预防电力线路外力跳闸的智能监控报警研究

吴超锋，刘作鹏，任 辉，董华勇

（河南省电力公司 巩义市供电公司，河南 巩义451200）

0 引 言

作为电力系统的重要组成部分，电力线路具有分布面积广、线路长、走径复杂等特点，受地理、气候、环境因素的影响，电力线路经常会出现各种各样的故障，严重影响电力线路的稳定运行。为了降低外力因素导致的电力线路故障问题，应全面的分析导致电力线路故障的各类外力原因，充分发挥外力跳闸智能监控报警系统的作用，将外力破坏对电力系统所造成的影响降到最低。

1 案件回顾

案例1：2015年4月22日，A市电网调度员发现某10 kV线路出现保护动作，立即通知工作人员进行巡视，巡视发现，该10 kV线路沿线的一座电杆被撞成两截，工作人员将情况上报，电网调度部门立即组织维修人员前往现场，经过观察、检测发现，该电杆上同时设有高低压线路，电线杆断裂使得两部分线路缠绕在一起，引发线路跳闸。

案例2：2017年7月3日，B市调度员发现某10 kV线路断保护动作，组织工作人员立即对线路进行巡视，巡视发现，43#杆～43#杆之间的导线上覆盖了塑料薄膜，工作人员将故障上报，并利用绝缘工具清除异物，故障解除。

案例3：2017年4月18日，C市调度员发现某10 kV线路重合不成，立即通知运维班组，运维人员立即对该线路进行巡视，巡视发现，该线路下线路某区域存在挖掘施工作业，经过仔细监测诊断发现，环网柜6#开关出线电缆被挖断，运维人员立即汇报该故障，对该区域的线路进行停电处理，清理故障后恢复供电。

案例4：2012年8月3日，D市调度员发现10 kV线速断保护动作，立即组织工作人员进行巡视，巡视发现，142#杆下方附近有鸟类尸体，尸体上有明显放电痕迹。

2 导致电力线路外力破坏事故的原因

2.1 车辆撞击

配电系统的配电设备一般都会设置在街道两边，车辆驾驶人员在驾驶车辆的过程中，因为各种原因可能会撞击电力设备，导致电力设备的破坏，继而引发线路跳闸，这类线路事故的发生不仅会大大降低整个电力系统运行的稳定性，还会给人们正常的生活生产带来一定的影响。比如统计发现，车辆倒车或者酒驾撞击电力设备的情况时有发生；建筑现场内，大型运输车辆在运输设备或者材料施工的时候，因为环境复杂，司机疏于观察，产生电力设备的撞击；另外，受地理因素的影响，很多公路存在急转弯，司机驾驶到急转弯的时候，因为来不及反应，可能会撞击到路边的设备。

2.2 导线上落异物

人们在日常生活中，对于电力线路的保护，还未形成观念。特别是随着人们生活水平的不断提高，家长给孩子买各类遥控飞机，特别是春天，春游放风筝的人越来越多，导致电力线路上经常落异物，继而引发线路跳闸。另外，大风天气，某些漂浮物挂到电力线路上；高层住宅中，人们随意抛下物品；建筑工地上，建筑垃圾落在线路上，也会导致线路被砸断或者引发跳闸事故。

2.3 电缆被破坏

一般来说，电力系统的电缆都会敷设在隐蔽的地方，施工企业在施工前，没有做好地下线路的全面勘查，导致实际施工中挖断电缆，引发故障。在过去这类情况经常发生，而且这类故障问题也不容易诊断，所以供电公司愈发重视电缆标识，但是因为部分施工企业施工疏忽导致电缆被挖断的现象仍然时有发生，严重影响整个供电系统的供电稳定性。

2.4 鸟害影响

随着人们环保意识的增强，人们目前越来越重视野生鸟类的保护，这样野生鸟类的数量不断增多，特别是南方地区，气候温和、冷暖适中，是鸟类非常喜欢的聚集地。总结来说，鸟害引起跳闸的原因有：（1）鸟类经常在杆塔横担上泄粪，导致线路被污染引发线路跳闸；（2）大型鸟类粪便连续，直接导致部分绝缘子被破坏，继而引发跳闸；（3）鸟类在线路上筑巢，过多的杂物落到线路上，导致线路跳闸。

2.5 树线矛盾

树线矛盾引发的线路跳闸事故通常发生在大风天气、雨雪天气，大多树线矛盾所引发的线路跳闸均为短路跳闸。一般来说，这类故障的解决难度较大，因为很多大型树木难修建，难砍伐。同时针对成片林区砍伐工作可能给线路带来的影响，供电企业和林业部门之间的协调难度也较大。

3 构建电力线路外力破坏跳闸的智能监控报警系统

3.1 设备组成

预防电力线路外力破坏跳闸的智能监控报警系统主要包括：设备机壳、测距报警雷达、视频监控器、无线通信电路、高压线路自取电电源装置。这些内容一般设置在设备机壳的一侧，通过电路向设备机壳内部的测距报警雷达、视频监控器、无线通信电路提供电源。声光警示器通常设置在设备机壳的外面，通过电路直接和测距报警雷达相连接；设备机壳和高压线路自取电电源装置一般被固定在高压线路上。

（1）设备机壳包含设备机壳本体和铜铁双层电磁屏蔽层，设备机壳和铜铁双层电磁屏蔽层需要设置在测距报警雷达的雷达波发射接收部件的位置，视频监控器的摄像镜头处及无线通信电路的天线处一般会设置洞孔，该洞孔的主要作用是提高雷达波信号、光学信息以及通信信号的通畅性。

（2）测距报警雷达主要由测距报警雷达本体、雷达波发射接收部件和测距报警雷达外部的铜铁电磁屏蔽层组成，其中铜铁电磁屏蔽层在雷达波发射接收部件的位置会设置洞孔，用以提高雷达波信号的通畅性。测距报警雷达主要分为三类：激光测距报警雷达、超声波测距报警雷达以及无线电波测距报警雷达。

（3）视频监控器主要由视频监控器本体、摄像镜头、视频监控器外部的铜铁电磁屏蔽层组成；和测距报警雷达一样，铜铁电磁屏蔽层在摄像镜头的位置会设置洞孔，该洞孔的主要作用是提高光学信息的通畅性。

（4）无线通信电路主要由无线通信电路本体、天线和无线通信电路本体外部设置的铜铁电磁屏蔽层、4G通信手机APP组成；一般来说天线需要设置在铜铁电磁屏蔽层的外面，并且在设备机壳内部进行固定。

（5）高压线路自取电电源装置其实就是钳形开合电感式高压线路自取电电源装置，这类装置的主要作用是为高压线路的安装提供便利。

（6）为了避免高压线路对本装置的电源线、控制线和信号传输线造成干扰，必须为所有线路配备电磁屏蔽层护套线，确保各类电力设备即使在强磁场中也可以安全稳定的运行。

（7）声光警示器一般为大功率高分贝声音警示的警灯闪光声光警示器。

3.2 电力线路外力破坏跳闸的智能监控报警系统工作原理

在高压线路中，高压线路自取电电源装置的主要作用是利用电感线圈感应高压线路的电流，从而取得电能。设备机壳的材质一般为玻璃钢壳体或玻纤尼龙壳体，这类材质制成的壳体即使长期放置在室外，也不会发生任何锈蚀问题，为了密封设备机壳，放置雨水渗透导致设备被损坏，需要对壳体主体与封盖进行胶体灌封，然后紧固螺丝加以固定。设备机壳的内壁设有铜铁双层电磁屏蔽层，铜铁双层电磁屏蔽层最为主要的作用就是降低高压线路所形成的磁场对设备的干扰。在激光测距雷达的激光发射接收端口处、视频监控器的镜头处及无线通讯电路的天线处，设备机壳和其内壁的电磁屏蔽层均需要设置洞孔，放置机壳和内部设备阻碍各类雷达信号、光学信号和通信信号的通过，提高各类信息和信号传输的通畅性。

电力线路外力破坏跳闸的智能监控报警系统中的测距报警雷达其实为纳米波微型激光测距报警雷达，这类雷达所发射的激光波长为850 nm，发射频率100 Hz，因为应用到了窄带滤光片，可以很好的隔离外界光线的干扰，让整个系统的运行不会受到电磁干扰和地波干扰。为了更好地发挥该智能监控系统的效能，保证其可以在露天作业环境中性能稳定，警戒距离可设定为0.3～12 m，距离分辨率力为1.0 cm，这样的距离可以更好地探测车辆、行人和电力设备之间的相对位置，同时加强外壳防水防尘设计，降低外界环境给其带来的影响。测距报警雷达的输出端口设有继电器的常开/常闭触点，其主要通过线缆向无线通讯电路发送报警信号。

测距报警雷达的外壳因为设置了铜铁双层电磁屏蔽层，可以大大降低高压线路对内部设备所造成的电磁干扰，同时在测距报警雷达激光发射端口和接收端口的位置，电磁屏蔽层因为设置了洞孔，所以不会阻碍激光发射波的传播。

电力线路外力破坏跳闸的智能监控报警系统中的视频监控器一般为通用类小型视频监控器，这类监控器可以很好地对周围的环境和目标进行监视，视频监控器与无线通讯电路通过电力线路向无线通讯电路传递视频信号。无线通讯电路一般为带无线宽带路由器的互联网通讯电路，这类电路可以实时性的和3G、4G或5G通讯网路完成连接，继而建立与手机App之间的护筒连接，然后和手机端实时性的完成视频监控信号的传传输。

在日常生活中，如果有其他目标和高压吸纳了之间的距离超过了一定的范围，测距报警雷达就会对声光警示器和无线通信电路发出报警信号，声光警示器发出强烈声光报警，并且利用无线通信网络在手机端发出报警提醒。

4 减少电力线路外力破坏事故的措施

4.1 完善电力线路管理制度

电力企业内部应该成立防止外力破坏事故管理小组，细化管理指标，做好事故原因、处理过程等内容的分析，按季度的形式编制报告，为后续电力线路的管理提供指导，将外力破坏事故导致的线路跳闸事故的发生概率降到最低。在日常巡检工作中，加强巡视，落实相关责任人的职责，总结容易发生外力破坏的地段，并且明确标出，将其列为重点巡视线路段。如果线路周围需要开展施工，积极和项目负责人联系，降低电缆被挖断的可能性。另外，裸露设备及时升级改造，对于不能及时改造的线路，需要设置围栏，并且张贴明显的标示加以警示。

4.2 加强电力设备标识管理

针对道路两旁的电杆或者机电设备，应该涂加反光漆，确保司机可以第一时间发现，降低撞击可能性，维护好电缆标识桩和各类电力系统标识牌，为行人或车辆提供更加清晰的指示。

4.3 做好防鸟害工作

为了防止鸟类在电力线路上停留，可以在线路杆塔上安装驱鸟器，或者在重要设备和容易发生事故的设备上加装绝缘护罩，将鸟害问题导致的线路故障问题的发生概率降到最低。加大教育和宣传，提高民众对于电力系统的保护意识，禁止在线路设备上张贴广告、宣传单等，提醒民众不要在导线下开展危险的游戏，将民众也纳入到电力系统的保护工作中来。

5 结 论

综上所述，电力资源在社会的发展中发挥了至关重要的作用，而电力线路运行的稳定性直接影响电力传输的稳定性。作为电力企业，在日常管理工作中，必须加强电力线路运行检修工作，确保可以及时发现和解决各类故障问题，提高电力资源传输过程的安全性和稳定性。