梁振華

摘要：作為智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)以及電能輸送的紐帶的電力線路，是電力系統(tǒng)的重要組成部分，一旦發(fā)生運(yùn)行故障，會(huì)導(dǎo)致區(qū)域電力系統(tǒng)的崩潰，造成嚴(yán)重的電網(wǎng)事故，只有對(duì)電力線路本體和周圍環(huán)境的進(jìn)行全面在線監(jiān)測(cè)，才能保證線路安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。因此，本文以電力線路運(yùn)行在線監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展為研究課題，通過(guò)分析電力線路運(yùn)行在線監(jiān)測(cè)的概念及關(guān)鍵技術(shù)，歸納總結(jié)了電力線路運(yùn)行在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);線路運(yùn)行;在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

引言

線路巡檢是有效保證電力輸電線路及其設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。傳統(tǒng)的巡檢管理方法經(jīng)常出現(xiàn)由于巡檢不到位、處理不及時(shí)而引發(fā)的線路事故。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，使得對(duì)電力輸電線路的在線監(jiān)測(cè)、在線巡視成為可能，采用先進(jìn)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)手段及時(shí)獲取輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境信息也顯得越來(lái)越重要和迫切。

1 電力線路運(yùn)行在線監(jiān)測(cè)的概念

電力網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣闊、地理復(fù)雜、運(yùn)行環(huán)境惡劣、巡線困難、維護(hù)工作量大。從近幾年的歐美大停電到年中國(guó)南方罕見(jiàn)的冰雪災(zāi)害都證明了電力線路的重要，也證明了電力網(wǎng)絡(luò)的脆弱。正由于電力線路運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，所以對(duì)于電力線路采用線路巡視的方式，以便掌握線路運(yùn)行的狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和隱患。但目前的電力線路運(yùn)行維護(hù)方式仍較多采用傳統(tǒng)的人工巡線方式，存在著設(shè)備落后、工作量大的缺點(diǎn)。要保證電力網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定運(yùn)行，解決人力資源緊缺和線路長(zhǎng)度不斷增長(zhǎng)的矛盾，需要轉(zhuǎn)變生產(chǎn)管理模式，引進(jìn)先進(jìn)的電力線路運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)和先進(jìn)的離線監(jiān)測(cè)設(shè)備，建立監(jiān)控中心，為實(shí)現(xiàn)從“周期巡檢”到“狀態(tài)檢修”的轉(zhuǎn)變提供信息收集、分析處理及設(shè)備評(píng)估等技術(shù)支持。

2 電力線路運(yùn)行在線監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 覆冰在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

覆冰在線監(jiān)測(cè)技術(shù)主要通過(guò)在線測(cè)量風(fēng)向、風(fēng)速、導(dǎo)線拉力、絕緣子傾斜角等參數(shù)，根據(jù)風(fēng)荷載數(shù)學(xué)模型求得風(fēng)阻系數(shù)，建立覆冰載荷計(jì)算模型;利用絕緣子傾斜角測(cè)量導(dǎo)線自重及桿塔受力狀態(tài)，建立桿塔不均衡張力數(shù)學(xué)模型，根據(jù)設(shè)計(jì)條件，通過(guò)各種理論模型的計(jì)算，監(jiān)測(cè)導(dǎo)線的桿塔不均衡張力、覆冰厚度、氣象參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)圖像等。在桿塔上安裝氣象、覆冰厚度等在線監(jiān)測(cè)裝置，采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù);采用無(wú)線通訊方式把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娏?，監(jiān)控中心可以直接調(diào)用有關(guān)覆冰的各種數(shù)據(jù)。

2.2 絕緣子泄露電流在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

絕緣子泄露電流在線監(jiān)測(cè)技術(shù)主要通過(guò)在每基耐張桿塔安裝一個(gè)監(jiān)測(cè)分機(jī)，電流信號(hào)通過(guò)泄露電流采集環(huán)傳遞到監(jiān)測(cè)分機(jī)，由信號(hào)處理單元處理監(jiān)測(cè)分機(jī)采集的信號(hào)，隨后進(jìn)入轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)計(jì)算出泄露電流平均值脈沖個(gè)數(shù)。泄露電流監(jiān)測(cè)分機(jī)一方面將一些環(huán)境參數(shù)和泄露屯流值通過(guò)傳輸?shù)降厥芯直O(jiān)測(cè)中心，另一方面保存監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心的主機(jī)控制信號(hào)通過(guò)泄露電流監(jiān)測(cè)分機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、歷史數(shù)據(jù)請(qǐng)求等操作。絕緣子泄露電流在線監(jiān)測(cè)對(duì)象主要包括微氣象、A/B/C三相泄露電流值、各相泄露電流的脈沖次數(shù)。

2.3 桿塔傾斜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

桿塔傾斜在線監(jiān)測(cè)的測(cè)量裝置由傾角監(jiān)測(cè)模塊、全球移動(dòng)通信系統(tǒng)通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)（GSM/GPRS）無(wú)線通信模塊、傾角測(cè)量模塊和時(shí)鐘存儲(chǔ)模塊等構(gòu)成。主要通過(guò)將個(gè)傾角測(cè)量旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在桿塔上，且兩個(gè)裝置與地面平行，相互垂直，對(duì)桿塔的橫縱向角度進(jìn)行測(cè)量。若桿塔傾角正常，則每隔一段時(shí)間啟動(dòng)GSM/GPRS模塊，將數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)監(jiān)控中心。通過(guò)時(shí)鐘存儲(chǔ)模塊為測(cè)量裝置提供時(shí)鐘基準(zhǔn)，便于上位機(jī)分析和比較長(zhǎng)時(shí)間跨度的數(shù)據(jù)。桿塔傾斜度監(jiān)測(cè)對(duì)象包括桿塔橫向角度、縱向角度和微氣象。

2.4 微氣象在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

微氣象在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般由三部分構(gòu)成：監(jiān)測(cè)分機(jī)、通訊基站和中心主機(jī)（分析查詢系統(tǒng)）。監(jiān)測(cè)分機(jī)在線監(jiān)測(cè)微氣象區(qū)的環(huán)境風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、溫度、濕度、大氣壓力等參數(shù)，對(duì)實(shí)時(shí)采集的參數(shù)進(jìn)行壓縮處理，通過(guò)GSM/GPRS等通訊方式將數(shù)據(jù)傳遞到監(jiān)測(cè)中心，通過(guò)數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理和分析，將所有數(shù)據(jù)通過(guò)各種統(tǒng)計(jì)圖、報(bào)表、曲線等方式顯示給用戶。

2.5 圖像視頻在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

圖像視頻在線監(jiān)測(cè)技術(shù)主要通過(guò)CDMA/GPRS等無(wú)線方式采集到現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像，將其傳輸?shù)较到y(tǒng)主機(jī)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力線路和桿塔設(shè)備以及周邊通道環(huán)境的全天全方位監(jiān)控。該裝置能夠完成對(duì)電力線路本體和線路走廊環(huán)境的遠(yuǎn)程可視化監(jiān)測(cè)，其中電力線路本體包括電力導(dǎo)線、桿塔、絕緣子串以及間隔棒、線夾金具等，線路走廊環(huán)境包括地基、植被以及周圍的人員、車輛活動(dòng)等。該裝置還能和導(dǎo)線覆冰監(jiān)測(cè)裝置、防盜監(jiān)測(cè)裝置等配合使用，以提供方便直觀的現(xiàn)場(chǎng)信息。

2.6 防盜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

防盜監(jiān)測(cè)裝置主要采用超聲波傳感器監(jiān)測(cè)塔身附近的物體移動(dòng);采用紅外傳感器分辨該移動(dòng)物體是否為熱源標(biāo)（如人員等恒溫動(dòng)物、車輛發(fā)動(dòng)機(jī)等發(fā)熱物等）;采用振動(dòng)傳感器則可以進(jìn)一步監(jiān)控到塔材在受擊打或切鋸塔材時(shí)的振動(dòng)和聲音。信息以無(wú)線傳輸方式發(fā)送到線路管理人員的手機(jī)上，線路管理人員根據(jù)報(bào)警信息到桿塔處巡檢。

3 電力線路運(yùn)行在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

雖然我國(guó)對(duì)于智能電力線路的微氣象在線監(jiān)測(cè)、防盜在線監(jiān)測(cè)和桿塔傾斜在線監(jiān)測(cè)開展較早，技術(shù)相對(duì)較成熟且應(yīng)用較普遍，但還需進(jìn)一步解決在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電能供給和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓残詥?wèn)題。絕緣子泄漏電流在線監(jiān)測(cè)、覆冰在線監(jiān)測(cè)圖像視頻在線監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)，由于難以驗(yàn)證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相符，只能默認(rèn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與試驗(yàn)室數(shù)據(jù)相吻合、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的發(fā)展趨勢(shì)相吻合。測(cè)量結(jié)果還只能作為運(yùn)行決策的一種參考，相關(guān)理論還有待進(jìn)一步發(fā)展，數(shù)學(xué)模型還有待進(jìn)一步完善。

結(jié)語(yǔ)

電力系統(tǒng)安全是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速健康發(fā)展的基礎(chǔ)和保證，事關(guān)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定，電力線路作為電力系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡(luò)，是電能輸送的紐帶，其可靠性及運(yùn)行情況直接決定著電網(wǎng)的穩(wěn)定和安全。本文通過(guò)分析電力線路運(yùn)行在線監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)，提出了電力線路運(yùn)行在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)電力線路運(yùn)行在線監(jiān)測(cè)的發(fā)展具有一定的參考借鑒。

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