输电线路在线监测技术改优的研究与应用

丘文彪，傅荣宗

（广东电网有限责任公司梅州供电局，广东 梅州 514021）

0 引 言

在输电线路的运行管理中，对线路设备进行检修是保证电网安全运行的必要手段。而输电线路在线监测是为了避免对线路设备过度检修常用的技术手段，在提高电网运行可靠性和降低经济损失方面表现出了较好的效果[1]。随着电网的不断改善，输电线路在线监测技术也需要随之完善，以满足更多的实际需求。因此，针对输电线路在线监测技术的改优研究一直在继续。除了对原有输电线路绝缘子污秽在线监测系统、输电线路氧化锌避雷器在线监测系统等进行研究以外，更多是对防外力破外、故障定位等进行探讨和研究。

1 防外力破坏

1.1 技术背景

近年来，我国社会经济的发展推动了各类基础工程建设。类似于工业园区建设、高速高铁等施工迁改，在输电线路线行保护区内的野蛮施工会给输电线路安全运行造成破坏性影响，甚至威胁电网的安全运行和施工人员的人身安全。因此，研究输电线路防外力破坏的在线监测技术尤为重要。

1.2 技术方案

在输电线路线行保护区内的施工、开挖、堆取土、采石和工程爆破等情况，都是导致输电线路外力破坏的因素。面对越来越多的外力破坏隐患，当前防外力破坏技术已无法满足对线路安全运行防患未然的保障需求。因此，在输电线路防外力破坏电路结构设计方面进行了更多的优化工作，相关技术通过前端测量终端、本地报警装置、后端显示和预警平台等设备的全面防护，强化输电线路的防外力破坏功能。在输电线路防外力破坏技术设计中，由供电模块、测试模块构成的前端测量终端用于检测被测目标的距离，同时将检测到的相关信息转换为无线电信号发送到报警装置。其中，供电模块包括两个部分，太阳能板和蓄电池。供电模块、红外测试模块、GSM通信组件彼此相连。其中，供电模块与测试模块的连接很紧密，供电模块的太阳能板安装在测试模块的上方[2]。由GPRS模块、发射天线ANT3构成的本地报警装置设置通过单片机U2串口进行连接，主要功能是对天线ANT4发射的数据进行接收，再将接收到的数据输送到CPU第一输入端。

1.3 效果预期

为保证输电线路防外力破坏功能的加强，相关技术对距离检测和自动预警进行了分开部署，目的是控制前端测量终端的体积和重量，同时减轻其功耗，使前端测量终端的结构更合理，可以自由选择固定或移动的安装方式，同时达到更优化的预警效果。

2 故障定位

2.1 技术背景

故障定位是利用沿输电线路安装的故障指示器对线路中具有故障特征的电流进行感知，并将相关信号进行显示技术。以往对输电线路沿线故障定位，更多是靠运维人员的运维经验进行人工检查，既消耗了大量人力，也非常耗时。故障定位技术的开发能在输电线路发生故障时快速查找故障点，对于保障输电线路的正常运行具有重要意义。

2.2 技术方案

故障定位技术的实现，采用了无线报警方式，结合了自动化、智能化技术和可视化数据终端，将线路故障定位信息和周边情况用最快的速度以直观的形式显示出来。

2.3 效果预期

相关技术是由单片机和若干集成电路芯片组成的微系统，使故障定位技术仅利用简单工艺即可完成总体结构的紧凑性故障定位设计，同时增强了故障定位时的抗干扰能力、自动化程度。另外，可视化数据终端对输电线路故障信息和周边信息的直观显示，使得故障定位的效果更为突出。

3 山火监测

3.1 技术背景

山火是造成山区输电线路故障的主要原因之一。近年来，由于工业、旅游开发的不断深入，山火事故频发，给电网的正常运行带来了严重影响。通过人工手段和直升机巡视，已无法满足对不断扩大规模的电网进行实时性巡查的需求，且对山火进行监测的及时性和准确性难以达到当前电网的检测要求。

3.2 技术方案

在输电线路在线监测技术的优化中，相关设计采取较为先进的温度控制电路技术。该技术通过监控输电线路沿线热敏电阻温度的变化，对监控获取的数据进行电阻控制比例运算，由此得到电路的输入电压，最终获得实际的电压差，并以此对输出控制单限比较器形成影响，再由二极管和晶体管将信号传递到电路报警电路，点亮报警指示灯。

3.3 效果预期

输电线路在线监测技术中的山火监测优化，采用简单的结构设计，使用的元件也较为常用，成本低廉。它能更好地实时监控山火灾情，不仅提高了相关监测工作的及时性和准确性，还节约了大量人力成本。

4 气象监测

4.1 技术背景

在遭遇恶劣天气引发的自然灾害时，输电线路常常会受灾害影响无法正常运行，进而引发大面积停电事故。利用磁场检测技术对塔杆周围的磁场情况进行监控，通过掌握实时的碰场数据，可以实时掌控设备的运行情况，对于提高塔杆和相关设备的安全性具有重要意义。

4.2 技术方案

相关监测技术采用具备接收气象传感器、磁场检测仪的测量检测板，对杆塔周围的气象情况进行实时监测。这些数据被通信模块输送到远端控制中心，并生成数据变化的直观图像，得到气象参数变化曲线，再根据一定的函数关系对天气趋势进行预测。

气象监测设备的壳体侧面设置有与其垂直的第一、第二连接杆，两根连接杆处于同一水平面，第一连接杆的一端固定安装在检测板的壳体上。与此同时，设备中还有一对活塞杆相对的第一水平液压缸和第二水平液压缸，第三水平液压缸安装固定于第一竖直液压缸的活塞杆上，而第四水平液压缸则固定于第二竖直液压缸的活塞杆上，以此类推，可以确定第三水平液压缸和第四水平液压缸的安装位置。同时，第一弧形夹板安装于第一水平液压缸的活塞杆上，第二弧形夹板安装固定于第二水平液压缸的活塞杆上，以此类推，可以确定第三弧形夹板和第四弧形夹板的安装位置。弧形夹板的弧面在安装时统一朝向塔杆。另外，设备还配有检测板、控制模块、磁场检测仪、气象传感器、数据通信模块、顶端安装太阳能供电板、气象传感器、

温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器、降雨量传感器以及气压传感器等部件[3]。

4.3 效果预期

相关设计可以使工作人员带着检测板在塔杆上自由活动，安装、维修、检测等相关操作也更为简单，对于输电线路杆塔周围气象数据和磁场情况信息的收集力度更强，数据的准确性更高，有效控制了传统预测手段对气象情况预测不准的问题，减少了因此类情况对输电线路造成的不良影响，同时具备结构简洁紧凑、制造成本低廉和使用简便等优点。

5 其他监测

随着输电线路在线监测技术的不断完善，相关技术针对不同情况采取的技术更为细化，如针对恶劣极端天气的输电线路覆冰监测技术、针对空气动力不稳定的在线舞动监测技术、针对地基不均匀沉降导致输电线路杆塔倾斜的监测技术等[4]。

覆冰在线监测技术是采用科学的统计数据方法提前预测冰害事故，并向控制中心报警，从而预防事故给电网正常运行带来的影响。输电线路在线舞动监测技术，是为了预防因自然环境中风力作用不均匀，使电线在低频率大振幅振动现象影响下产生磨损、跳闸、短路和断线问题发生的技术。该技术根据监测设备的测量数据，对各种参数进行分析，判断事故发生的可能性，从而向控制中心发送警报。地质条件不稳定或矿山开采等原因形成的地基沉降问题，是引发电线杆塔倾斜的重要原因，不仅会威胁整条线路的正常运行，还存在人员伤亡的危险。针对这一情况，在输电线路塔基安装太阳能供电的实时监测设备，实时保持对电线杆塔倾斜问题的监控，可以及时发现、解决此类问题。

6 结 论

输电线路在线监测技术是伴随着电力网络诞生的重要技术，对于保障电力系统的正常运行具有重要意义。以往相关技术主要采取的人工操作手段，随着科学技术的快速发展，输电线路在线监测技术的自动化、智能化程度越来越高，成为输电网运维管理的必然手段和未来趋势。不可否认，相关技术还存在诸多不足，需要结合不断变化的电网系统进行进一步完善，使其中存在的技术应用缺陷如防外力破坏、故障定位、山火监测、气象监测等得到有效弥补，在不断改良中得到优化，从而促进电网运行更具可靠性和安全性。