西藏林芝墨脫縣電力局域網35kV線路在線監測

徐凱

摘要：由于林木、泥石流、滑坡、諧振、操作及雷電引起的電網故障或事故較為頻繁，再加上35kV及以下配網系統二次保護配置標準不高，對這些故障和事故點的實施監視不夠，電網的安全運行和及時查找出故障或事故點更是不易。文章對西藏林芝墨脫縣電力局域網35kV線路在線監測進行了探討。

關鍵詞：電力局域網；輸電線路；在線監測；35kV線路；電力故障；電網運行 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM75 文章編號：1009-2374（2016）23-0140-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.23.069

墨脫縣電力局域網建設難度大、建設成本高、所處外部環境惡劣，電網的建設和運行檢修維護非常困難。如何減少人為維護時間和巡檢次數，又能及時發現故障和事故點位及類型，是必須要考慮和解決的問題。

1 墨脫縣電力局域網所處外部環境

1.1 交通條件

西藏林芝墨脫縣是全國最后一個通公路的縣，交通運輸條件很差，全縣七鄉一鎮還有不少鄉和村不通路，靠人背馬馱。

1.2 自然環境

架空線需穿越深山峽谷和原始森林；本地區雨季時間長，年均降雨量在2200mm以上，局部隆雨量達6000mm；地質結構很差，一年四季（尤其是雨季）常常遇到泥石流和山體滑坡；蚊蟲、螞蝗、毒蛇及兇猛動物較多。

1.3 通訊

由于移動、電信進入較晚，加上外部條件復雜多變，通訊信號覆蓋有限，很多地方沒有信號，由于自然災害，通訊光纖常被打斷。

2 電力局域網運行、檢修和維護面臨的問題

（1）由于泥石流、山體滑坡，人身安全存在極大風險，給線路巡視、運行和檢修維護帶來非常大的困難；（2）由于上述外部環境，電力局域網架空線鐵塔、導線、金具和瓷瓶等設施常被泥石流、山體滑坡和樹木嚴重破壞；（3）由于原始森林、深山峽谷和不通公路，維護人員巡視一遍時間周期長，有不少鐵塔由于地質原因，位于山頂，往往巡視一基塔需要1～2天；（4）蚊蟲、螞蝗、毒蛇及兇猛動物較多，人身安全時常受到危脅，這種條件下，只能三五成群，加大運營維護成本；（5）無智能監控系統，必須等人員到達現場后才能判斷故障或事故類型，然后組織人員討論和采取檢修方案和措施，這樣拖延了檢修工期。

針對本電網的特點，為保證電網安全、穩定和可靠運行，盡量減少人員巡視次數和難度，并能及時發現問題和解決問題，結合項目投資，在特別惡劣地段，35kV線路采用在線監測進行巡視和監視。

3 墨脫縣電力局域網35kV輸電線路在線監測

為解決墨脫縣局域網架空線路故障的巡視和檢修維護問題，35kV輸電線路采用T3SW架空線路故障定位系統，通過監視架空線路的狀態，實時監視線路運行狀態，通過運行參數變化及時判斷架空線故障或事故位置和類型。

3.1 T3SW系統介紹

該系統是輸電線路故障定位系統，可以監測桿/塔雷擊、閃絡、桿塔振動、傾斜、故障位置，由神經元網絡傳感器、多傳感器信息集成，以物聯網通信技術和神經元網絡傳感器技術為核心，集雷擊監測、閃絡監測、桿塔傾斜監測、桿塔振動監測及溫濕度監測等功能于一體。

3.2 監測裝置的組成

主機箱：由主板、傳感器、鋰電池組、充電控制、通訊模塊組成。

太陽能電池板：提供能源的補充通訊天線，微型全向天線。

主要性能指標：

測量范圍：電流200A以上，可定制

振動加速度<±2g

桿塔傾角<±90度

通訊距離：2000米

無故障時間：5年以上

后備電源工作時間：無光照情況下可工作1個月左右

監測裝置組成如圖1

所示：

3.3 監測的主要內容

3.3.1 該系統以桿塔集成監測為目標，監測雷擊及閃絡，可準確檢測出雷擊和工頻閃絡的波形，便于研究工頻預電壓對絕緣子雷電沖擊閃絡特性的影響。

（1）故障監測裝置直接安裝在桿塔上，因此定位精度高，不受采樣精度和算法的影響；（2）可區分雷擊、雷擊閃絡和其他原因的工頻閃絡，由于目前在變電站安裝的故障紀錄分析設備都檢測不到線路上的雷擊電流，因此不能對雷擊相關的故障進行定位，這是本系統獨特的功能；（3）可結合故障發生時刻的溫、濕度情況對故障發生與環境因素的關聯關系給出分析統計；（4）統計直接打在桿塔上的雷擊次數，為防雷措施的采用和絕緣子老化壽命的預測提供幫助。

3.3.2 桿塔振動沖擊監測：通過實時監測桿塔水平面X軸、Y軸和垂直面Z軸的振動加速度來反映桿塔的受力，及時發現加速度越限情況并報警。

（1）安裝時只要安裝牢固即可，不需要繁瑣調水平過程，節省安裝成本和時間；（2）通過數學模式分析可以把桿塔的振動與傾斜及重力區分開，準確反映桿塔瞬時的沖擊受力情況；（3）記錄桿塔振動最大時刻的X、Y、Z軸的加速度，記錄桿塔振動開始時間，記錄桿塔振動持續時間。

3.3.3 桿塔基礎傾斜監測：通過實時監測桿塔水平面X軸和Y軸的傾角，及時發現傾角越限情況并報警。

（1）安裝時只要安裝牢固即可，不需要繁瑣調水平過程，節省安裝成本和時間；（2）以傾角變差作為啟動參量，具有自適應能力，避免傾角變化后多次重復報警；（3）每次傳上來的傾角變差具有關聯性，可進行矢量累加，計算出桿塔的最終角度及變化過程。

3.4 故障或事故位置和類型監視判斷

安裝在桿塔上的每個T3SW-LF-TSTH故障監測裝置就如同一個神經元，它起著傳感、計算和通信的功能，同時每個裝置有唯一的地址編碼將帶有唯一編號的故障監測裝置直接安裝在桿塔上，通過非接觸測量技術，檢測流經鐵塔主干材或水泥塔接地線的工頻故障電流、雷擊電流，同時記錄溫度、濕度、傾角及振動信息，并記錄在監測裝置里。當發現上述監測的參數越限后，記錄相關信息并通過自組網絡上傳到主站，主站對收到的信息進行匯總和分析，為運檢人員的決策提供信息和幫助可開放信息通道給其他在線監測設備，把其他設備的信息通過本系統傳回主站。

3.5 系統通訊網絡組成示意圖

系統通訊網絡組成示意圖如下：

傳感器本身又是通信的節點，這樣每個傳感器就如同一個神經元，以自組無線網絡作為信息傳遞的介質，各傳感器功能不同，但可按需添加，自由組合，節約了成本，提高了效率，可以實現快速準確的故障定位和分析功能，符合輸電智能化的要求。T3SW專用巡檢終端通過無線網絡，可在桿塔2km范圍內，與附近桿塔自由聯網。

3.6 后臺數據處理

通過T3SW后臺管理系統，在監控中心可實時監控輸電線路和每個桿塔的運行狀態，可實時獲取輸電線路故障類型、發生的地點，發生時間。通過后臺監控的大數據分析，可預估故障發生的概率，可根據大數據分析結果適當減少維護次數。后臺監控系統可及時給出故障類型，有利于維護人員有目的的維修和巡檢，提高維護效率，極大地縮短故障處理的時間。

4 在線監測的注意事項

筆者經過深入調查發現，在線監測過程中存在的問題還不少，大體上可以分為四類：第一類，在線監測在進行介質損耗測量的時候，介質測量結果穩定性和重復性差；第二類，監測設備出故障率高，監測設備在運行過程中經常會出現各種各樣的故障，最為典型的就是傳感器失效以及信號失真；第三類，監測系統抗干擾能力差；第四類，監測系統的功能單一，不足以適應35kV線路運行監視的要求，在進行檢測的時候，只是單獨地提供各種監測數據，而不能夠對這些數據進行必要的分析和判斷。通過分析可以發現，在線監測技術還有待完善，未來的發展方向要做到以模塊化設計為基本理念，吸收國內外先進的數字信號處理、傳感器設計以及通信技術，真正做到配置高級、測量精確、結構簡單、性能可靠的監測技術。

5 結語

通過西藏墨脫縣架空線路在線監測系統的運行，能實時監測電力輸電線路運行狀態，及時預報輸電線路的故障類型、故障地點、故障發生時間。調閱不同時段的監測數據庫，進行歷史數據分析，可以預測和判斷故障出現的可能性。通過在線監測系統，減少了運行檢修維護人員工作量，同時提高了輸電線路安全、穩定和可靠運行。

參考文獻

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（責任編輯：小 燕）