輸電線路振動智能監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應用

李文

摘 要 針對近期系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的多起導地線斷線事故事件，本文提出了一種大檔距輸電線路微風振動智能監(jiān)測系統(tǒng)，通對輸電線路導地線實時監(jiān)測，掌握運行線路微風振動狀態(tài)信息、氣象條件，方便運維單位及時發(fā)現(xiàn)和消除缺陷隱患，同時通過積累的數(shù)據(jù)資料，為輸電線路設計提供輔助。

關鍵詞 導地線斷線 在線監(jiān)測 數(shù)據(jù)積累

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A

0前言

輸電網(wǎng)絡覆蓋廣闊地理復雜，由于處于風、雨、霧、冰、雪、冰雹、雷電等大氣環(huán)境的影響，同時還受到洪水、山體滑坡、泥石流等自然災害的危害，所以架空送電線路經(jīng)常發(fā)生超過允許幅值的振動，往往導致某些線路部件的疲勞損壞，如導地線的疲勞斷股，金具、間隔棒及桿塔構件的疲勞損壞或磨損等，其中導線疲勞斷股是架空送電線路普遍發(fā)生的問題，嚴重時需要將全線路更換為新導線。目前幾乎所有的高壓送電線路都受到振動的影響，尤其在線路大檔距上，因具有檔距大、懸掛點高等特點，使風輸給導地線的振動能量大大增加，導地線振動強度遠較普通檔距嚴重。一旦發(fā)生疲勞斷股，將給電網(wǎng)安全運行帶來嚴重危害，通常僅換線工程本身的直接損失可高達數(shù)百萬元。針對這一問題，本文提出了一種大檔距輸電線路微風振動智能監(jiān)測系統(tǒng)，通對輸電線路導地線實時監(jiān)測，掌握運行線路微風振動狀態(tài)信息、氣象條件，方便運維單位及時發(fā)現(xiàn)和消除缺陷隱患，同時通過積累的數(shù)據(jù)資料，為輸電線路設計提供輔助。

1工作原理

1.1原理

一套輸電線路微風振動在線監(jiān)測系統(tǒng)設備由若干臺振動采集單元（LVM-50型）、一套微氣象環(huán)境觀測裝置（WEM）和一臺線路監(jiān)測子站（WSNB型）組成。

微風振動監(jiān)測儀采用的“彎曲振幅法”對導線微風振動進行測量，測量的是疊加在導線運動上的小幅度、高頻率的振動，是基于兩點的相對振幅，測取導地線夾頭出口89mm處導地線相對于線夾的動彎振幅，以此值大小來計算導地線在線夾出口處的動彎應變，符合國內(nèi)外相關標準，并且能夠預測導線疲勞壽命。

振動測量原理示意圖如下：

輸電線路微風振動在線監(jiān)測系統(tǒng)使用微風振動監(jiān)測儀，能夠?qū)崟r自動采集導地線微風振動信號，通過通信網(wǎng)絡，將振動信號傳輸?shù)胶蠖藬?shù)據(jù)處理系統(tǒng)，進行振動分析、預測導線疲勞壽命，為線路運行提供參考的系統(tǒng)。

1.2供電方式

導線振動采集單元LVM-50型采用高能鋰電池方式供電。

線路監(jiān)測子站和氣象環(huán)境監(jiān)測裝置采用太陽能+蓄電池方式供電。

1.3系統(tǒng)功能

（1）數(shù)據(jù)采集：能采集導地線動彎應變，進行相應存儲，并將測量結果通過通信網(wǎng)絡傳輸?shù)綘顟B(tài)監(jiān)測代理裝置或狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)；具備自動采集功能，按設定時間間隔自動采集導線動彎應變，最小采集間隔宜大于5分鐘，每次采樣點數(shù)不小于128點；具備受控采集功能，能響應遠程指令，按設置采集方式、自動采集時間、采集時間間隔、采集點數(shù)啟動采集；對線上微風振動監(jiān)測儀，宜具備電源電壓、工作溫度采集功能；具備網(wǎng)絡授時功能。應能夠接收狀態(tài)監(jiān)測代理裝置或狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的對時命令，每天對時一次，對時誤差應不超過5s。單元時鐘24h內(nèi)走時誤差應小于1s。

（2）數(shù)據(jù)處理與判別：具備數(shù)據(jù)合理性檢查分析功能，對采集數(shù)據(jù)進行預處理，自動識別并剔除干擾數(shù)據(jù)；具備對原始采集量的一次計算功能，得出能直觀反映微風振動水平的彎曲振幅數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)存儲：能存儲至少30天以上彎曲振幅狀態(tài)量數(shù)據(jù)。

（4）數(shù)據(jù)輸出信息：導地線彎曲振幅、微風振動頻率、微風振動數(shù)組信號、電源電壓、工作溫度、報警信號、裝置心跳包、應答信息、通信連接狀態(tài)。

（5）通信功能：滿足架空輸電線路智能監(jiān)測裝置通用技術規(guī)范通信接口部分要求。

（6）硬件與軟件管理：具備對裝置自身工作狀態(tài)包括采集、存儲、處理、通信等的管理與自檢測功能，當判斷裝置出現(xiàn)運行故障時，能啟動相應措施恢復裝置的正常運行狀態(tài)。

（7）遠程更新、配置與調(diào)試：具備身份認證、遠程更新程序的功能，具備完善的更新機制與方式；具備按遠程指令修改采集頻率、采樣時間間隔、IP地址、端口號等參數(shù)的能力；具備動態(tài)響應遠程時間查詢/設置、數(shù)據(jù)請求、重啟等指令的能力；應能按遠程指令進入遠程調(diào)試模式，并輸出相關調(diào)試信息。

1.4數(shù)據(jù)傳輸與通訊方式

導線振動采集單元和氣象環(huán)境監(jiān)測裝置到狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)采用GSM /GPRS公網(wǎng)雙通道進行數(shù)據(jù)傳輸。

由數(shù)據(jù)分析知導線微風振動數(shù)據(jù)正常，動彎應變維持在20-50 之間，頻率范圍維持在30Hz到100Hz之間，1月份頻率很高，易發(fā)生微風振動現(xiàn)象，此監(jiān)測點的動彎應變數(shù)據(jù)值沒有超過大跨越地線的動彎應變許用值。

2結論

輸電線路微風振動在線監(jiān)測系統(tǒng)的投運，可實現(xiàn)輸電線路導地線振動情況的實時監(jiān)測，有助于線路運維單位實時掌握運行線路微風振動狀態(tài)信息、氣象條件，從而及時發(fā)現(xiàn)和消除缺陷隱患，節(jié)約了人工巡視成本，間接提高了工作效率、降低了作業(yè)風險；另一方面，隨著線路振動數(shù)據(jù)資料的積累，對日后數(shù)據(jù)分析甚至是線路參數(shù)設計的更新完善提供了可能。

參考文獻

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