架空輸電線路在線監測技術探討

李慶陽 羅非 丁高飛 徐會亮 馬樂

摘要：本文以架空輸電線路在線監測技術為探討主題，針對當前網絡故障監測技術的發展與應用現狀，分析網絡故障監測的基本概念，以及傳感器采集技術的具體應用與優勢特點，闡述分布式網絡故障監測系統的主要組成，為架空輸電線路網絡故障監測的優化發展提供合理建議。

關鍵詞：架空輸電線路;在線監測技術;分布式;網絡故障監測

引言：隨著智能電網的推廣與普及，輸電線路在線監測技術得到了有利的發展契機。近年來，電力企業不斷加快優化配置電能資源的工作進度，對電網的自愈能力提出了更高要求，要切實提升電網供電生產運行效率，促進電網管理的精益化發展，需以現代輸電網為基礎，構建智能化配電網，并創新與之對應的在線監測技術，保障輸電線路的正常運行。

1 架空輸電線路在線監測技術的發展現狀

在架空輸電線路覆蓋范圍愈加廣泛的發展趨勢下，國內外技術人員都提高了對在線監測技術的重視，深入到其理論與技術研究過程中。在國外，與輸電線路運行狀態監測相關的技術研究較多，且開展時間更早，在各種試點線路監測設施研制成功后，均逐步地向市場范圍內進行推廣，例如在低風、高溫與高壓電力體系的環境下，可以運用以聲表面波技術為核心的檢測設施對輸電線路的運行溫度進行檢測。在我國，與輸電線路在線監測技術相關的課題研究較為有限，且開展時間較晚，但在現代電子通信技術快速發展與廣泛普及的條件下，在線遠程監測技術已然得到了長足進步[1]。

2 網絡故障監測技術

2.1網絡故障監測概述

網絡故障檢測技術的作用功能主要包含以下幾方面：一是實時了解并掌握網絡的實際運行狀態，檢測網絡是否出現堵塞等異常現象，并及時發現網絡潛在的性能瓶頸。二是動態配置與統籌管理網絡資源，保證Qos手段。Qos是服務質量的簡稱，在Qos管理方面，不同應用提出的具體需求存在一定差異，因此借助于精準的實時在線的網絡故障檢測等網絡管理技術，能夠將網絡系統的實際運行狀況準確地反映出來，并作為依據為自適應Qos策略的實施提供有效參考，進一步提升技術的應用性能。

監測網絡故障的根本目的是實現網絡資源的科學配置與合理使用，為后續網絡系統的規劃與建設提供有價值的參考，也是提高網絡管理水平的基礎途徑。常態化的網絡監測有利于管理方深入了解用戶對網絡的實際使用強度與頻率等，從而理解并掌握用戶行為，以此為基礎優化配置網絡資源，增加有限資源的利用率。除此以外，監測路由行為與網絡拓撲結構能夠幫助管理人員及時發現路由循環出現的異常狀況，并解決其存在的病態問題。科學制定網絡選路策略，以便在發生網絡故障后，將網絡資源與拓撲結構的自組織方式予以明確。相比傳統的網絡控制與管理模式，網絡故障檢測本質上具有有效的針對性補充作用，也是落實與推廣網絡增值服務的前提條件[2]。

2.2傳感器采集技術

多功能、智能化是傳感器設備的優勢特點，在當前電力行業的生產作業中，傳感器的使用已十分廣泛，與此同時，其還存在于架空輸電線路監測系統的各個模塊中，例如，在監測導線的舞動情況時，應用的是一種組合型技術，涉及到對微氣象傳感器、傾角傳感器與拉力傳感器等。這種技術能夠以定量與定性的模式對線路的舞動情況進行預測與分析。在監測輸電線路上的覆冰情況時，主要是根據冰與空氣之間存在的物理性質差異，實現對物體表面實際覆冰程度的精準檢測。在監測絕緣子閃污時，可以在監測、預警輸電線路內的分布電壓，以及絕緣子的泄露電流中應用無線傳感網絡，達到對絕緣子污閃的在線實時監測目的。通過分析與調查諸多技術的實際應用情況可以發現，應用范圍最為廣泛的是傳感器技術。例如在對微氣象環境進行監測時，使用到的傳感器主要涉及到濕度傳感器、溫度傳感器、風向傳感器與飛速傳感器等，在結合使用無線射頻傳輸模塊的基礎上，實現對輸電線路周圍環境微氣象的實時準確監測[3]。

若需要對生長物進行識別與監測，可以將物體與輸電線路之前的間隔距離予以標定，再借助測距傳感器設備進行測量。應用傳感器技術監測輸電線路的可行性較高，因為氣候條件與地域環境等外部因素對技術應用的影響幾乎可以忽略不計，還能將有價值的數據信息提供給數據的處理系統，有利于提高決策診斷的科學性。但傳感器技術的使用也具有一定的硬件要求，工作人員需要將適宜數量的傳感器安裝在同一輸電線路的不同位置處。通常情況下，為了能夠獲取更為準確的監測數據，需要多個傳感器安裝在每一條需要監測的輸電線路上。這樣的作業方式一方面使得輸電線路需要承擔的額外負擔進一步加重，另一方面也大幅增多了輸電作業的成本投入。

2.3分布式網絡故障監測系統

2.3.1故障監測系統的技術基礎

分布式網絡故障監測系統的廣泛運用使得處理故障信號的技術水平大幅提升，通過分析各項技術的實際實踐效果可以得知，小波分析技術在監測故障方面具有一定的優勢特點，能夠對輸電線路中存在的突變型信號、微弱信號等敏銳地察覺到，還可以獲得精確有效的分析結果，使得電力線路故障分析作業的準確度與可靠性大幅提升。

2.3.2抗干擾

能夠及時接受到故障現象是數據傳輸系統的基本任務，在整個輸電線路系統中，各個部位上均分布著用于監測故障的設備儀器，因此無線通信技術的應用具有一定必要性。在數據傳輸系統的實際使用過程中，技術人員需要重點考慮如何在最大程度上削弱外部環境因素產生的不良影響與干擾。數字通信屬于數據傳輸技術的一種常見類型，具有較強的抗干擾能力，還能夠可靠地傳遞線路中的故障信息，在構建分布式輸電線路故障監測系統時，可以將這一技術加以靈活運用。

2.3.3無線射頻通信

在傳輸數據方面，大部分分布式輸電線路故障監測系統應用無線傳輸的作業模式，以便整個遠距離傳輸故障信息的過程更為可靠安全。與此同時，需要對無線通信技術、抗干擾技術等予以結合使用，一般情況下，可以優先選擇GPS通信技術與無線射頻傳輸技術等。

3 架空輸電線路分布式網絡故障監測技術優勢

分布式網絡故障監測技術具有諸多的性能優勢，在信息查詢方面，管理人員可以直接實時監測輸電線路的具體故障位置以及詳細的相關故障信息，查詢功能便于管理人員獲取實時信息與歷史資料，以實現對輸電線路網絡運行狀況的全面把控，并及時準確地發現其中可能潛在的故障或運行隱患。除此以外，監控動態顯示功能充分恰當地結合了縮略圖與監控圖，當發生輸電線路運行故障時，管理人員可以隨時將相對應的位置地點進行標注，再對圖像予以切換，從而得到實際位置周邊的詳細地形圖，實現對線路故障的深入了解與精準判斷。

結束語：對于我國電網的智能化發展來說，應重點關注電網運用的可靠性、安全性與經濟性，將電力能源的實際利用率進一步提升，適當地減少電力用戶的使用費用，發揮分布式網絡故障監測技術的性能優勢，貫徹落實節能減排的綠色發展理念，改進輸電線路故障在線監測的基礎算法，優化故障監測作業水平。

參考文獻：

[1]劉淺，李波，鄧洪，崔艷龍.基于分布式光纖的高壓電纜在線監測系統研究[J].電氣化鐵道，2019，30（06）：22-27.

[2]王建剛.基于分布式網絡的遠程監測與診斷系統設計與實現[J].現代雷達，2019，41（12）：86-89.

[3]林丞. 基于分布式監測的輸電線路故障定位方法研究[D].哈爾濱工業大學，2019.