输电线路振动智能监测系统的研究与应用

李文

摘 要 针对近期系统内发生的多起导地线断线事故事件，本文提出了一种大档距输电线路微风振动智能监测系统，通对输电线路导地线实时监测，掌握运行线路微风振动状态信息、气象条件，方便运维单位及时发现和消除缺陷隐患，同时通过积累的数据资料，为输电线路设计提供辅助。

关键词 导地线断线 在线监测 数据积累

中图分类号：TM726 文献标识码：A

0前言

输电网络覆盖广阔地理复杂，由于处于风、雨、雾、冰、雪、冰雹、雷电等大气环境的影响，同时还受到洪水、山体滑坡、泥石流等自然灾害的危害，所以架空送电线路经常发生超过允许幅值的振动，往往导致某些线路部件的疲劳损坏，如导地线的疲劳断股，金具、间隔棒及杆塔构件的疲劳损坏或磨损等，其中导线疲劳断股是架空送电线路普遍发生的问题，严重时需要将全线路更换为新导线。目前几乎所有的高压送电线路都受到振动的影响，尤其在线路大档距上，因具有档距大、悬挂点高等特点，使风输给导地线的振动能量大大增加，导地线振动强度远较普通档距严重。一旦发生疲劳断股，将给电网安全运行带来严重危害，通常仅换线工程本身的直接损失可高达数百万元。针对这一问题，本文提出了一种大档距输电线路微风振动智能监测系统，通对输电线路导地线实时监测，掌握运行线路微风振动状态信息、气象条件，方便运维单位及时发现和消除缺陷隐患，同时通过积累的数据资料，为输电线路设计提供辅助。

1工作原理

1.1原理

一套输电线路微风振动在线监测系统设备由若干台振动采集单元（LVM-50型）、一套微气象环境观测装置（WEM）和一台线路监测子站（WSNB型）组成。

微风振动监测仪采用的“弯曲振幅法”对导线微风振动进行测量，测量的是叠加在导线运动上的小幅度、高频率的振动，是基于两点的相对振幅，测取导地线夹头出口89mm处导地线相对于线夹的动弯振幅，以此值大小来计算导地线在线夹出口处的动弯应变，符合国内外相关标准，并且能够预测导线疲劳寿命。

振动测量原理示意图如下：

输电线路微风振动在线监测系统使用微风振动监测仪，能够实时自动采集导地线微风振动信号，通过通信网络，将振动信号传输到后端数据处理系统，进行振动分析、预测导线疲劳寿命，为线路运行提供参考的系统。

1.2供电方式

导线振动采集单元LVM-50型采用高能锂电池方式供电。

线路监测子站和气象环境监测装置采用太阳能+蓄电池方式供电。

1.3系统功能

（1）数据采集：能采集导地线动弯应变，进行相应存储，并将测量结果通过通信网络传输到状态监测代理装置或状态监测系统；具备自动采集功能，按设定时间间隔自动采集导线动弯应变，最小采集间隔宜大于5分钟，每次采样点数不小于128点；具备受控采集功能，能响应远程指令，按设置采集方式、自动采集时间、采集时间间隔、采集点数启动采集；对线上微风振动监测仪，宜具备电源电压、工作温度采集功能；具备网络授时功能。应能够接收状态监测代理装置或状态监测系统的对时命令，每天对时一次，对时误差应不超过5s。单元时钟24h内走时误差应小于1s。

（2）数据处理与判别：具备数据合理性检查分析功能，对采集数据进行预处理，自动识别并剔除干扰数据；具备对原始采集量的一次计算功能，得出能直观反映微風振动水平的弯曲振幅数据。

（3）数据存储：能存储至少30天以上弯曲振幅状态量数据。

（4）数据输出信息：导地线弯曲振幅、微风振动频率、微风振动数组信号、电源电压、工作温度、报警信号、装置心跳包、应答信息、通信连接状态。

（5）通信功能：满足架空输电线路智能监测装置通用技术规范通信接口部分要求。

（6）硬件与软件管理：具备对装置自身工作状态包括采集、存储、处理、通信等的管理与自检测功能，当判断装置出现运行故障时，能启动相应措施恢复装置的正常运行状态。

（7）远程更新、配置与调试：具备身份认证、远程更新程序的功能，具备完善的更新机制与方式；具备按远程指令修改采集频率、采样时间间隔、IP地址、端口号等参数的能力；具备动态响应远程时间查询/设置、数据请求、重启等指令的能力；应能按远程指令进入远程调试模式，并输出相关调试信息。

1.4数据传输与通讯方式

导线振动采集单元和气象环境监测装置到状态监测系统采用GSM /GPRS公网双通道进行数据传输。

由数据分析知导线微风振动数据正常，动弯应变维持在20-50 之间，频率范围维持在30Hz到100Hz之间，1月份频率很高，易发生微风振动现象，此监测点的动弯应变数据值没有超过大跨越地线的动弯应变许用值。

2结论

输电线路微风振动在线监测系统的投运，可实现输电线路导地线振动情况的实时监测，有助于线路运维单位实时掌握运行线路微风振动状态信息、气象条件，从而及时发现和消除缺陷隐患，节约了人工巡视成本，间接提高了工作效率、降低了作业风险；另一方面，随着线路振动数据资料的积累，对日后数据分析甚至是线路参数设计的更新完善提供了可能。

参考文献

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