特高压输电线路状态监测技术的应用分析

2021-11-30董浩声

魅力中国 2021年29期

董浩声

（国网安徽电力有限公司检修分公司±1100kV 古泉换流站，安徽宣城 242074）

一、特高压输电线路状态监测技术分析

特高压输电线路状态监测技术是一项新的技术，它主要包括以下内容：为避免特高压输电线路遭受生物、气候等因素的破坏，采用相应的监测设备和系统对其周围环境进行监测；为避免特高压输电线路遭受生物、气候等因素的破坏，采用相应的监测设备和系统对其周围环境进行监测；为避免特高压输电线路受到生物、气候等因素的破坏，采用相应的监测设备和系统对特高压输电线路进行监测；为防止特高压输电线路发生意外事故，采用相应的监测设备对特高压输电线路进行监测；为保证电力系统的稳定，采用相应的监测设备对特高压输电线路进行监测；绝缘子监测，由于绝缘子绝缘力不足，极易发生跳闸故障，影响供电的可靠性，采用相应的监测技术可及时判断绝缘子有无附加污秽，从而保证供电的稳定。所以在特高压输电线路状态监测技术中，工作人员可以通过对周围环境的监控、对雷击的监控和对雷击的监控等措施，确保供电系统的安全稳定运行。因此特高压输电线路状态监测技术的运行主要涵盖在以下几方面：①对周边环境的监测，②雷击监测，在特高压输电线路状态监测技术中，减少极端天气对特高压输电线路的影响，保证电力系统的正常运行；③绝缘子监测，绝缘子的绝缘能力不够，容易导致跳闸故障，影响供电的可靠性，因此在特高压输电线路状态监测技术中，判断绝缘子是否附带污秽，从而进行及时的维护和更换，保证供电的稳定。因此在特高压输电线路状态监测技术中，工作人员可以通过监测周边环境、监测雷击、监测雷击等措施来保证供电系统安全稳定的运行。

二、电力系统输电线路实时监测技术的改进措施

（一）风害与舞动监测

舞动是导线在风力作用下产生的大幅度摆动现象,极容易导致线路跳闸。目前主要基于DOFS 的舞动监测技术为POTDR 技术。陆飙等学者利用POTDR 技术,通过光缆内散射信号沿空间分布的偏振态拟合的方法实现了舞动频率和摆幅的定量测量,监测得到的信号通过频谱分析实现了线缆风舞的在线监测,但POTDR 技术的难以实现多点测量,监测范围有限,可能引起误判。

（二）监测数据交换设计

输电线路在线监测管理平台监测数据交换功能是实现与其他系统间的信息交换,其他系统包括六个子系统。各子系统对于监测预警数据信息均采用推送方式,将其传输至输电在线状态监测系统,而该在线监测管理系统具有信息监测功能及预警功能。在线监测管理平台系统通过对其他子系统的数据库、文件、WebService 接口进行访问来获取有效数据,并向访问的子系统推送有关雷电定位、污秽监测、覆冰监测、防汛监测、气象监测子系统可通过接口向输变电设备状态监测系统推送输电线路状态预警信息。监测平台和各子系统之间信息数据的交互都采用文本和XML 格式传输。

（三）做好对输电线路的在线监测工作

现阶段我国电力企业为了实现对输电线路运行情况的监控管理,很多都应用了触电线路在线监控系统。该系统通常由监控中心软件、现场多功能监测基站与3G 无线通信视频监控系统这3 个部分构成。通过触电线路在线监测系统,能够实现对输电线路的可视化管理、安全预警管理以及辅助决策等职能,有效地为输电线路的维护与管理提供相应的可靠数据,保证输电线路等电力设备的状态稳定性。通过在线监控系统,还能够实现对线路区域内的空气污染颗粒密度、绝缘子表面污秽程度、雷击密度强度和风雪气候等实现及时的掌握,有效地减少输电线路故障的发生,提高输电线路的绝缘性能,做好各项工作的预防措施。不仅如此,在线监控系统还能第一时间了解地下输电线路的还流、局放和温度等数据实现实时监测,保证电缆隧道的正常运行,有效地实现对输电线路载流密度的调整与控制,减少安全事故的发生。最后,通过实时的在线监测系统,还能够对输电线路通道上的故障问题和区域内的灾害情况,实现准确的定位与处理。

（四）气象环境的实时监测

气象参数监测系统的风向、温度和湿度必须安装在被监测线路的杆塔上，以便及时将气象参数传至数据中心，便于工作人员分析影响线路运行的自然因素，找出解决方案。在气象环境在线实时监测方面，最重要的是覆冰在线实时监测，这种监测技术可以在恶劣天气条件下监测输电线路和变电站绝缘子的覆冰情况。利用监测分析的精确方法和数据模型，对监测数据进行分析，可以对即将到来的冰雪灾害线路进行预报，从而向有关部门发出预警信号。覆冰监测技术，能防止发生断线、冰闪、倒塔和舞动等灾害性事故，其工作原理主要是：监测导线倾斜角度和弧垂等参数，结合参数分析输电线路的状况，计算覆冰后的载重、覆冰厚度和重量等参数，为覆冰危险等级的判断提供依据。针对输电线路拉力的实际情况，对覆冰情况和线路受力状况进行监测。通过对数据的分析，将数据反馈给监测中心，预测输电线路的结冰情况，并给出结冰警报。

（五）线路视频在线监测技术

线路视频在线监测技术与其说是为了维护线路的安全,不如说是为了维护人们的安全。社会在不断进步和发展,与此同时,人们的用电需求也在日益增高,为了满足人们生产生活的需求,输电线路不再远离大众的视野,它渐渐出现在城市中,但高压电的周围易发生触电事故,所以,要对它周围进行监控,防止发生危险。此外,为了保持企业形象,也要在线路周围进行视频监控,这既是给公众的承诺,也是对企业利益的保护。基于以上原因,在城市,尤其是人口相对密集的地方,设置视频监控是很有必要的。线路视频监控大致可由监控子站、监控总站和企业相关负责人三部分组成。监测子站相当于神经元的树突,接收四面八方的信息,了解各处的情况,同时彼此之间互不干扰,最终它们将信息统一传至神经元,也就是监测总站,在这里,信息会有一个基础的汇总,但真正起决定作用的还是最高级的中枢系统。相关负责人要掌握各处实时的动态,对任何部分都不能马虎,一旦有情况发生,都要雷厉风行地采取措施,保证城市电路运行的稳定。

（六）弧垂与断股监测

利用BOTDR 技术实现了分布式光纤的弧垂测量,根据输电线路的架空线状态方程可知,只需得到输电线路所处环境的温度变化,就可以得到其弧垂变化量,而正常情况下,分布式光纤具有冗余长度,不会产生应变,所以BOTDR 的频移仅仅于温度有关,试验结果表明BOTDR 计算得到的线路弧垂的误差小于2%。一种利用BOTDR 监测导线断股的技术,在假设外界温度不变的情况下,通过监测OPGW 的应变量进而计算其应力分布,通过理论分析与实验可以得到,由于光纤余长的关系,在断股数低于3 时,测得的布里渊频率变化较小,在断股数大于3 时,可以很好的监测OPGW 的断股状态。比如它的样本较少,最终结论可能并不全面,还有如何让机器的监测更加贴近人工测量的结果,如何让它的监测更加全面智能,这些都是工作人员需要不断探索的问题。

三、输电线路带电检测技术

（一）紫外检测

紫外检测技术利用紫外成像仪接收电晕放电产生的紫外线信号，经处理后成像并与可见光图像叠加，达到确定电晕的位置和强度的目的。检测仪器与被检测对象没有电气接触，紫外检测设备灵敏度高，性能稳定，能有效检测线路电晕放电情况，为输电线路状态检测提供了一种先进手段。紫外成像对于一些外部有电晕和放电的缺陷较为敏感，如导线外部损伤、断股、散股等故障易检测；在一定程度上能够反映一些绝缘子缺陷，如复合绝缘子的护套损伤、电蚀，在雨后或潮湿天气中能观测到，在干燥天气中不明显；对于零值绝缘子的测量判则敏感性较弱。目前，正在开展该检测技术的相关应用研究，使用它观测各种电力设备的故障状态，积累运行经验，方便使用。

应用紫外成像法，能够比较迅速、形象、直观地显示出线路的一些运行状态信息，以及较明确给出故障的属性、部位和严重程度，无需另备辅助信号源和各种检测装置，使得该检测方法手段单一、操作方便，与传统人工徒步观测和登杆塔检测方法相比，大大提高了检测效率，同时不受地理环境条件的限制。建议特高压交流输电线路运行中开展紫外成像技术的应用研究。

（二）红外检测

电气设备存在外部或内部故障时，往往伴随着不正常的发热或温度分布异常。红外检测通过探测设备表面的红外辐射信号获得设备的热状态特征，从而对设备有无故障、故障属性、存在位置和严重程度进行判别。

红外检测技术具有远距离、不接触、不解体、安全可靠、准确高效地发现设备热缺陷的优点，它既可检测出各种类型的设备外部接触性过热故障，又能比较有效地检测出设备内部导流回路的缺陷和绝缘故障，因而方便有效，并可将故障消除在萌芽状态。

红外检测装置有红外测温仪、红外热电视和红外热像仪等。应用时，可根据实际情况合理选用红外测温仪和红外热像仪，对输电线路的关键设备和设备的关键部位定期进行红外检测，建立红外测温数据库(含温升、相对温差等)和红外热像图谱库，并定期做出技术报告并分析，以判断设备是否正常。红外检测技术在超高压系统的应用较为普遍，已有成熟经验，建议在特高压交流试验示范工程的运行中应用。

（三）超声波检测

超声波检测法可用来检测复合绝缘子芯棒裂纹。超声波检测的实现是基于超声波从一种介质进入另一种介质的传播过程中会在两介质的交界面发生反射、折射和模式交换的原理，超声波发生器发射始脉冲进入绝缘子介质，绝缘子有裂纹时，即在时间轴上出现该裂纹的发射波，根据时间轴上缺陷波的大小和位置即可判断绝缘子中的缺陷情况。用超声波检测复合绝缘子机械缺陷时具有操作简单、安全可靠、抗干扰能力强等优点；但由于其存在耦合、衰减及超声波换能器性能问题，在远距离遥测上目前尚未有重大突破，不适合现场检测，主要用于企业生产在线检测以及实验室鉴定。