廣東地區輸電線路在線監測技術應用探究

摘 要：對危及廣東地區輸電線路安全運行的主要隱患雷害、外力破壞和山體滑坡的現狀進行分析，并對防控三項隱患對應的雷電定位系統、視頻監控技術和桿塔傾斜在線監測技術的應用進行探究。

關鍵詞：在線監測；雷電定位；視頻監控；桿塔傾斜

引言

根據中國電力行業分析報告統計，每年我國220kV及以上輸電線路非計劃停運次數達數千次，嚴重威脅電網安全可靠運行。以前輸電線路運行和維護主要采用定期檢修制度來進行，但是隨著電力系統向高參數、高電壓、高自動化和大電網互聯方向發展，特別是國外曾發生的城市大面積事故和我國2008年南方大范圍冰災使人們認識到傳統檢修方式已經無法保證輸電線路的安全運行，急需對輸電線路進行智能化運行和管理，其安全運行和可靠供電直接關系到一個國家的公共安全，如何對輸電線路出現的各種隱患實施監測和預警成為一個需要解決的難題。

文章將對廣東地區輸電線路主要存在的隱患進行分析，針對各項隱患提出有效的在線監測技術，并對其實際應用情況提出建議。

1 雷電定位系統的應用

雷擊是引起輸電線路事故的一個重要原因，瞬間電流達到數千安，嚴重時會導致絕緣子閃絡燒毀，影響電力系統安全穩定運行。分析近10年廣東電網輸電線路跳閘數據，雷擊跳閘占各類跳閘原因中的第一位，廣東省的地形地貌決定了其成為雷電活動高發區，低緯度、太陽輻射強、對流旺盛，是廣東省雷電活動特別頻繁的主要原因。

目前輸電線路采取了加強線路絕緣水平、降低桿塔接地電阻、安裝避雷針等線路防雷措施，但是雷擊跳閘仍然頻繁發生，因此快速準確定位雷擊故障點，對快速排查電力事故有重要作用，同時也是減少停電損失的有效方法。雷電定位系統的定位方法主要有：定向定位法、時差定位法、“定向+時差”綜合定位法、故障測距法、逐級桿塔故障定位法等。其中故障測距法為目前廣東地區電網主要使用的雷電定位方法。

雷電定位系統在實際應用中主要的作用有兩個：一是根據其較高的定位精度，能夠定位輸電線路雷擊故障點，為運維人員巡查故障提供快捷的指引，縮短排查故障的時間，減少人員的工作量，并減少了停電帶來的損失。二是分析雷電活動規律。通過雷電定位系統，可以記錄每次雷擊線路故障的雷電數據，通過分析數據，歸納出雷電的時間、空間分布等規律，可根據這一規律制定出有效的防雷措施，做好輸電線路防雷設計改造工作。但提升雷電定位系統的探測效率、精度以及開發雷電預警等功能仍然是目前研究人員努力的方向[1]。

2 視頻監控技術的應用

近年來，外力破壞輸電線路設施呈逐年上升的趨勢，嚴重影響了線路的安全運行。在外力破壞造成輸電線路事故的各類原因中，最主要的因素是機械碰撞。隨著城市的不斷發展，工程施工在不斷增加，各類不文明施工和違章施工對輸電線路的損害不容忽視。

針對這一類現象，各省市供電局均采取了一系列的防控措施，包括對相關施工單位進行電力安全知識培訓和施工安全技術交底，為施工單位提供相關的設備支持和技術支持等措施。但是違章施工、流動施工等現象仍然無法完全杜絕。因此，可以在施工多發點內采用基于視頻/圖像的防外力破壞在線監測技術，進行實時監控，一旦發現異常現象，運維人員可以及時到達施工現場制止施工，避免事故的發生。視頻監控技術的關鍵在于圖像傳感器的精確度和數字圖像/視頻壓縮編碼準確性，對線路周圍的外界事物進行識別跟蹤，并測量與線路之間的距離。通過采用自適應混合高斯模型背景建模法，提取當前背景，并對當前幀中的運動目標進行提取。原理如下：設Bk為背景圖像，fk為當前幀圖像，差分圖像為Dk，則Dk（x，y）=|fk（x，y）-Bk-1（x，y）|，設Rk為差分后二值圖像。對Rk進行連通性分析，當某一連通區域的面積大于一定的閾值時，則認為有檢測目標出現，連通區域就是檢測到的目標圖像。

應用視頻監控技術后，可以對輸電線路現場進行實時監控，不僅可以方便運維人員直觀觀測線路現場的實際情況，同時應用上述的建模和算法可以自動識別機械施工、行人運動等情況，通過相關的報警裝置，及時通知運維人員，有利于快速采取相關防控措施，及時避免外力破壞事故的發生。

3 桿塔傾斜在線監測

廣東地區多為丘陵地貌，許多輸電線路桿塔的設立都是在山坡上。長年累月的地質變化，將潛移默化地對輸電線路桿塔基礎造成影響。桿塔傾斜屬于典型的“隱性故障”，輸電線路運維人員進行線路巡視時，往往不能夠及時察覺到地面沉降。而當發現塔基沉降時，輸電線路桿塔已處于危險狀態，嚴重威脅線路安全運行。因此，運用桿塔傾斜在線監測技術十分重要。

桿塔傾斜在線監測裝置主要基于角度傳感器，可對桿塔中心線2/3高度處和桿塔頂端的順線傾斜角和橫向傾斜角進行實時監測，利用桿塔傾斜模型計算桿塔的順線傾斜度、橫向傾斜度和綜合傾斜度，最后收集數據進行儲存、統計及分析，當超過閾值時，發出預警信號[2]。

通過運用桿塔傾斜在線監測技術，能夠及時監控桿塔的狀態并制定整改措施，避免事故的發生。另一方面，若一大片區域內出現山體滑坡事故時，通過桿塔傾斜監測能夠避免采取對所有桿塔進行改造的片面做法，篩選出危險程度較高的桿塔有針對性進行技術改造，從而降低整改成本，提高整改效率。

4 結束語

輸電線路事故的后果不容小視，通過分析了廣東地區威脅輸電線路安全運行的主要隱患，針對雷害、外力破壞、山體滑坡等隱患提出了有效的在線監控技術措施。雷電定位系統、視頻監控技術、桿塔傾斜在線監測在實際應用中均能夠及時發現線路隱患，保障了線路的安全運行。在今后的工作中，這些在線監控技術仍需要向精確性和高效率的方向發展，更好地為電力企業服務。

參考文獻

[1]蔡漢生，陳喜鵬，史丹，等.南方電網雷電定位系統及其應用[J].南方電網技術，2015（9）：14-18.

[2]董澤才，呂孝平，冒文兵.山體滑坡及電力桿塔測斜在線監測系統[J].企業技術開發，2015（11）：80-81.