浅谈输电线路在线监测技术

电力技术lectric Power Technology浅谈输电线路在线监测技术

朱长荣（唐山供电公司，河北 唐山 063000）输电线路在线监测技术集计算机技术、网络技术、传感技术、通讯技术、机械电磁技术等为一体，功摘要：

能多样，代表了世界在线监测技术的最高水平，性能稳定，可用性很高。文章探讨了输电线路在线监测技术的功能和应用等问题。

输电线路；在线监测技术；瞬间捕捉；覆冰；杆塔倾斜关键词：

TM755 　　　文献标识码：A 　　　文章编号：1009-2374-（2011）09-0086-02中图分类号：

由于所处地形复杂，输电线路极易发生险情。以2008年冰灾发生时的湖南省为例，当时有近6000公里的线路出现严重覆冰，平均厚度甚至可以达到40～60mm。在抢险救灾作业过程中，有一些职工为了保障电网安全运行，在复杂的险情中不幸以身殉职。如此严重的冰灾警示我们，必须加大对输电线路在线监测的重视和投入。

器，最后由操作员进行分析。由此确定设备是否需要维修，以及维修的内容等。当然不能否认的是，监测结果也有局限性，只能作为比较关键的参考。因为这项技术本身以及在线专家诊断系统并不是十分完善，还处于持续研发的阶段。

二、输电线路在线监测技术的瞬间捕捉功能

与其他故障不同的是，电力设备故障都存在一个潜伏期，不会瞬间发生。如图2所示，故障开始发生时并不能被监测，随着时间延长，故障慢慢演变成潜在故障P点，这时是可以被监测到的，此时可以采取相应技术将故障消灭在萌发阶段。如果没有及时维修，故障会继续发展一直到功能故障F点。如果想检测到故障，必须抓住P到F这一段间隔。因为设备的不同，以及各种故障的不同，P到F这一段间隔的时间是不同的，可能是几小时，也可能是几天，几个月，因而传统的定期维修并不能解决这一问题。而在线监测技术就可以监测整个过程，并及时捕捉P点的出现，及时传递设备信息到终端监控。

一、输电线路在线监测技术概述

“输电线路在线监测系统”是利用太阳能电池供电，通过无线公网3G/GPRS/EDGE/CDMA1X通信传输方式，对输电线路的远程视频、微气象、杆塔倾斜、防盗报警、覆冰等线路情况进行监测并上传至监控中心。在监控中心不仅看到现场图像，还可以通过各项监测采集的数据实时分析、诊断和预测线路运行状态，采取适当的措施以消除、减轻险情，保证输电线路的安全、稳定运行。该系统集计算机技术、网络技术、传感技术、通讯技术、机械电磁技术等为一体，具备多种功能，代表了世界在线监测技术的最高水平，功能多样，并且性能稳定，可用性很高。下图是高压绝缘子在线监测装置工作的示意图：

图 2 电力设备故障发生曲线示意图三、在线监测技术在输电线路上的实际应用

图 1 在线监测装置工作示意图输电线路在线监测技术包括以下子系统：等值覆冰厚度及舞动在线监测子系统、输电线路图像/视频监控子系统、架空输电线路气象环境在线监测子系统、架空输电线路微风振动在线监测子系统、输电线路导

从图1可以看出，输电线路在线监测装置是直接安装在线路设备上，对设备运行状态特征可以进行实时记录，再通过通信传输系统将数据传输到数据服务

86

2011.03线舞动在线监测子系统、输电线路风偏在线监测子系统、导线弧垂在线监测子系统、输电线路温度在线监测子系统、绝缘子污秽在线监测子系统、雷击及闪络在线监测子系统、防盗在线监测子系统，等等。由于篇幅所限，本文仅从覆冰监测、气象和导线风偏在线监测、路杆塔倾斜监测、导线微风振动监测、线路视频监控几方面进行简单介绍。

（一）输电线路覆冰在线监测顾名思义，覆冰在线监测就是实时监测导线的覆冰情况，能够对在恶劣大气环境中运行的高压输电线路及变电站绝缘子的覆冰（雪）情况进行在线监测。该系统是采用准确的监测分析方法和实用的数学模型对监测数据进行分析，以提前预测线路发生冰害事故，向相关人员及时发送警报信息。输电线路覆冰在线监测技术自应用以来，有效预防了很多冰闪、断线、舞动、倒塔事故的发生。

输电线路覆冰在线监测系统的工作原理是：1．通过监测导线倾斜角、弧垂等参数来反映覆冰状况。采集导线倾斜角度、弧垂等参数，结合输电线路状态方程、线路参数和气象环境参数进行分析，计算导线覆冰后的比载、覆冰重量、覆冰平均厚度等覆冰技术参数，对覆冰的危险等级做出判定，并及时给出除冰信息。

2．通过监测线路拉力来反映覆冰状况。在绝缘子串上安装拉力传感器，监测导线覆冰后的受力状态，同时采集环境的温度、湿度、风速、风向等参数，将采集到的数据传输到后方监控中心，经数据计算及理论修正，给出线路冰情预报，及时给出除冰预警。（二）输电线路气象和导线风偏在线监测输电线路导线风偏舞动在线监测系统由输电线路导线风偏舞动在线监测系统由气象采集单元、风偏采集单元、子站和数据处理系统组成，气象采集单元和子站安装在输电线路杆塔上，风偏采集单元安装在导线上。气象采集单元和风偏采集单元子把采集的气象参数、风偏角、倾斜角，传输到子站，然后通过无线网络方式向数据处理系统发送，数据处理系统完成对监测数据的转换和处理。输电线路导线风偏舞动在线监测系统的使用，便于运行部门在紧急状况下制定应对措施，同时也为线路设计时考虑气候条件、设定预防水平提供可靠依据。

（三）输电线路杆塔倾斜监测煤矿采空区上部覆岩在重力、应力、自然力扰动作用下，易引发地面裂缝、岩体错位、崩塌、滑坡、地面塌陷等地质灾害，导致采空区杆塔倾斜、地基变形的情况时有发生，严重威胁输电线路的安全运行。

基于全球移动通信系统（global system for mobile communication，GSM）的杆塔倾斜监测报警装

置可以实现对运行杆塔倾斜情况的实时监控和预警，已在220kV及以下电压等级输电线路中得到应用，多次发现塔材变形、杆塔倾斜和基础位移等缺陷，保障了电网的安全运行。

（四）输电线路视频监控线路视频监控系统一般安置在公共活动区、人口密集区、开发区、林区、交通事故易发区等地方，实时对周围环境情况进行监视和记录，以查找危害输电线路安全的行为，及时制止和纠正，减少事故发生。

图 3 无线视频监测系统 图 4 架空线微风振动实时监测系统输电线路视频监控系统集中了数字视频压缩技术、无线通信数据传输技术、新能源及低功耗应用技术，能实现对输电线路本体状况及其环境参数的全天候监测。但还存在无线数据传输量小、现场视频只能预设若干监控点而无法自由控制、无信号或信号微弱、少人地区监控设备数据传输和控制失灵等问题。在GPRS/CDMA网络发展迅速，3G网络、高速数据无线传输网络即将开通的前提下，使用无线网络实现对输电线路的远程监控功能，已经成为一种切实可行和符合未来发展趋势的有效方法。

（五）输电线路导线微风振动监测高压架空输电线路疲劳断股的一个主要原因是微风的振动，微风振动看起来破坏力很低，实则这种破坏具有隐蔽性，长期日积月累之后对架空线路的破坏是很严重的。微风振动监测系统的工作原理是通过导线振动监测仪记录导线与线夹最后接触点外一定距离处导线相对于线夹的弯曲振幅、频率和线路周围的风速、风向、气温、湿度等气象环境参数，结合导线本身力学性能资料，在线分析判断线路微风振动的水平和导线的疲劳寿命。输电线路导线微风振动监测系统对其进行监测不仅能消除微风振动隐患，还能为防震设计提供数据参考。

参考文献

陈荣贵，等．输电线路在线检测与故障诊断[M]．[1] 　 黄新波，

中国电力出版社，2008．[2] 　 黄新波，张国威．输电线路在线监测技术现状分析[J]．

广东电力，2009，（1）．朱长荣（1971-），男，供职于唐山供电公司，研　　作者简介：究方向：电力系统。

（责任编辑：刘　晶）2011.0387