架空输电线路在线监测技术探讨

李庆阳 罗非 丁高飞 徐会亮 马乐

摘要：本文以架空输电线路在线监测技术为探讨主题，针对当前网络故障监测技术的发展与应用现状，分析网络故障监测的基本概念，以及传感器采集技术的具体应用与优势特点，阐述分布式网络故障监测系统的主要组成，为架空输电线路网络故障监测的优化发展提供合理建议。

关键词：架空输电线路;在线监测技术;分布式;网络故障监测

引言：随着智能电网的推广与普及，输电线路在线监测技术得到了有利的发展契机。近年来，电力企业不断加快优化配置电能资源的工作进度，对电网的自愈能力提出了更高要求，要切实提升电网供电生产运行效率，促进电网管理的精益化发展，需以现代输电网为基础，构建智能化配电网，并创新与之对应的在线监测技术，保障输电线路的正常运行。

1 架空输电线路在线监测技术的发展现状

在架空输电线路覆盖范围愈加广泛的发展趋势下，国内外技术人员都提高了对在线监测技术的重视，深入到其理论与技术研究过程中。在国外，与输电线路运行状态监测相关的技术研究较多，且开展时间更早，在各种试点线路监测设施研制成功后，均逐步地向市场范围内进行推广，例如在低风、高温与高压电力体系的环境下，可以运用以声表面波技术为核心的检测设施对输电线路的运行温度进行检测。在我国，与输电线路在线监测技术相关的课题研究较为有限，且开展时间较晚，但在现代电子通信技术快速发展与广泛普及的条件下，在线远程监测技术已然得到了长足进步[1]。

2 网络故障监测技术

2.1网络故障监测概述

网络故障检测技术的作用功能主要包含以下几方面：一是实时了解并掌握网络的实际运行状态，检测网络是否出现堵塞等异常现象，并及时发现网络潜在的性能瓶颈。二是动态配置与统筹管理网络资源，保证Qos手段。Qos是服务质量的简称，在Qos管理方面，不同应用提出的具体需求存在一定差异，因此借助于精准的实时在线的网络故障检测等网络管理技术，能够将网络系统的实际运行状况准确地反映出来，并作为依据为自适应Qos策略的实施提供有效参考，进一步提升技术的应用性能。

监测网络故障的根本目的是实现网络资源的科学配置与合理使用，为后续网络系统的规划与建设提供有价值的参考，也是提高网络管理水平的基础途径。常态化的网络监测有利于管理方深入了解用户对网络的实际使用强度与频率等，从而理解并掌握用户行为，以此为基础优化配置网络资源，增加有限资源的利用率。除此以外，监测路由行为与网络拓扑结构能够帮助管理人员及时发现路由循环出现的异常状况，并解决其存在的病态问题。科学制定网络选路策略，以便在发生网络故障后，将网络资源与拓扑结构的自组织方式予以明确。相比传统的网络控制与管理模式，网络故障检测本质上具有有效的针对性补充作用，也是落实与推广网络增值服务的前提条件[2]。

2.2传感器采集技术

多功能、智能化是传感器设备的优势特点，在当前电力行业的生产作业中，传感器的使用已十分广泛，与此同时，其还存在于架空输电线路监测系统的各个模块中，例如，在监测导线的舞动情况时，应用的是一种组合型技术，涉及到对微气象传感器、倾角传感器与拉力传感器等。这种技术能够以定量与定性的模式对线路的舞动情况进行预测与分析。在监测输电线路上的覆冰情况时，主要是根据冰与空气之间存在的物理性质差异，实现对物体表面实际覆冰程度的精准检测。在监测绝缘子闪污时，可以在监测、预警输电线路内的分布电压，以及绝缘子的泄露电流中应用无线传感网络，达到对绝缘子污闪的在线实时监测目的。通过分析与调查诸多技术的实际应用情况可以发现，应用范围最为广泛的是传感器技术。例如在对微气象环境进行监测时，使用到的传感器主要涉及到湿度传感器、温度传感器、风向传感器与飞速传感器等，在结合使用无线射频传输模块的基础上，实现对输电线路周围环境微气象的实时准确监测[3]。

若需要对生长物进行识别与监测，可以将物体与输电线路之前的间隔距离予以标定，再借助测距传感器设备进行测量。应用传感器技术监测输电线路的可行性较高，因为气候条件与地域环境等外部因素对技术应用的影响几乎可以忽略不计，还能将有价值的数据信息提供给数据的处理系统，有利于提高决策诊断的科学性。但传感器技术的使用也具有一定的硬件要求，工作人员需要将适宜数量的传感器安装在同一输电线路的不同位置处。通常情况下，为了能够获取更为准确的监测数据，需要多个传感器安装在每一条需要监测的输电线路上。这样的作业方式一方面使得输电线路需要承担的额外负担进一步加重，另一方面也大幅增多了输电作业的成本投入。

2.3分布式网络故障监测系统

2.3.1故障监测系统的技术基础

分布式网络故障监测系统的广泛运用使得处理故障信号的技术水平大幅提升，通过分析各项技术的实际实践效果可以得知，小波分析技术在监测故障方面具有一定的优势特点，能够对输电线路中存在的突变型信号、微弱信号等敏锐地察觉到，还可以获得精确有效的分析结果，使得电力线路故障分析作业的准确度与可靠性大幅提升。

2.3.2抗干扰

能够及时接受到故障现象是数据传输系统的基本任务，在整个输电线路系统中，各个部位上均分布着用于监测故障的设备仪器，因此无线通信技术的应用具有一定必要性。在数据传输系统的实际使用过程中，技术人员需要重点考虑如何在最大程度上削弱外部环境因素产生的不良影响与干扰。数字通信属于数据传输技术的一种常见类型，具有较强的抗干扰能力，还能够可靠地传递线路中的故障信息，在构建分布式输电线路故障监测系统时，可以将这一技术加以灵活运用。

2.3.3无线射频通信

在传输数据方面，大部分分布式输电线路故障监测系统应用无线传输的作业模式，以便整个远距离传输故障信息的过程更为可靠安全。与此同时，需要对无线通信技术、抗干扰技术等予以结合使用，一般情况下，可以优先选择GPS通信技术与无线射频传输技术等。

3 架空输电线路分布式网络故障监测技术优势

分布式网络故障监测技術具有诸多的性能优势，在信息查询方面，管理人员可以直接实时监测输电线路的具体故障位置以及详细的相关故障信息，查询功能便于管理人员获取实时信息与历史资料，以实现对输电线路网络运行状况的全面把控，并及时准确地发现其中可能潜在的故障或运行隐患。除此以外，监控动态显示功能充分恰当地结合了缩略图与监控图，当发生输电线路运行故障时，管理人员可以随时将相对应的位置地点进行标注，再对图像予以切换，从而得到实际位置周边的详细地形图，实现对线路故障的深入了解与精准判断。

结束语：对于我国电网的智能化发展来说，应重点关注电网运用的可靠性、安全性与经济性，将电力能源的实际利用率进一步提升，适当地减少电力用户的使用费用，发挥分布式网络故障监测技术的性能优势，贯彻落实节能减排的绿色发展理念，改进输电线路故障在线监测的基础算法，优化故障监测作业水平。

参考文献：

[1]刘浅，李波，邓洪，崔艳龙.基于分布式光纤的高压电缆在线监测系统研究[J].电气化铁道，2019，30（06）：22-27.

[2]王建刚.基于分布式网络的远程监测与诊断系统设计与实现[J].现代雷达，2019，41（12）：86-89.

[3]林丞. 基于分布式监测的输电线路故障定位方法研究[D].哈尔滨工业大学，2019.