浅谈特高压输电线路在线监测技术

浅谈特高压输电线路在线监测技术

张贵斌

中国葛洲坝集团电力有限责任公司  湖北省武汉市430000

摘要：不少特高压输电线路被架设到复杂地形中，常常需要跨越崇山峻岭，呈现出距离长、分散性大的特点。传统人力巡视工作模式存在隐患发现不及时、巡视效率较低、难以兼顾多处隐患点的问题。在线监测技术能够及时感应输电线路设备存在的内外部危害，准确判定线路运行状态，促进线路长期稳定、安全运行。本文首先分析了特高压输电线路在线监测系统的主要组成部分，而后探讨了在线监测技术在输电线路的杆塔倾斜、绝缘子污秽度、视频图像、微气象、导线温度、导线舞动、覆冰等监测项目中的应用情况，以期为建设与优化适用于特高压输电线路在线监测系统提供技术思路。

关键词：特高压输电线路；在线监测技术；线路安全

特高压输电线路具有大容量传输、长距离输电、节能减排、增强电网运行稳定性的优势，有助于实现对电能的优化配置，降低输电环节中产生能量损耗。但是此种输电线路面临的运行条件较为复杂，安全以及重要等级较高，容易受到外力破坏与自然条件影响，日常巡检、运维工作量较大。为增强特高压输电线路整体可控性，可运用在线监测技术来支持线路管理工作。

1特高压输电线路在线监测系统组成

1.1监控中心

平台软件与服务器机组是在线监测系统的主要构成部分，可支持查询数据、存储数据、分析数据、生成报表、绘制曲线图等功能，满足特高压输电线路运行状态定量分析、定性评价以及预测趋势等需求。

1.2传输单元

前端系统对摄像头、探测器、传感器获取的输电线路数据实施处理后，可利用无线网络向监控中心传送。

1.3监测主机

监测主机以蓄电池、太阳能板为主供电源，可按照预设程序采集与实时监测输电线路所在环境的风向、温度。湿度等数据。主机设备采用防电磁、防雷、防潮设计，以此可对输电线路所处恶劣条件进行有效克服。

2特高压输电线路在线监测技术的应用

2.1杆塔倾斜监测

若不能及时发现杆塔倾斜情况，后续可能会发展为倒塔、杆塔断线事故。引发杆塔倾斜问题的原因包括地质条件失稳、地下水位改变、土壤松散等地质因素，台风、洪水、地震等自然灾害因素，施工规范性不足、材料质量不达标、设计不合理等建造与设计缺陷因素，挖掘工程、车辆碰撞等外部破坏因素，架线脱落、松动或者负荷过大等架线、过载因素，长时间使用造成结构强度降低等老化因素[1]。可借助倾角传感器，针对处于不良地质范围内的输电线路杆塔进行在线监测，实时监测其纵向倾斜角与横向倾斜角，系统可在测量结果超出参数要求范围后进行预警提示。布置监测装置时，应重点关注沉降区、采空区、风化岩山区、淤泥区、土质松软区等不良地段所在区域。

2.2绝缘子泄漏电流、污秽度监测

绝缘子处于正常工作电压条件下，可能会因湿度、污秽等因素而引起一定的电流，这种电流属于泄漏电流。若绝缘子原本的绝缘性能减弱，泄漏电流数值将增加，给输电线路带来安全威胁。可将泄漏电流采集装置安装到绝缘子串顶部区域，以此实时监测泄漏电流信号，处理信号单元预处理采集的信号并提取特征后，可满足监测需求，并进行多参数预警提示。针对绝缘子的实际污秽度进行监测时，主要需要掌握灰密度、盐密度数据，并对沿线所用绝缘子的污秽变化数据进行积累与分析。

2.3视频图像监测

利用视频图像在线监控系统可对变电站附近线路设施与环境安全进行有效监控，重点监测以下内容：跨越湖泊、海峡、通航河流且档距相对较大的线路；若线路存在跨越林区的情况，需对山火以及树木生长情况进行监测，以此及时察觉树木生长后给线路造成的影响，做好火灾预警工作；针对人口密集、采石场等区域进行监测，及时制止大规模机械作业等各种人为因素给输电线路带来的安全威胁。所用的监控装置应安装到吊车施工、炸石开山、违章建房等容易形成外力破坏的区域，容易覆冰区域，容易发生火灾区域，容易生长林木区域与其他易发生缺陷与危险点的线路区段[2]。

2.4微气象监测

在线监测系统在监测输电线路现场环境的微气象变化时，需对温度、湿度、风向、气压、雨量、风速等指标进行监测。布置在线监测装置时，应重点关注强风区、易覆冰区与大跨越线路区段，比如在高海拔地区，可将监测装置布置到覆冰或者积雪时间相对较长、附近有水面、风道、垭口、迎风山坡等处。还应安装到因气象因素而频繁发生故障问题的线路区段，包括舞动、脱冰跳跃、非同期摇摆与风偏等故障。不可忽视气象监测盲区，如高山大岭区域、人员稀少区域与行政区域交界区域等线路区段。

2.5导线温度、风偏、微风振动监测

采集导线温度信息时，可将精度较高的温度传感器粘附到导线上，以此获取分析气象条件给导线载流量形成的具体影响所需的参考依据，从而促进输送容量稳定提升。根据运行温度允许范围，选取大跨越线路来安装温度监测装置，同时还应对跨越海域、河流、桥梁、高速公路、主干铁路等区域的跨越段导线进行温度监测。

针对跳线、绝缘子串与导线风偏程度进行在线监测时，主要对倾斜角与风偏角进行测定。可借助加速度传感器来监测导线的振动频率、振幅以及振动加速度等参数。可根据监测结果对导线部分的疲劳寿命进行预估，满足导线风振分析的数据获取需求。将监测装置应用到跨越海峡、湖泊、通航江河等线路区段。

2.6舞动监测

对输电线路导线处于恶劣环境中的舞动幅度与频率实施实时监测。选取已经出现过导线舞动问题的线路区段安装监测装置，同时还可将监测装置设置到档距相对偏大或者冬季主导风向夹角超过45°的线路区段[3]。不可忽视容易出现导线舞动情况或者存在大跨越情况的微气象区、微地形的输电线路。

2.7覆冰监测

若输电线路发生覆冰的情况，将会导致绝缘子串无法继续维持原本的绝缘水平，增加闪络接地事故发生风险。若避雷线与导线的覆冰处出现局部脱落的现象，将会使导线荷载难以保持均匀分布状态，并致使导线出现相互碰撞、跳跃的问题。导线因覆冰而向下垂，地面与导线间的距离缩短，可能引发接地、短路事故。可借助微波传感器与模拟导线来满足导线覆冰情况在线监测需求，并配备高清摄像装置，有效回传数据、图片以及视频等覆冰相关多重监测结果。利用模拟导线来辅助覆冰监测工作，将长度为1m的同规格同型号导线置于和实际输电线路导线相同的高度，对导线所处环境情况进行模拟，利用智能设备结合导线在重量上的变化对覆冰厚度进行计算。

2.8防外力破坏监测

对人工智能入侵检测、被动红外、微波、无线通讯、数字视频压缩等技术进行综合运用，可全天候监控与实时分析输电线路遭受外力破坏的情况，有效抓拍偷盗塔材、违规进行超高作业等行为，减轻输电线路因外部冲击而受到的影响。红外报警装置可在有施工设备、物体、人员靠近输电线路杆塔时立刻发送报警信息。

3结论

特高压输电线路的飞速发展给电力巡检工作带来了新的挑战，增加了巡检、维护工作量，提升了作业难度。在线监测技术能够满足当前特高压输电线路的覆冰、杆塔倾斜、舞动、导线温度等多项监测需求，使巡检人员全面感知输电线路的实际运行状态，及时发现线路周边存在的安全隐患，智能预警异常状况，减轻输电线路中的电力设备受损情况，促进线路运检质效稳定提升，支持精准管控线路状态等线路运维工作。

参考文献

[1]黄小浪.1000kV特高压输电线路在线监测管理平台的应用解析[J].农村电气化,2022,(12):81-82.

[2]马波,季世超,王一帆,等.基于分布式监测的特高压输电线路故障定位方法[J].内蒙古电力技术,2022,40(04):85-90.

[3]叶国庆,鲍翔,蔡正宜.高压输电线路在线监测智能化研究[J].微型电脑应用,2020,36(12):97-99.