输电线路覆冰在线监测技术分析

胡光耀（国网湖北省电力公司荆州供电公司检修分公司，湖北荆州434000）

输电线路覆冰在线监测技术分析

胡光耀（国网湖北省电力公司荆州供电公司检修分公司，湖北荆州434000）

在现如今的电力监测系统当中，输电线路在线监测技术起到了越来越重要的作用，其针对确保输电线路覆冰的在线监测发挥了非常重要的价值。本文在论述输电线路在线监测技术的基础上，就输电线路覆冰在线监测技术进行了分析。

输电线路；覆冰；在线检测技术

1 引言

伴随着国民经济的不断发展，我国电力事业取得了长足的进步。但受困于地势、地形、天气等影响因素，我国高压输电工程受到了很大的挑战，其中最困难的一环就是高压输电线路覆冰。为了改善现今输电线路使用寿命短、无法分布式测量、受电磁干扰强等问题，输电线路覆冰在线监测技术显得尤其重要。

2 输电线路覆冰概况

2.1 输电路线覆冰情况监视的问题

目前，国内电力体系大多运用导线温度传感器、称重传感器、倾角传感器、拉力传感器、图像监测等，对我国供电路线覆冰情况加以监视。称重传感器、导线温度传感器等均在电子监测传感器的范围，其具有显著的非线性、零点漂移、蠕变等特点，稳定性不理想，运用时间较短，监测成效不稳固，并且会受周边环境的影响。而图像监测方式在有风或者有雪的状况下，镜头较易被打湿，对导线的覆冰状况难以辨识，成像程序也难以顺应风雪等不良天气，而且图像辨识形成的信息量众多，会占用较大通信空间。

2.2 输电线路覆冰的成因

致使供电线路产生覆冰现象的要素众多，一方面是自然要素，另一方面是人文要素。导致供电线路覆冰的自然要素大致有线路敷设区域的气候条件、海拔等。部分海拔较高的区域因为本身温度很低，加之季节与海拔等要素的共同影响，较易造成供电线路产生覆冰问题。除此以外，电力从业者在供电路线覆冰厚度的设计初期，未曾考虑到或许产生的天气状况和路线的承受水平，以致产生路线覆冰状况。路线覆冰的预警力度与状况监视力度均较弱，电力从业者缺少路线覆冰构成的气象状况的把控。对路线除冰技术的研发不充分，未曾第一时间研究出处理路线覆冰问题的有效举措。

3 输电线路在线监测技术的概述

3.1 输电线路在线监测技术的介绍

通常所说的输电线路在线监测技术，可以理解为在输电线路上装设仪器设施，对于表征设备的运行情况开展实时的记录，并且及时传送到监控中心。通过收集每项监测数据，判别并分析输电线路的运行情况，并且可以预见性的探讨即将发生的情况，采取科学合理措施，减轻或者消除安全威胁，减少输电线路的损失，进而实现输电线路的在线监测。可以这样说，输电线路在线监测技术不但是维护输电线路安全运行的关键保障，同时也是输电线路状态检修的重要措施。

3.2 输电线路在线监测技术系统的原理

①在输电线路的在线监测系统构成上，系统大多采取二级网络结构，包含线路监测基站、监测中心以及线上监测装置，而线上监测装置包含了导线覆冰检测仪、线温度监测仪等。②在实际的工作原理当中，应该明确输电线路在线监测的具体参数，它的技术参数重点包含了环境运行参数以及设备运行参数，而输电线路在线监测技术系统是利用参数分析与信息采集来实现对于输电线路的管理与监测，工作人员可以通过查阅信息参数，对可能产生的问题作出提前预警。

4 系统结构

监测终端可以实时测量线路悬垂绝缘子的倾角、耐张串、串拉力、风偏力亦或是悬垂串导线线夹出口的倾斜角度、终端杆塔周边的气象状况（风向、风速、相对温度及湿度）、导线的温度、泄漏电流等有关参数，依托通讯体系传送到主站，主站的后台系统联系静力学核算方式核算出供电路线的覆冰厚度，在等效覆冰厚度和设置覆冰厚度近似时发出警示。

等效覆冰厚度是指联系供电路线垂直档距内实际测量的垂直拉力数值或者导线倾斜角度来计算导线的负载，之后转化为供电路线设计标准下的等效冰厚，也就是路线为均衡覆冰，覆冰类型是雨凇，密度大概是0.9×10-3kg/mm2。因此，等效冰厚并非供电路线的真正冰厚。核算的模型能够依据覆冰类别的差异得到有一定差别的等效覆冰厚度，可是各种等效冰厚的负荷影响是不发生变化的。目前，供电路线覆冰网络监控的报警经过等效冰厚度在设置冰厚中所占的比重当做阈值，阈值要进行实验。

图1 系统结构

5 监测方法

5.1 光纤传感技术

基于光纤传感技术的高压输电线路覆冰状态的监测系统主要由这几部分构成：装设有监控程序的光纤光栅应变传感器、光纤光栅波长解调仪、电子计算机等。宽带光信号源自于宽带光源，通过隔离器与耦合器，最终传输到传感光栅上，把此些光纤光栅波长加以选择后，多种波长的窄带光被反射，然后由波长解调仪负责接收。当光纤光栅的温度与负载有显著改变时，光栅解调器的测量波长也会产生显著变化，且把信息传输给电脑加以剖析处理，得出压力分布情况，进而剖析供电路线的目前状况。基于光纤传感技术，和OPPC、OPGW结合运用，会让该监测项目更为健全。要与OPGW技术综合应用，主要是由于其能够在覆冰溶解方面发挥显著作用。在高压供电路线覆冰改造工作中，运用光纤传感技术全面监控高压供电路线覆冰状况，在变电站通讯机房中的电脑屏幕上会显示监测信息，高压输电的有关负责人员采用远程的方式接收此些信息，能够全面掌握导线光栅点的变动状况、温度状况。

5.2 称重法

考虑到导线在覆冰之后绝缘子串顺线倾角会产生显著变化，创建水平张力静态平衡方程得到覆冰和风的总荷载，总荷载减去风荷载等于覆冰荷载，就可以得到单位长度的覆冰荷载。该模型没有将导线的风偏考虑在内，总荷载减去水平方向风荷载也不符合力学的规律，风荷载受到风向、风压不均匀系统、导线布置等经验值干扰较大。可以创建静荷载平衡方程，覆冰荷载=拉力传感器测得总荷载-（导线自重荷载+风荷载），覆冰荷载/垂直档距=单位长度覆冰荷载。该模型的总荷载与水平方向的风荷载不符合力学规律，风荷载也会干扰到覆冰结算结果，在覆冰严重的条件下实际线长跟垂直档距差距大，导致单位线长的覆冰荷载计算结果偏大。

结合风偏平面与垂直平面的静力学探讨，在风偏平面当中创建竖直方向上的静力平衡方程，方程求解之后得到单位线长的覆冰荷载，进一步得到等效覆冰厚度。科学的称重法导线等效覆冰厚度计算流程如图2。在图2当中，第一步在迭代过程当中让导线长度不受覆冰厚度影响而受风偏影响，得到的结果代入到下一步迭代中，最后收敛在某一数值左右，该数值就是等效覆冰厚度。

图2 输电线路等效覆冰厚度计算流程图

5.3 模拟导线法

装设与路线导线材质相同、规格相同的模拟导线，采用量测模拟导线的厚度和称重的方式来明确覆冰水平，此种方式适用于外观冰站内的量测导线覆冰状况，依托长时间积累的监测信息来探究线路的覆冰机理。为了让网络监测具有和现实路线相同的气候状况，可在供电杆塔上挂上模拟导线进行智能量测，从而核算出改杆塔真正的冰厚。

6 结语

总之，国内的电力系统受气候、地质等诸多要素的影响，难以有效监测线路状况，特别是难以监测线路覆冰状况，其始终是国内电力公司发展的制约要素。运用科学的在线监测方法，能够让此问题得到很好的解决。电力从业者依托在线监测技术，可以全面掌握供电线路的实际状况，能够全面把控供电线路的冰厚，之后确定科学的处理计划，全面满足电力体系对供电路线即时情况监测的需要，大幅提升了供电的稳定性与可靠性。

[1]李立縱，阳 林，郝艳捧.架空输电线路覆冰在线监测技术评述[J].电网技术，2012（2）.

[2]李成榕，吕玉珍，崔 翔，等．冰雪灾害条件下我国电网安全运行面临的问题[J]．电网技术，2008（4）.

[3]刘春城，刘 伎.输电线路导线覆冰机理及雨化覆冰模型[J].高电压技术，2011（1）.

TM75

A

2095-2066（2016）36-0068-02

2016-12-11

胡光耀（1987-），男，本科，主要从事输电线路运维检修工作。