基于光传感器技术的500 kV交直流输电线路盐密在线监测研究及对比分析

范 强，蒋 丽

(1.四川省电力公司超(特)高压运行检修公司，四川成都 610041;2.武汉康普常青软件技术有限公司，湖北武汉 430074)

0 引言

与交流输电工程相比，直流输电线路绝缘子的污秽度高于交流系统［1］，而且在相同污秽条件下直流线路绝缘子的污秽闪络电压要低于交流线路绝缘子［2］。架空交、直流线路积污存在一定差别，就不能完全按照架空交流上的工作经验来指导架空直流线路上的防污闪工作［3］。由于架空直流线路占中国架空线路的比例很小，因此对于架空直流线路上面的防污工作开展也较少，架空直流线路上盐密的在线测量更是少有研究。本课题就是利用光传感器盐密在线监测装置，实现直流线路盐密的在线测取，对比分析交、直流线路积污过程中盐密值的变化规律，为架空直流线路现场污秽度研究提供可靠的数据支持［4］。

1 技术方案

1.1 技术原理

图1 盐密测量原理

图1为光传感器测量盐密原理示意图。光传感器测量盐污的基本原理，简单来说就是基于介质光波导中的光场分布理论和光能损耗机理。置于大气中的低损耗石英玻璃棒就是一个以棒为芯、大气为包层的多模介质光波导［5］。在石英棒上无污染时，由光波导中的基模和高次模共同传输光的能量，其中绝大部分光能在光波导的芯中传输，但有小部分光能将沿芯包界面的包层传输，即有小部分光能进入大气传输，光波传输过程中光的损耗很小。当石英玻璃棒上有污染时，它将对光能产生损耗，其原因有:①是由于污染粒子的折射率大于石英的折射率，破坏了高次模的全反射传输条件，产生光能损耗;②是由于污染粒子对光能的吸收和散射使光能产生损耗，光能损耗的程度就可以反映出污染的大小。因此，通过检测光能的损耗就可以检测出污染的大小［6］。

图2 德宝线0064号、0387号杆塔盐密曲线

图3 农业型污秽盐密曲线

图4 工业型污秽盐密曲线

图5 4个监测点盐密对比曲线

1.2 布点方案

2011年4月底分别在±500 kV德宝线0064号、0387号杆塔、500 kV坡山二线012号杆塔、500 kV资洪一线043号杆塔安装了光传感器盐密在线监测装置。安装信息如表1所示。

为了有针对性的对交、直流线路积污特性进行分析，根据污秽环境类型进行区别性选点，分别选择处于农业污秽环境类型的德宝直流0064号杆塔与坡山二线012号杆塔为农业型对比监测点，以及处于工业污秽环境类型的德宝线0387号杆塔与资洪一线043号杆塔为工业型对比监测点。

表1 安装信息表

2 监测数据

为了更好地分析盐密数据，收集每天当地天气预报信息作为数据分析参考。图2为±500 kV德宝线0064号、0387号杆塔2011年4月24日至5月30日盐密曲线。气象信息见表2。

表2 绵阳气象信息记录表

续表2

如图2所示，德宝直流0064号及0387号杆塔盐密监测点于2011年4月24日安装后开始积污，污秽值缓慢上升，5月初两个监测点盐密值均有所下降，其后3天盐密值又上升，5月10日左右盐密值又出现下降值，直到5月20日盐密有一个明显的下降，对比表1绵阳地区气象记录表可以发现盐密值的变化与降雨量保持很好的一致性，且两个监测点盐密值变化趋势也基本相同，处于工业型污秽环境的德宝线0387号监测点的盐密值也约高于处于农业型污秽环境的德宝线0064号监测点盐密值，这与运行经验一致。

图3、图4分别为交、直流线路监测点不同污染类型盐密对比曲线图，如图所示，无论是农业型盐密对比监测点还是工业型盐密对比监测点，直流线路监测点积污速度均高于交流线路监测点积污速度，这与以往研究结论一致。

图5为4个监测点盐密对比曲线，如图5所示，2011 年5、6、7、8、9 月降雨较多，降雨对盐密值起到很好的清洗作用，使4个监测点前期盐密值一直保持较小，9月下旬雨水慢慢减少，进入积污期，盐密值有很明显的增长过程，特别是处于工业型污秽环境的直流监测点，德宝线0387号监测点10月份一个月内盐密增长值与前面5个月增长值相当。图5中直流监测点盐密值变化与交流监测点也有所不同，交流线路邻近几天的盐密值变化均较为平滑，直流线路却是呈波动变化。

3 结论及展望

±500 kV德宝线0064号、0387号杆塔、500 kV坡山二线012号杆塔、500 kV资洪一线043号杆塔4个监测点盐密数据与当地气象数据分析结果表明，盐密值变化与天气变化具有很好的一致性，利用光传感器盐密在线监测装置可以实现交、直流线路盐密值实时在线测取，能准确反映现场污秽环境。交、直流线路盐密分析结果表明，直流线路盐密增长速度高于交流线路，与以往研究结论一致。下一步，会每三个月对交、直流线路监测点盐密值进行对比分析，并记录分析结果，直到盐密值达到饱和。从而确定四川典型地理环境下交、直流线路积污特性，掌握四川地区交、直流线路积污规律。

［1］宿志一，刘燕生.我国北方内陆地区线路与变电站用绝缘子的直、交流自然积污试验结果的比较［J］.电网技术，2004，28(10):13 －17.

［2］高海峰，樊灵孟，李庆峰，等.±500 kV高肇直流线路绝缘子积污特性对比分析.高电压技术，2010，36(3):672－677.

［3］宿志一.北方内陆地区线路悬式绝缘子串的直流自然积污特性［R］.北京:中国电力科学研究院，1990.

［4］Su Z，Liang X，Yin Y，et al.Outdoor Insulation Selection Methlrod of HVDC Lines［C］.//14th International Symposium on High Voltage Engineering.Beijing，China:［s.n.］，2007.

［5］吴光亚，宋伟，蔡炜，等.光谱法检测输变电设备盐密的实验室研究［J］.高电压技术，2001，27(5):57 －58.

［6］谢强，朱瑞刚，熊鹏.晋中地区输电线路微气象及盐密监测系统应用［J］.电网技术，2010，159(2):21 －23.