淺析輸電線路在線監測與故障診斷技術應用

【摘要】輸電線路在線系統和故障診斷裝置對線路問題的預防和處理有著重要作用。本文分別對線路檢測系統、信息傳輸、故障診斷的現狀進行了研究，最后指出了在這方面存在的問題以及在以后發展中應該注意的方向。

【關鍵詞】輸電線路；在線監測；故障診斷

輸電線路在線監測系統主要通過無線的方式采集輸電線路運行狀態參數以及其周圍的氣象環境等參數，并利用線路在線監測管理平臺在線進行分析輸電線路存在的缺陷和潛在危害，并在圖形上進行特殊展示和信息查看，協助運行部門對輸電線路進行有效的維護。

一、信號傳輸系統現狀

（一）污穢監測

污閃對于線路的外絕緣有著特別大的影響，在泄漏電流嚴重的情況下，絕緣子就容易發生閃絡現象。這種現象造成的事故僅在雷電災害之下，但是它帶來的損失卻是雷電災害的10倍。在我國監測方法主要有兩類，接觸式和非接觸式監測。非接觸式指利用激光、超聲波、無線電波等方式在現場檢測，花費的成本比較高，受到環境的干擾比較大，監測不夠全面。

（二）弧垂監測

它對于線路的設計以及線路的運行都有著重要的意義。溫度、承受力、覆冰情況以及環境中風速等等這些因素都會對導線的弧垂度有影響，垂度小會使線路的承受力過大，影響它的性能，而垂度過大則說明離地面太近，會影響線路安全。

（三）舞動監測

受周圍環境的影響。導線常常會發生舞動的情況，并且舞動的時間較長、幅度較大。頻繁舞動會對線路造成損壞，帶來嚴重的事故。對這種現象主要有兩種監測方式：一是收集視頻圖像，對這些圖像進行識別；二是利用傳感器收集與線路舞動有關的參數。對于前一種方法來說，雖然它的信息收集比較直觀，但由于對圖像處理的技術還不成熟，算法不完善等因素，導致它沒有很高的精確度。而后者可以對導線舞動的各種信息進行收集和監測，更加精準。

二、在線監測系統與故障診斷

（一）導線舞動與風偏監測

輸電線路的舞動是由于空氣動力不穩定而產生的現象，是輸電線路在運行中因自然條件作用而發生的一種比較嚴重的現象。導線舞動一旦形成，持續時間很長，一般可達數小時，會引發導線鞭擊、燒傷、斷股、斷線，金具嚴重磨損、斷裂，桿塔傾倒、線路跳閘等，對輸電線路造成極大的破壞，易造成大面積停電等嚴重事故。而輸電線路的在線監測系統在導線舞動和風偏監測中可做到：（1）在實時監測導線絕緣子串風偏角度、導線跳線、仰角參數的同時，結合微氣象環境參數和線路相關參數算出導線距塔體最小電氣間隔和相間距離，為防止因風偏引發的放電事故提供數據支持，及時補救線路缺陷。（2）結合線路周圍微氣象環境參數和導線覆冰情況，一旦發現導線舞動幅度超出標準，及時分析線路是否發生舞動危害，并發出報警信息，避免發生相間放電、倒塔等危害。

（二）導線弧垂監測

輸電線路的弧垂過小或者過大都將影響輸電線路的安全運行。當弧垂過小時，導線承受的應力過大，在冬季氣溫過低時可能造成斷線事故。當弧垂過大時，不能保證導線對地面的安全距離，大風時還有可能造成短路事故。導線弧垂受溫度、應力、覆冰厚度、動態增容、環境風速等因素影響。在線監測系統采用傾角法，即采用角度傳感器測量弧垂。該方法的原理是：線路覆冰時導線弧垂的增加最明顯。（1）采集導線角度、弧垂參數，結合輸電線路相關線路參數和微氣象環境參數，并利用輸電線路相關狀態方程計算，得出導線覆冰后的比載、覆冰平均厚度和覆冰重量等覆冰參數。一旦發現覆冰厚度和重量超標，發出除冰報警信息，并通知線路運行部門及時采取措施，避免發生覆冰導致的倒塔和舞動等危害。（2）監測輸電線路周圍的氣象環境狀況，包括環境溫度和濕度、風速、風向、光輻射強度、雨量以及大氣壓力，對超標的參數進行報警，為線路運行狀態情況如導線弧垂、溫度、風偏、覆冰、舞動、導地線微風振動、桿塔傾斜等提供氣象環境數據。

（三）絕緣子監測

通過電流傳感器從絕緣子中取得泄漏電流信號，絕緣子運行狀態綜合監測終端定期采集泄漏電流信號，放大和濾波過的信號經隔離之后進入中央處理器的模擬——數字（A/D）轉換器件。絕緣子運行狀態綜合監測終端完成監測點絕緣子污穢信息的采集、存儲和傳輸的功能。每個桿塔絕緣運行狀態綜合監測終端可監測1～6串獨立絕緣子。（1）鹽密的測量是使用置于空氣中的高純度石英棒，即一個大氣為包層、以棒為芯的多模介質光波導。在石英棒上無污染時，由光波導中的基模和高次模同時傳輸光的能量。其中絕大部分能力在光波導的芯中傳輸，只有少部分光能沿芯包界面的包層傳輸，類似于光纖通訊中的光傳輸機理。當鹽密度相同情況下，隨灰密的增加絕緣子的污閃電壓呈下降趨勢。（2）復合絕緣子監測：采取在復合絕緣子的棒芯植入光纖傳感器或在生產過程中埋入光纖傳感器的模式，通過試驗來測試棒芯中光纖傳感器的波長變化和應力變化來實時監測線路覆冰，在線復合絕緣子的運行狀況、導線重力等現場的一系列情況。

三、結語

輸電線路在線監測系統實現了對輸電設備運行狀況的實時監控，為故障診斷提供了全面的判斷。同時通過輸電線路在線監測系統積累輸電線路運行資料，幫助線路運行部門制定合理的檢修時間間隔和預防性維護計劃，有利于提供輸電線路的維護和管理水平。

參考文獻

[1]黃禮華，黃慶華.輸電線路在線監測與故障診斷技術研究[J].電力安全技術，2016，18（07）：24～27.

[2]周唯，張道維.智能電網輸配電線路在線監測與故障診斷探討[J].科研，2015（10）.

作者簡介：張平（1963.06—，男，重慶人。