特高压输电线路在线监测技术的应用刍议

王云龙

摘 要：随着我国电网的快速发展，超/特高压输电线路相继建设并投入运行，为 给 超/特高压输电线路带电作业开展提供技术支撑，结合交流750kV、1000kV 和直流±660kV、±800kV 输电线路特点，通过试验和理论计算，获取了带电作业关键技术参数，确定了作业人员安全防护原则，研制了大吨位绝缘提线工具和绝缘子更换卡具，并根据研究成果制定了超/特高压线路带电作业技术导则标准。现场应用的成功开展表明，超/特高压线路开展带电作业是安全、可行的。超/特高压输电交直流输电线路带电作业技术研究成果能有效指导带电作业的安全有序开展。

关键词：超/特高压输电线路;带电作业;技术参数;安全防护;工器具;标准制定;现场应用

我国带电作业技术经过近60a的研究及应用，已成为输配电线路检测、检修、改造的重要手段和方法，为电力系统的安全可靠运行和提高经济效益发挥了十分重要的作用。近10年来，随着750kV、1000kV交流输电线路和±660kV、±800kV直流输电线路的建设和投入运行，对带电作业技术提出了一系列新的研究课题。

1超/特高压输电线路的特点

①杆塔高、塔头尺寸大、导线分裂数多、绝缘子片数多、吨位大;②线路的运行电压高，带电体周围的电场强度高;③超/特高压输电线路长，沿线地理、气候环境复杂。由于超/特高压线路的输送容量大，因此开展带电检修以确保运行的可靠性十分重要[1-4]。本文研究的带电作业技术包括：①安全距离等关键技术参数。由于超/特高压线路的运行电压高，因此为满足带电作业人员的安全要求，需要研究带电作业的安全距离、组合间隙、绝缘工具的有效绝缘长度等关键技术参数;②作业人员安全防护。由于超/特高压线路的电场强度高，因此需要研制专用的屏蔽防护用具;③作业工器具。由于超/特高压线路的结构尺寸大，导线分裂数多，绝缘子串长、吨位大，因此需要研制配套的作业工器具，如荷载能力更大的提线工具、卡具等;④作业导则、标准及方法的研究。由于超/特高压输电线路带电作业的安全性要求高，因此本文根据作业的特点，研究提出超/特高压输电线路带电作业的技术导则、标准、方法与安全措施等。

2在线监测技术的数据传输接口和主站软件

目前数据传输接口使用种类较多， 可分为模拟传输（ 多路开关切换采集） 、串口传输（ RS232 和RS485） 、以太网、CAN总线、电话拨号、无线传输（ GPRS、短信） 等方式， 其中90%以上采用串口传输方式。主站软件一般配置简单的测试软件和数据管理软件， 基本上未配置专家系统诊断软件。目前在线监测数据传输方式较混乱， 极大地阻碍了在线监测技术的推广应用。故非常有必要对在线监测数据传输和转换进行标准化， 以为各种在线监测参数的集成化、系统化而构筑综合的在线监测系统准备条件。

3在线监测装置运行情况

对监测系统运行中发现的被监测主设备的缺陷统计表明， 变压器在线监测装置共发现缺陷或成功报警19次; 电容型设备监测装置发现1次; 开关类设备监测装置发现3次; 综合性监测装置发现 5 次;尤其是氧化锌避雷器总泄漏电流监测装置已成为氧化锌避雷器的标准附件之一， 在运行中发现了不少缺陷; 而變压器油色谱监测装置在发现和跟踪变压器内部缺陷方面成为较有效的手段。这些数据表明， 在线监测技术的应用为及早发现主设备缺陷和预防事故而起到了显著的作用。对监测装置本身的缺陷和故障统计表明， 传感和测量系统故障170次， 计算机系统故障 130 次， 通信接口故障116 次， 误报和漏报故障138次， 可见其故障台次不低， 误报和漏报次数不少， 尤其在通信接口以及主站计算机部分发生了很多问题， 影响了整个系统的可靠使用， 是在线监测系统使用的一个薄弱环节。这说明在线监测系统的应用尚需在产品选用和管理上狠下工夫。

4输电线路在线监测系统构成

输电线路在线监测技术主要分5个部分：网省公司监测中心、地市局监测中心、线路监测分机、通信网络、监测信息（具体监测系统总体框线路监测分机定时 -实时完成输电线路导线、地线、杆塔和绝缘子等设备状态信息的采集， 完成环境温度、湿度、风速、风向、雨量等环境信息的采集，通过全球移动通信系统（global system for mobile communicationsGSM）、通用分组无线业务（general packet radio service ， GPRS）、码分多址（code division multiple access， CDMA）以及第三代数字通信（3rd generation ， 3G）模块发送至地市局监测中心， 监测中心专家软件则利用各种修正理论模型、试验结果和现场运行结果来判断输电线路的运行状况，及时给出预报警信息，从而有效防止各类事故的发生。监测中心可对分机进行远程参数设置（如采样时间间隔、分机系统时间以及实时数据请求等）。各地市局的监测中心与省公司监测中心采用局域网（local area network ， LAN）方式组网， 省公司监测中心可以直接调用各地市局监测中心的导线、地线 、杆塔 、绝缘子及环境等采集信息。

5输电线路在线监测技术的发展状况

国外在20世纪90年代针对输电线路在线监测技术开展了系统研究，如澳大利亚红相公司开发的绝缘子泄漏电流在线监测系统。国内清华大学、西安交通大学、武汉大学、武汉高压研究所等科研单位陆续开展了输电在线监测技术的研究，并在2000年之后研发了具有完整功能的输电线路在线监测技术，其中， GSM的普及应用在很大程度上促进了该技术的迅速发展，有效解决了远距离数据传输问题。从事在线监测技术研发的厂家迅速增加，如西安金源电气有限公司、西安兴西科技有限公司等进行了绝缘子泄漏电流在线监测技术的研究，武汉高压研究所和中国电科院等单位研发了雷电定位系统在电力系统。2003 —2004年掀起了输电线路在线监测的小高潮。由于前期产品运行稳定性差、用户经验缺乏和无法为用户提供有效生产信息等原因，导致泄漏电流在线监测技术无法再进一步推广。 2005 年，西安金源电气等公司陆续开发了输电线路覆冰、导线舞动、线路防盗、图像监控、导线测温等在线监测技术，并逐步在电力系统推广应用 ， 取得了较理想的应用效果。2008年的南方冰灾事故证实了在线监测技术的必要性和紧迫性，也将促进在线监测技术的迅速发展。目前， 已经成熟或实际运行的在线监测技术有：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、导线温度及动态增容在线监测系统、 输电线路远程可视监控系统、 输电线路覆冰雪在线监测系统、 输电线路防盗报警监测系统、输电线路驱鸟装置。除了以上 8 种在线监测技术， 雷击定位、输电线路杆塔倾斜、导线微风振动等在线监测系统也逐步在电力系统中得到应用。

总结

经过数十年的研究和实践， 在线监测技术已呈快速发展趋势， 部分成熟产品正逐渐向电网设备推广和应用， 并涵盖了主要的电气设备。以氧化锌避雷器总泄漏监测仪为例， 它在使用中不但本身故障少， 而且发现了不少主设备缺陷， 为设备的安全运行发挥了积极作用。虽然变压器在线监测系统还存在着影响主设备运行的误报漏报现象， 运行单位都表示了反对意见， 但一些日益走向成熟的监测设备和产品（ 如油中溶解气体监测仪， 对电容量和介损的连续监测）对发现和跟踪故障起到了积极的作用， 运行单位均表示值得推广使用。

参考文献：

[ 1] 黄新波， 程荣贵， 王孝敬， 等.输电线路在线监测与故障诊断[ M].北京：中国电力出版社， 2017.

[ 2] 孙才新.输变电设备状态在线监测与诊断技术现状和前景[ J].中国电力， 2015， 38（2）：1-7.

[ 3] 黄树红， 李建兰.发电设备状态检修与诊断方法[ M].北京：中国电力出版社， 2018.