郝永康

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司 揚州供電分公司，江蘇 揚州 225009）

0 引 言

輸電線路是電力系統(tǒng)中電能輸送必不可少的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，起著決定性作用。輸電線路的整體安全正常穩(wěn)定運行在一定程度上影響著部分輸電線路的運行狀況，部分線路的運行反過來又會對整體線路起著制約作用。因此，在輸電線路運行的過程中，任何一段線路如果出現(xiàn)了故障，都會直接影響整個電力系統(tǒng)的正常、順暢運行。因此探究輸電線路運行故障的防治措施就顯得的義不容辭，非常緊迫。

1 輸電線路故障的原因分析

1.1 雷擊故障的原因分析

雷電故障是指因雷擊線路造成的設(shè)備絕緣或絕緣子串閃斷。防雷是利用雷擊線路上的避雷線、避雷針或桿塔體，將雷電流進入地面。電閃是1種閃電通過避雷線并直接擊打在電線上所引起的閃絡(luò)故障。在雷電活動中，雷擊故障的發(fā)生具有一定的必然性，這是雷擊故障發(fā)生的周期性規(guī)律，廣泛分布于山區(qū)或丘陵盆地的地區(qū)。同時，由于雷電天氣具有一定的規(guī)律性，使得雷擊發(fā)生的概率增大。從地理環(huán)境上講，我國很多地方土壤的電阻率都很高，電線桿的電阻率也很高，容易出現(xiàn)短路。在我國部分山區(qū)，由于高海拔的山地條件，整體的電阻率增大，導(dǎo)致了雷擊率的提高。

1.2 覆冰事故原因分析

覆冰失效是指在絕緣子傘裙間結(jié)冰，使絕緣子外部絕緣等級下降，造成閃絡(luò)失效（也稱為冰閃）。如果覆冰超出了導(dǎo)地線和桿塔的設(shè)計力學(xué)荷載，會造成斷線、橫擔變形、倒桿等嚴重的事故。首先是倒立，倒立是由于在線路運行中，一旦有覆冰，它所承受的壓力要比它所能承受的最大壓力大得多。其次是輸電線的舞動，導(dǎo)體處于覆冰狀態(tài)時，由于重力作用，導(dǎo)線在一定程度上會發(fā)生變形。由于氣溫升高或人工震動，電線上的冰層脫落，金屬絲的彈性儲存會迅速轉(zhuǎn)化為電能，導(dǎo)致電線跳躍。需要指出的是，隨著覆冰數(shù)量的增大，線路的電弧垂度增大，拉力的變化也會隨之增大，而覆冰墜落時，其振動的幅度愈大，則會導(dǎo)致更多的失效[1]。

2 輸電線路運行故障的排除方法

2.1 風雨類故障排除技術(shù)

在輸電線路中遇到的最常見故障就是風雨類故障，因為線路長期處于外部環(huán)境，很容易遭受風雨天氣的侵襲，如果遇到風雨類故障，則很可能會導(dǎo)致碰線、斷線，嚴重危及人身安全和財產(chǎn)安全。因此，風雨類的事故一定要引起足夠的重視，加強對設(shè)備的檢查，考慮到維修的各種條件以及各種可能的原因。操作人員要嚴格按照規(guī)定來操作，不能按照自己的意愿去做，盡量降低外部環(huán)境對線路的影響。同時，對發(fā)生暴風雨型故障的輸電線路所在地區(qū)的天氣、地質(zhì)環(huán)境等多個因素進行深入分析，找到相應(yīng)的天氣變化規(guī)律，從而制定相應(yīng)的預(yù)防對策。

另外，加強對塔架的防護以及塔基的穩(wěn)定性，以避免雷暴天氣對塔身的不良影響。

2.2 覆冰故障的防范

在鋪設(shè)線路前，應(yīng)先調(diào)查地質(zhì)特征、水文、氣象條件，并根據(jù)近年來的氣象特征進一步分析輸電線路的特點，以避免出現(xiàn)結(jié)冰和覆冰的高發(fā)地區(qū)；在冬季，選用具有良好融冰性和優(yōu)良品質(zhì)的線路材料，加強對輸電線路的巡視，一旦發(fā)現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，應(yīng)采取有效措施進行清除，以避免冰害蔓延。目前，輸電線路中采用的除冰方式主要有熱融冰法、機械破冰法等。在這些方法中，最常用的方法是利用短路電流、鐵磁線、潮流分布等原理進行融冰、除冰；而機械破冰法的主要特點是振動強烈，并能產(chǎn)生電磁場[2]。

在輸電線路的設(shè)計中，應(yīng)考慮到當?shù)氐臍v史條件，對線路可能覆冰的厚度及覆蓋范圍進行分析，以避免出現(xiàn)嚴重的結(jié)冰區(qū)，盡量將線路設(shè)在覆蓋程度不高的地區(qū)。對于重冰區(qū)的輸電線路，除了增加鐵塔的抗冰能力、增加護墩以外，還應(yīng)在線路中部增設(shè)加固基礎(chǔ)桿塔，以避免多根連續(xù)桿塔的倒塌，造成更大的損失。

2.3 加強輸電線路日常維護

相關(guān)的電力部門不僅要做好輸電線路的施工，還要對輸電線路進行定期的檢修，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，提高供電公司的社會形象。電力公司不僅要充分考慮自身的發(fā)展需要，還要制定相對完善的、具有針對性的標準和制度，以達到規(guī)范相關(guān)工作人員的行為，從而有效減少工作中的錯誤發(fā)生。此外，有關(guān)部門還需要制訂一套完整的輸電線路檢查計劃，定期檢查輸電線路，以便及時發(fā)現(xiàn)線路上的問題。同時，要加強對特種線路的巡視，做好巡視記錄，查找故障原因，為以后的運營和維修管理工作提供參考。

2.4 應(yīng)用在線檢測技術(shù)

在電網(wǎng)運行中，采用在線監(jiān)控技術(shù)進行輸電線路維護能有效解決實際問題。在輸電線路中，對輸電線路進行故障診斷、故障分析、評估，實時掌握線路設(shè)備的動態(tài)變化，實現(xiàn)輸電線路的動態(tài)管理。特別是在監(jiān)督工作中，必須采取下列措施。首先，對輸電線路的運行狀況進行監(jiān)控，包括覆冰程度、溫度變化、拉力和遠端視圖；其次，監(jiān)控線路的塔桿狀況，如有無傾斜位移、有無過電壓、有無雷擊等。

2.5 加強輸電線路檢修和維修工作

首先，要加強對輸電線路的巡視，這是為了確保輸電線路的安全性和穩(wěn)定性，所以電力公司要對輸電線路的設(shè)備和管道進行全面的監(jiān)控，在惡劣的氣候條件下還要安裝先進的監(jiān)控設(shè)備。其次，供電企業(yè)必須更新和優(yōu)化輸電線路的設(shè)備，從而有效提高輸電線路的運行效率和運行質(zhì)量。最后，電力企業(yè)要加大投資力度，及時更新輸電線路的設(shè)備，以有效改善其性能，并在監(jiān)測工作中引入掌上電腦（Personal Digtal Assistant，PDA）等現(xiàn)代技術(shù)，使其與全球定位系統(tǒng)（Global Position System，GPS）相結(jié)合，以提高檢測工作的效率和質(zhì)量[3]。

2.6 合理巡視是故障查找的重點

故障的排查最終還是要靠人力來解決，將故障數(shù)據(jù)、定性分析結(jié)果、現(xiàn)場情況和巡視重點等讓所有人都了如指掌。檢查的人必須到位，不能因為檢查不到位而錯過任何可疑的地方。在巡線過程中，除對線路自身的各個部分和主要的失效項目進行關(guān)注外，還要對周圍的環(huán)境進行監(jiān)測。對發(fā)生故障的物體、可疑物品進行整理，并對其周邊環(huán)境進行詳細的記錄，以便進行事故分析。排除所有可疑點后，若在關(guān)鍵部位未找到問題點，則要加大巡查或全線巡查，或者進行內(nèi)部交叉巡查。若仍未找到問題點，可適當組織重點桿段或全線登桿巡查。登桿檢查巡視因離得近，能發(fā)現(xiàn)桿塔附近不顯眼的異?；?qū)Ь€上方、絕緣子上表面等地面巡查盲區(qū)，對疑似有雷擊的情形，應(yīng)增設(shè)避雷線懸掛金具、放電間隙及桿塔上部部件。

2.7 防雷擊跳閘對策

首先，在線路上設(shè)置避雷器、降低桿塔的接地電阻、選用不均衡的絕緣形式加強導(dǎo)線的絕緣強度、架設(shè)避雷線等措施，使輸電線路不會受到雷擊。其次，對架空輸電線路的地區(qū)，應(yīng)充分綜合考慮地形地貌、雷電活動、土壤電阻率，統(tǒng)計和分析雷電的分布與強度，掌握雷電與線路的聯(lián)系，雷電與區(qū)域的聯(lián)系，強化輸電線路的監(jiān)控。最后，根據(jù)不同地區(qū)的特征，制定不同地區(qū)的閃電分布特征，并提出相應(yīng)的對策。

2.8 增加輸電線路的絕緣性

通常來說，輸電線路越長，鐵塔的位置越高，受到雷擊的概率越大，輸電線路的壓力也就越大。一旦出現(xiàn)對應(yīng)的雷電狀況，就會增大電流強度，導(dǎo)致短路等故障。為了解決這個問題，可以采取增大鐵塔周圍絕緣體的數(shù)目來減少雷擊所造成的電流強度，從而提高輸電線路的防雷能力。舉例來說，懸置式的串聯(lián)復(fù)合絕緣金屬-氧化物半導(dǎo)體效應(yīng)晶體管（Metal-Oxide-Semiconcluctor Field-Effect Transistor，MOSFET）（簡稱MOS）避雷器是可行的。通過這種裝置，當發(fā)生過電流時，避雷器就會啟動，這樣就能將電流的過電壓控制在一定的范圍之內(nèi)。當閃電過電壓降低到一定的限度后，線路上的避雷器就會重新回到原來的工作狀態(tài)。這種避雷器在輸電線路上的應(yīng)用不僅可以有效減少絕緣體的電壓，而且還可以減少線路的短路[4]。

3 人工智能監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

3.1 輸電線路在線監(jiān)測

在人工智能的研究中，專家系統(tǒng)是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。對電網(wǎng)來說，建立1套實時監(jiān)控專家系統(tǒng)是十分必要的，它主要是通過對采集到的數(shù)據(jù)進行分析，找出線路可能出現(xiàn)的故障和故障的根源，包括知識庫、數(shù)據(jù)庫、解釋機制、推理機制和人機界面5大模塊。監(jiān)控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的方法有遠程可視化、線路安全運行、避雷器等。將采集到的數(shù)據(jù)信息分為靜態(tài)數(shù)據(jù)庫和動態(tài)數(shù)據(jù)庫，在監(jiān)控系統(tǒng)運行時，由遠程視頻監(jiān)控模塊首先啟動，將現(xiàn)場的情況轉(zhuǎn)換為可視化的影像。該方法能較好地反映輸電線路的運行狀況，為輸電線路的早期故障提供了重要的依據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)信號的無線傳輸

隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，可以在更大的范圍內(nèi)進行信號覆蓋，在電網(wǎng)傳輸線的檢測熱點位置設(shè)置傳感器，并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)進行檢測。通過無線通信技術(shù)，將采集到的圖像和數(shù)據(jù)反饋給監(jiān)測中心，實現(xiàn)了對線路運行溫度、舞動幅度、避雷器等實時數(shù)據(jù)的遠程傳送，并通過人工智能（Artifical Intelligence ，AI）技術(shù)建立1個集成的監(jiān)測平臺，對線路的安全運行進行智能監(jiān)測[5]。

3.3 遠程視頻監(jiān)測

該系統(tǒng)包括客戶端監(jiān)控軟件、圖像編輯器和流媒體服務(wù)器，其中數(shù)據(jù)采集、壓縮解碼、無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送是關(guān)鍵技術(shù)。該系統(tǒng)能實時監(jiān)測輸電線路周邊的環(huán)境，并能隨時了解輸電線路的運行狀況，加強對輸電線路的管理。圖像編碼器利用壓縮和編碼技術(shù)對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，然后利用無線技術(shù)將處理后的數(shù)據(jù)傳送到流媒體服務(wù)器，由管理員登錄監(jiān)控軟件進行解碼，即可獲得高品質(zhì)的實時影像，并進行瀏覽、監(jiān)控，最后利用 AI技術(shù)進行處理。

4 結(jié) 論

輸電線路的運行安全不僅與我國電力供應(yīng)的經(jīng)濟利益直接相關(guān)，而且對我國人民的生活、企業(yè)生產(chǎn)和社會發(fā)展也產(chǎn)生嚴重影響。輸電線路故障受其自身特性的影響，有必要通過將科學(xué)方法與跟蹤人員的辛勤工作相結(jié)合來有效地防止故障發(fā)生。為了防止輸電線路發(fā)生故障，需結(jié)合輸電線路的具體特點和實際情況，制定一系列合理的措施，以確保輸電線路的安全。