國網(wǎng)重慶市電力公司檢修分公司 王 祥 張維平

輸電線路采用多種監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)反饋回現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)，并對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析、判斷，可為狀態(tài)巡視和檢修提供一手資料。目前重慶渝西輸電工區(qū)已采用了多種監(jiān)測系統(tǒng)，分別對采空區(qū)、易盜區(qū)、外力破壞區(qū)以及絕緣子污穢情況等進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測，下面將以輸電線路在線監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀況、優(yōu)劣勢，以及應(yīng)用前景為重點(diǎn)進(jìn)行探討。

1 幾種已使用的監(jiān)測系統(tǒng)、設(shè)備簡介

1.1 桿塔傾斜在線監(jiān)測

主要用于采空區(qū)、地質(zhì)不穩(wěn)定區(qū)域的桿塔穩(wěn)定情況的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，安裝在線路采空區(qū)桿塔上，由儀器、GSM 天線、傾斜傳感器及太陽能電池板等構(gòu)成，傳感器以手機(jī)短信的方式將桿塔傾斜的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送給位于系統(tǒng)后臺的接收器，系統(tǒng)依據(jù)事先桿塔傾斜設(shè)定的閥值進(jìn)行分析判斷后，決定是否發(fā)出告警信息。

傾斜傳感器通過吸附的方式裝設(shè)在桿塔上，裝設(shè)位置位于桿塔塔頭中間，預(yù)先設(shè)定傳感器傾斜的方向，包括順線路方向的大、小號側(cè)以及橫線路方向的左右側(cè)，并在后臺系統(tǒng)中設(shè)定對應(yīng)的桿塔參數(shù)（塔型、塔頭高度等）和告警閥值（由線路檔距、桿塔塔型、通道環(huán)境決定）等。開啟后儀器正常運(yùn)行，每隔一段時(shí)間通過GSM/GPRS 的傳輸方式將桿塔傾斜狀態(tài)發(fā)送到后臺，并通過后臺相關(guān)軟件顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)。后臺軟件應(yīng)有如下功能：通過分析相應(yīng)傾斜變化情況生成相應(yīng)曲線圖；對超出閾值的數(shù)據(jù)進(jìn)行告警。2018～2020年，重慶檢修公司渝西輸電線路安裝桿塔傾斜在線監(jiān)測儀共23臺。

1.2 桿塔在線可視系統(tǒng)

主要用于遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，用于對惡劣環(huán)境條件中運(yùn)行的輸電線路所出現(xiàn)的覆冰、舞動情況以及線路通道環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和及時(shí)預(yù)警。線路的圖像及氣象數(shù)據(jù)以GPRS/CDMA 網(wǎng)絡(luò)信號傳送到后臺，后臺根據(jù)現(xiàn)場的溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等信息，分析輸電線路的覆冰情況及其發(fā)展趨勢，若覆冰超過安全標(biāo)準(zhǔn)則對輸電線路及時(shí)進(jìn)行多種方式的報(bào)警，保證線路運(yùn)維人員在第一時(shí)間內(nèi)收到告警信息，并及時(shí)對輸電線路進(jìn)行融冰和采取相關(guān)的防范措施。2017年重慶檢修渝西輸電工區(qū)某500kV 線路47#、78#安裝可視監(jiān)控系統(tǒng)2處。

1.3 雷電定位監(jiān)測系統(tǒng)

雷電定位系統(tǒng)是一套完整的全自動、大面積、高精度、實(shí)時(shí)雷電監(jiān)測系統(tǒng)，主要采用國際先進(jìn)的綜合（時(shí)差+方向）探測技術(shù)，利用GPS 全球定位系統(tǒng)、GIS 地理信息系統(tǒng)等先進(jìn)手段，應(yīng)用計(jì)算機(jī)在線系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示云對地雷擊的發(fā)生時(shí)間、位置、雷電流幅值和極性、回?fù)舸螖?shù)以及每次回?fù)舻膮?shù)，雷擊點(diǎn)的分時(shí)彩色圖能清晰的顯示雷暴的運(yùn)動軌跡。雷電定位監(jiān)測系統(tǒng)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測幫助線路運(yùn)維人員對雷電的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，實(shí)時(shí)查詢輸電線路的雷擊故障點(diǎn)，指導(dǎo)故障點(diǎn)的搜尋和排除。

雷電定位技術(shù)目前已是很成熟的技術(shù)，重慶市2009年正式投入運(yùn)行，經(jīng)過11個雷雨季節(jié)的運(yùn)行，不僅獲得了大量的雷電基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，還有效的指導(dǎo)了線路雷擊故障桿塔的查詢與定位，縮短線路故障巡視時(shí)間，為保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行做出了巨大貢獻(xiàn)。

1.4 絕緣子污穢在線監(jiān)測系統(tǒng)

當(dāng)輸電線路絕緣子的表面附著有各種污穢物質(zhì)(如灰塵、煙塵、化工粉塵、鹽類等)時(shí)，在一定的濕度條件下(如有霧、結(jié)露或毛毛雨)，污穢物質(zhì)溶解于水分中形成電解質(zhì)的覆蓋膜，或有導(dǎo)電性質(zhì)的化學(xué)氣體包圍著絕緣子時(shí)會大大降低絕緣子的絕緣性能，致使絕緣子表面泄漏電流大大增加，絕緣子發(fā)生閃絡(luò)造成電力中斷，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來很大的影響，防污閃是維護(hù)電網(wǎng)正常運(yùn)行的一項(xiàng)緊迫任務(wù)，構(gòu)建一種能檢測絕緣子外絕緣表面污穢狀況、并對污閃進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)報(bào)的在線監(jiān)測系統(tǒng)非常必要[1]。

高壓絕緣子漏電在線自動監(jiān)測系統(tǒng)對運(yùn)行中的高壓送電線路絕緣水平進(jìn)行在線監(jiān)視，可以采集不同相對濕度下對應(yīng)的微安級的阻性泄漏電流（波形、頻譜、有效值），通過分析可以準(zhǔn)確地掌握本地段的污穢程度及絕緣變化的情況，代替常規(guī)的鹽密測試，為狀態(tài)檢修、制定污區(qū)分布圖及實(shí)施“預(yù)防為主”提供直接的數(shù)據(jù)。

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)使用存在的問題

2.1 監(jiān)測儀的檢修維護(hù)

大部分的在線監(jiān)測系統(tǒng)都需要安裝在桿塔上，有太陽能板和傳感儀器，在實(shí)際生產(chǎn)工作中，因面對的開發(fā)商不同各類監(jiān)測儀器的性能不同，線路運(yùn)行管理單位對監(jiān)測儀器的維護(hù)缺乏經(jīng)驗(yàn)，有些監(jiān)測儀器過大，甚至影響正常的線路檢修工作。在已使用的這些監(jiān)測設(shè)備發(fā)生過以下的情況：

桿塔傾斜儀的太陽能板被灰塵覆蓋不能蓄能，造成電池電量耗盡直至損壞，因重慶渝西所處的環(huán)境比較惡劣，污染比較嚴(yán)重，很容易出現(xiàn)此類問題，工區(qū)結(jié)合春檢，安排對太陽能板進(jìn)行的擦拭，增加了檢修工作量。為了避免這種情況的發(fā)生，應(yīng)考慮其他更適合的蓄能方法、或采用高能電池；各類儀器的連接綁線被鳥報(bào)復(fù)性啄斷，造成不能正常使用。發(fā)生被鳥啄斷的情況后，將綁線更換為不醒目的顏色但仍被鳥啄斷，反復(fù)3次后判斷為鳥類報(bào)復(fù)性破壞；傾斜儀的電池使用有壽命期限，但在已使用的這些儀器中，有2臺使用時(shí)間不長就發(fā)生電池故障的現(xiàn)象，此類現(xiàn)象屬于產(chǎn)品性能不穩(wěn)定。

檢修工在進(jìn)行正常的登桿塔檢查作業(yè)時(shí)，由于對監(jiān)測儀器的不熟悉或儀器安裝位置影響作業(yè)，造成觸碰儀器，返回監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯偏差；大部分在線監(jiān)測儀器都采用GSM/GPRS 短信息（SMS）服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，輸電線路桿塔分布在崇山峻嶺中，很多地方的通訊信號很弱，在選擇安裝點(diǎn)時(shí)發(fā)生過信號弱、無法正常傳輸信息的情況，安裝后也采用了增加基站發(fā)射頻率等多種措施進(jìn)行改善，但效果仍然不好，這對于今后選擇安裝點(diǎn)、采用何種傳輸介質(zhì)提出了新的要求。

2.2 監(jiān)測設(shè)備的后臺軟件維護(hù)

各類監(jiān)測設(shè)備均有數(shù)據(jù)庫，但數(shù)據(jù)庫平臺不一，如桿塔傾斜在線使用Visual Foxpro 數(shù)據(jù)庫平臺，視頻系統(tǒng)、絕緣在線監(jiān)測采用SQL Sever 數(shù)據(jù)庫，還有其他一些生產(chǎn)軟件使用ORACLE 數(shù)據(jù)庫平臺。數(shù)據(jù)庫開發(fā)軟件的不統(tǒng)一造成基層單位維護(hù)量、維護(hù)難度增大，基層單位后臺維護(hù)人員本身不具備多種數(shù)據(jù)庫知識，對所安裝軟件只能維持現(xiàn)狀，一旦服務(wù)器發(fā)生故障或系統(tǒng)出現(xiàn)問題就可能造成數(shù)據(jù)的丟失。

多監(jiān)測系統(tǒng)的同時(shí)使用造成在同一臺服務(wù)器上軟件互相沖突。由于開發(fā)商不同，軟件間兼容性不好，甚至互相影響使用；開發(fā)商的后期服務(wù)一般比較滯后，與基層單位溝通不夠，基層單位后臺維護(hù)人員對軟件失去應(yīng)有的了解，曾出現(xiàn)過因?yàn)閿?shù)據(jù)庫軟件有漏洞造成局域網(wǎng)內(nèi)感染病毒的情況；大部分系統(tǒng)的服務(wù)器端和客戶端軟件支持B/S 結(jié)構(gòu)和C/S結(jié)構(gòu)，用戶可通過Internet 瀏覽所需的監(jiān)測數(shù)據(jù)，但仍有單機(jī)采集數(shù)據(jù)，單機(jī)瀏覽的需要進(jìn)一步開發(fā)。

3 在線監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)勢

經(jīng)過一段時(shí)間的使用，各類監(jiān)測設(shè)備對生產(chǎn)工作起著積極、促進(jìn)的作用。

2016年11月，重慶渝西輸電工區(qū)采用了桿塔傾斜監(jiān)測儀（GSM）對部分桿塔進(jìn)行了全天候監(jiān)測，從該系統(tǒng)的應(yīng)用情況來看，對于桿塔傾斜的各類參數(shù)能夠正常發(fā)送和接收，數(shù)據(jù)的可參考性比較高。圖1是某220kV 線路31#11月5日至12月8日接收的數(shù)據(jù)顯示的曲線圖，其中橫坐標(biāo)為日期，縱坐標(biāo)為偏移角度，預(yù)設(shè)定＞1.8°報(bào)警；順線路角度為負(fù)時(shí)桿塔前傾（向大號側(cè)傾倒），為正時(shí)桿塔后傾。觀測可知，某220kV 線路31#ZM1鐵塔在未計(jì)入初始偏移值的情況下（該桿塔處于采空區(qū)），桿塔傾斜的曲線呈平穩(wěn)狀態(tài)，順線路方向向小號側(cè)偏移很小的角度（僅在30日向大號側(cè)偏移，查相關(guān)資料，屬于正常擺動），在報(bào)警范圍之內(nèi)。

圖1 順向傾斜角度變化圖

圖2 某110kV 線路49#桿塔順向傾斜角監(jiān)測值變化情況

圖2是某110kV 線路49#桿塔順向傾斜角監(jiān)測值變化情況，從2017年4月6日～10月31日呈現(xiàn)出向小號逐漸偏移的現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場檢查后，分析為48#～49#檔距64m，小檔距，判斷為大、小檔距張力回收而引起的，隨后運(yùn)行班密切巡視監(jiān)視，提高了巡視工作的針對性。目前重慶渝西輸電工區(qū)安裝桿塔傾斜儀均位于采空區(qū)，其中某110kV 線路22#、49#桿塔已輕微傾斜，從接收的數(shù)據(jù)上看數(shù)值明顯偏大，其他桿塔地處采空區(qū)，但桿塔本身尚未傾斜，根據(jù)數(shù)據(jù)可以嚴(yán)密監(jiān)控。

在線可視系統(tǒng)在使用中更加直觀、明了，通過設(shè)置視頻頭的預(yù)置位，遠(yuǎn)程控制視頻頭的旋轉(zhuǎn)，對桿塔、絕緣子、基礎(chǔ)、導(dǎo)線、前后桿塔進(jìn)行觀察；雷電定位系統(tǒng)在輸電線路的故障查詢中起到了不可忽視的作用，對于確定故障點(diǎn)、縮小查詢范圍起到了指導(dǎo)性作用。

2017年7月18日16時(shí)46分，某500kV 線路5042、5043開關(guān)重合閘動作，當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)赜杏旰蛷?qiáng)雷，經(jīng)查詢雷電定位系統(tǒng)，某500kV 線路落雷最近情況如圖3（三角形為落雷點(diǎn)）。查重慶電網(wǎng)雷電信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)在時(shí)間16:45:24、16:45:39時(shí)的顯示分別為：電流-16，-24.5；經(jīng)度111:48:16，111:48:52；緯度36:23:32，36:22:13；回?fù)?，1；桿號57、58、59，62、63、64；距離684.3，548.7；序號11，12。綜合分析及現(xiàn)場調(diào)查后認(rèn)定此次故障跳閘為雷電繞擊所致，62#為雷擊故障點(diǎn)。

圖3 某500kV 線路落雷最近情況

4 更多監(jiān)測設(shè)備

4.1 覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)

輸電線路覆冰時(shí)，以GPRS/CDMA 為傳輸通道的在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備將自動監(jiān)測導(dǎo)線覆冰后的荷載變化、大氣的溫度和濕度、雨量、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓及現(xiàn)場圖像等數(shù)據(jù)信息，通過GPRS/CDMA 的傳輸方式發(fā)送至監(jiān)控中心，根據(jù)建立的各種覆冰厚度計(jì)算、導(dǎo)線風(fēng)舞仿真以及覆冰厚度增長率計(jì)算等模型，監(jiān)控中心利用專家軟件來實(shí)時(shí)分析導(dǎo)線覆冰及風(fēng)舞情況，及時(shí)發(fā)出融冰預(yù)警信息，防止鐵塔、導(dǎo)線上的覆冰超過安全閾值。2011年某500kV 線路107#-108#通過現(xiàn)場圖像信息發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線覆冰10mm，公司領(lǐng)導(dǎo)與運(yùn)維人員及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場勘查脫冰情況，避免了重大事故的發(fā)生，真正將安全隱患消除在萌芽狀態(tài)。覆冰在線監(jiān)測對實(shí)際工作起到指導(dǎo)性作用。

4.2 鹽密在線監(jiān)測系統(tǒng)

監(jiān)測原理：光傳感器測量鹽密是基于介質(zhì)光波導(dǎo)中的光場分布理論和光能損耗機(jī)理。置于大氣中的低損耗石英棒是一個以棒為芯、大氣為包層的多模介質(zhì)光波導(dǎo)。在石英棒上無污染時(shí)，由光波導(dǎo)中的基模和高次模共同傳輸光的能量，其中絕大部分光能在光波導(dǎo)的芯中傳輸，但有少部分光能將沿芯包界面的包層傳輸，光波傳輸過程中光的損耗很?。划?dāng)石英玻璃棒上有污染時(shí)，由于污染物改變了高次模及基模的傳輸條件，同時(shí)污染粒子對光能的吸收和散射等產(chǎn)生光能損耗，通過檢測光能參數(shù)可計(jì)算出傳感器表面鹽分多少。由于傳感器與絕緣子串處于相同環(huán)境，因此通過計(jì)算可得出絕緣子表面的鹽密值。

通過在線及離線監(jiān)測裝置或系統(tǒng)及時(shí)了解輸電線路運(yùn)行狀態(tài)，為傳統(tǒng)運(yùn)行和檢修提供了更可靠及時(shí)的技術(shù)數(shù)據(jù)，也為狀態(tài)巡視、狀態(tài)檢修提供了針對性的資料。在應(yīng)用在線監(jiān)測設(shè)備的實(shí)踐中，因?yàn)楸O(jiān)控設(shè)備本身的技術(shù)不成熟，還不能完全地提供我們所需的技術(shù)能力，且由于經(jīng)濟(jì)上的原因，在選取和使用監(jiān)測設(shè)備上往往會摻雜很多其他因素，所以在多方位開發(fā)、使用各類監(jiān)測設(shè)備時(shí)，對其也要采取有效的管理手段，使檢修決策工作能夠適合實(shí)際的需要和可能。