崩溃，造成严重的电网事故，只有对电力线路本体和周围环境的进行全面在线监测，才能保证线路安全、可靠、稳定运行。因此，本文以电力线路运行在线监测技术发展为研究课题，通过分析电力线路运行在线监测的概念及关键技术，归纳总结了电力线路运行在线监测技术的发展趋势。

关键词：电力系统;线路运行;在线监测技术

引言

线路巡检是有效保证电力输电线路及其设备安全稳定运行的一项基础工作。传统的巡检管理方法经常出现由于巡检不到位、处理不及时而引发的线路事故。随着信息技术的发展，使得对电力输电线路的在线监测、在线巡视成为可能，采用先进的在线监测技术手段及时获取输电线路的运行状态和环境信息也显得越来越重要和迫切。

1 电力线路运行在线监测的概念

电力网络覆盖广阔、地理复杂、运行环境恶劣、巡线困难、维护工作量大。从近几年的欧美大停电到年中国南方罕见的冰雪灾害都证明了电力线路的重要，也证明了电力网络的脆弱。正由于电力线路运行过程中会出现一些问题，所以对于电力线路采用线路巡视的方式，以便掌握线路运行的状况，及时发现设备缺陷和隐患。但目前的电力线路运行维护方式仍较多采用传统的人工巡线方式，存在着设备落后、工作量大的缺点。要保证电力网络安全稳定运行，解决人力资源紧缺和线路长度不断增长的矛盾，需要转变生产管理模式，引进先进的电力线路运行状态在线监测技术和先进的离线监测设备，建立监控中心，为实现从“周期巡检”到“状态检修”的转变提供信息收集、分析处理及设备评估等技术支持。

2 电力线路运行在线监测关键技术分析

2.1 覆冰在线监测技术

覆冰在线监测技术主要通过在线测量风向、风速、导线拉力、绝缘子倾斜角等参数，根据风荷载数学模型求得风阻系数，建立覆冰载荷计算模型;利用绝缘子倾斜角测量导线自重及杆塔受力状态，建立杆塔不均衡张力数学模型，根据设计条件，通过各种理论模型的计算，监测导线的杆塔不均衡张力、覆冰厚度、气象参数、现场图像等。在杆塔上安装气象、覆冰厚度等在线监测装置，采集监测数据;采用无线通讯方式把实时数据传输到电力公司，监控中心可以直接调用有关覆冰的各种数据。

2.2 绝缘子泄露电流在线监测技术

绝缘子泄露电流在线监测技术主要通过在每基耐张杆塔安装一个监测分机，电流信号通过泄露电流采集环传递到监测分机，由信号处理单元处理监测分机采集的信号，随后进入转换器，单片机计算出泄露电流平均值脉冲个数。泄露电流监测分机一方面将一些环境参数和泄露屯流值通过传输到地市局监测中心，另一方面保存监测数据。监控中心的主机控制信号通过泄露电流监测分机进行实时数据采集、历史数据请求等操作。绝缘子泄露电流在线监测对象主要包括微气象、A/B/C三相泄露电流值、各相泄露电流的脉冲次数。

2.3 杆塔倾斜在线监测技术

杆塔倾斜在线监测的测量装置由倾角监测模块、全球移动通信系统通用分组无线服务技术（GSM/GPRS）无线通信模块、倾角测量模块和时钟存储模块等构成。主要通过将个倾角测量旋转编码器安装在杆塔上，且两个装置与地面平行，相互垂直，对杆塔的横纵向角度进行测量。若杆塔倾角正常，则每隔一段时间启动GSM/GPRS模块，将数据上传到上位机监控中心。通过时钟存储模块为测量装置提供时钟基准，便于上位机分析和比较长时间跨度的数据。杆塔倾斜度监测对象包括杆塔横向角度、纵向角度和微气象。

2.4 微气象在线监测技术

微气象在线监测系统一般由三部分构成：监测分机、通讯基站和中心主机（分析查询系统）。监测分机在线监测微气象区的环境风速、风向、雨量、温度、湿度、大气压力等参数，对实时采集的参数进行压缩处理，通过GSM/GPRS等通讯方式将数据传递到监测中心，通过数据服务器进行数据的自动处理和分析，将所有数据通过各种统计图、报表、曲线等方式显示给用户。

2.5 图像视频在线监测技术

图像视频在线监测技术主要通过CDMA/GPRS等无线方式采集到现场视频图像，将其传输到系统主机上，实现对电力线路和杆塔设备以及周邊通道环境的全天全方位监控。该装置能够完成对电力线路本体和线路走廊环境的远程可视化监测，其中电力线路本体包括电力导线、杆塔、绝缘子串以及间隔棒、线夹金具等，线路走廊环境包括地基、植被以及周围的人员、车辆活动等。该装置还能和导线覆冰监测装置、防盗监测装置等配合使用，以提供方便直观的现场信息。

2.6 防盗在线监测技术

防盗监测装置主要采用超声波传感器监测塔身附近的物体移动;采用红外传感器分辨该移动物体是否为热源标（如人员等恒温动物、车辆发动机等发热物等）;采用振动传感器则可以进一步监控到塔材在受击打或切锯塔材时的振动和声音。信息以无线传输方式发送到线路管理人员的手机上，线路管理人员根据报警信息到杆塔处巡检。

3 电力线路运行在线监测技术的发展趋势

虽然我国对于智能电力线路的微气象在线监测、防盗在线监测和杆塔倾斜在线监测开展较早，技术相对较成熟且应用较普遍，但还需进一步解决在线监测系统电能供给和数据传输的共性问题。绝缘子泄漏电流在线监测、覆冰在线监测图像视频在线监测等系统，由于难以验证监测数据是否与现场实际相符，只能默认监测数据与试验室数据相吻合、监测数据与现场实际的发展趋势相吻合。测量结果还只能作为运行决策的一种参考，相关理论还有待进一步发展，数学模型还有待进一步完善。

结语

电力系统安全是国民经济持续快速健康发展的基础和保证，事关国家经济发展和社会稳定，电力线路作为电力系统的主干网络，是电能输送的纽带，其可靠性及运行情况直接决定着电网的稳定和安全。本文通过分析电力线路运行在线监测关键技术，提出了电力线路运行在线监测技术的发展趋势，对电力线路运行在线监测的发展具有一定的参考借鉴。

参考文献

[1]赵立英，王敏珍.输电线路杆塔接地状态在线监测技术研究[J].现代电子技术，2019，42（12）：100-103+107.

[2]胡文龙.在线监测技术在输电线路运维中的应用研究[J].中国设备工程，2019（10）：104-105.

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