王 磊，于在明，趙 玲

(1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006;2.中電投國際礦業(yè)投資有限公司，北京 100044)

狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)輸電圖像預(yù)置位分析

王 磊1，于在明1，趙 玲2

(1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006;2.中電投國際礦業(yè)投資有限公司，北京 100044)

總結(jié)了目前遼寧狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)輸電圖像預(yù)置位設(shè)置存在的問題，通過深入分析輸電線路故障產(chǎn)生原因，確定輸電線路容易出現(xiàn)故障的部位，為輸電圖像監(jiān)測預(yù)置位的設(shè)置提供理論依據(jù)，最終對圖像方位進(jìn)行調(diào)整。

狀態(tài)監(jiān)測;輸電圖像;預(yù)置位

目前電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中，變壓器油色譜技術(shù)應(yīng)用開展較多［1-2］，輸電設(shè)備狀態(tài)檢測最近幾年才發(fā)展起來。輸電線路圖像監(jiān)測是狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)非常重要的環(huán)節(jié)，通過狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)圖像/視頻模塊實現(xiàn)對輸電桿塔與線路的實時監(jiān)測，能夠直觀反映桿塔、導(dǎo)線、絕緣子、金具、基礎(chǔ)等情況。

隨著輸電線路主架網(wǎng)的完善，為國民經(jīng)濟提供可靠電能的任務(wù)日趨重要，如何經(jīng)濟高效維護(hù)輸電線路安全成為國網(wǎng)公司的主要任務(wù)。目前針對圖像監(jiān)測研究主要集中在監(jiān)測方法的改進(jìn)［3-5］，而對圖像監(jiān)測方位研究較少，由于圖像監(jiān)測能夠?qū)旊娋€路情況進(jìn)行監(jiān)視，控制和預(yù)防線路缺陷對供電可靠性的影響。因此，輸電線路狀態(tài)監(jiān)測攝像頭的預(yù)置方位需要仔細(xì)考量，要充分發(fā)揮在線監(jiān)測的作用。

1 輸電線路圖像監(jiān)測存在的問題

目前遼寧省輸電線路統(tǒng)一采用XZ100503R型狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)圖像攝像頭有9個預(yù)置位，能夠?qū)λ?～360°、垂直0～-90°任意角度進(jìn)行拍攝，目前輸電線路在線監(jiān)測并未用到9個預(yù)置位，通常是由廠家自行設(shè)定4～6個方位，由于沒有具體規(guī)范，攝像頭方位設(shè)定比較隨意，部分返回圖片沒有任何利用價值。如圖1所示，圖片整體模糊、攝像方位不清楚，導(dǎo)線細(xì)節(jié)缺失，此類圖像不但沒有起到應(yīng)有的在線監(jiān)測作用，而且還浪費寶貴的傳輸帶寬，因此需要制定嚴(yán)格的輸電線路在線監(jiān)測方案，保證輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的有效性。

圖1 返回圖像細(xì)節(jié)缺失

2 輸電線路故障產(chǎn)生原因

根據(jù)2007年國家電網(wǎng)公司輸電專業(yè)總結(jié)統(tǒng)計，全國110(66)kV及以上線路共發(fā)生跳閘3 745次，跳閘原因占比排序為雷擊占44.1%、覆冰舞動占17.9%、外力破壞占17.0%、鳥害占6.2%、風(fēng)偏占4.5%、污閃占2.9%及其他7.4%［6］(如圖2 所示)。

2.1 雷擊

遼寧在入夏后，雷雨天氣頻繁，線路遭受雷擊是引發(fā)線路跳閘主要原因，如何在區(qū)域發(fā)生雷雨天氣后進(jìn)行觀測預(yù)防缺陷發(fā)生十分關(guān)鍵。雷擊缺陷通常發(fā)生在絕緣子上，由于地面巡視很難發(fā)現(xiàn)絕緣子缺陷，在接地連接良好情況下，一般不會在地面部分留下痕跡，因此在線圖像監(jiān)測十分必要。

普通瓷質(zhì)絕緣子雷擊故障表現(xiàn)形式多為爬弧，發(fā)生概率大、次數(shù)多。圖像監(jiān)測多為絕緣子釉面燒傷損壞，如圖3所示。如果絕緣子串中有劣質(zhì)或零值絕緣子、鋼帽和鐵腳的膠合物中存在氣泡或裂紋，當(dāng)遭受雷擊時，在強電流熱效應(yīng)作用下，內(nèi)部急劇膨脹，造成剛帽炸裂，形成掉串。

圖3 瓷質(zhì)絕緣子閃絡(luò)痕跡

復(fù)合絕緣子故障表現(xiàn)形式也多為爬弧，被電弧灼燒后，其表面會有白粉 (氫氧化鋁)析出，或在均壓環(huán)留下放電痕跡 (如圖4、圖5所示)。玻璃絕緣子故障表現(xiàn)形式也多為爬弧，被電弧燒傷痕跡一般不明顯，玻璃絕緣子被雷擊后出現(xiàn)最多的是自爆 (如圖6所示)。

圖4 復(fù)合絕緣子表面燒傷痕跡

2.2 覆冰舞動

覆冰舞動多發(fā)生在初春季節(jié)，導(dǎo)線由于偏心覆冰改變了導(dǎo)線的空氣動力學(xué)特性，在風(fēng)的激勵下，發(fā)生了導(dǎo)線舞動。舞動產(chǎn)生巨大的沖擊力，使絕緣子串、連接金具、桿塔受到劇烈沖擊，出現(xiàn)桿塔螺栓松動、導(dǎo)線和金具疲勞、絕緣子碰撞破損等設(shè)備損壞，危害巨大。

圖5 復(fù)合絕緣子均壓環(huán)燒傷痕跡

圖6 玻璃絕緣子自爆

遼寧覆冰舞動多發(fā)生在2～3月，氣溫在-6～-4℃。故障出現(xiàn)時，多為雨夾雪或雨凇天氣，如出現(xiàn)此類天氣，需要對該區(qū)域線路進(jìn)行重點監(jiān)視，觀察金具、導(dǎo)線、絕緣子覆冰情況及損壞情況，有問題及時上報。圖7、圖8為導(dǎo)線與絕緣子覆冰情況。

圖7 導(dǎo)線覆冰

圖8 絕緣子覆冰

2.3 外力破壞

隨著經(jīng)濟發(fā)展，線路遭到外力破壞呈上升趨勢 發(fā)生概率較隨機 線路故障跳閘主要原因如下。

a. 大型施工機械 (吊車、翻斗車)碰觸導(dǎo)線。在線路附近有施工作業(yè)段造成跳閘事故和隱患呈上升趨勢。

b. 春、秋季節(jié)在輸電線路附近放風(fēng)箏，風(fēng)箏線纏繞導(dǎo)線。

c. 在輸電線路下焚燒麥稈，釋放高溫?zé)龜鄺U塔地拉線引起導(dǎo)線短路，線路跳閘。

d. 線路桿塔塔材被盜 (如圖9所示)。

圖9 塔材被盜

e. 線路保護(hù)區(qū)內(nèi)違章植樹造成線路與樹木距離過近 (如圖10所示)。

圖10 線路與樹木距離過近

f. 導(dǎo)線上有鋁箔線、膠質(zhì)線、塑料帶等纏繞物 (如圖11所示)。

圖11 導(dǎo)線上有懸掛物

根據(jù)外力破壞原因分析，在圖像觀測中需要注意以下情況。

a. 對線路附近通道要有監(jiān)測，關(guān)注桿塔附近工地活動情況，注意吊車吊臂與導(dǎo)線的距離，注意翻斗車停靠地點與導(dǎo)線垂直距離，注意通道內(nèi)樹木是否距離導(dǎo)線過近 春 秋季節(jié)觀測是否存在焚燒秸稈情況。

b. 桿塔塔體、基礎(chǔ)要有監(jiān)測，觀察是否存在偷盜，造成塔材缺失及是否存在焚燒秸稈情況。

c. 導(dǎo)線需要進(jìn)行觀測，查看是否存在懸掛物。

2.4 鳥害

近年來，鳥類引發(fā)線路跳閘次數(shù)逐漸增多，多發(fā)生在春夏之交和夏季鳥類孵卵季節(jié)，大多數(shù)為鳥巢和鳥屎造成。

因此，在鳥類孵化季節(jié)要對桿塔塔體進(jìn)行觀測，防止出現(xiàn)鳥巢。觀測絕緣子、金具上是否有鳥屎造成爬電現(xiàn)象。圖12、圖13為巡視發(fā)現(xiàn)桿塔上有鳥巢與鳥屎。

圖12 桿塔上鳥巢

圖13 桿塔上鳥屎

2.5 污閃

污閃多發(fā)生在秋冬和初春季節(jié)的大霧、毛毛雨天氣。由于絕緣子表面聚集一定量的污穢物，在潮濕天氣下污穢物吸收水分受潮嚴(yán)重，造成絕緣降低，在絕緣子表面形成電流閃絡(luò)。

在秋冬和初春季節(jié)，對易發(fā)生大霧、毛毛雨天氣地區(qū)應(yīng)進(jìn)行重點觀測，絕緣子表面如有明顯爬電痕跡，應(yīng)進(jìn)行上報立即更換。

通過分析輸電線路故障產(chǎn)生原因可以看出，輸電線路缺陷容易出現(xiàn)在桿塔、導(dǎo)地線、絕緣子、金具、基礎(chǔ)及通道。因此，圖像監(jiān)測需要重點對這些部位進(jìn)行觀測，控制和預(yù)防線路缺陷對供電可靠性的影響。

3 輸電線路圖像攝像頭預(yù)置方位設(shè)置

圖14是輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝示意圖。輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)分為圖像/視頻監(jiān)測模塊、微氣象模塊、覆冰模塊、線溫模塊，這4個模塊為整體安裝。由于覆冰模塊需要計算導(dǎo)線拉力與荷載力，因此不能安裝在耐張與轉(zhuǎn)角塔上，正常在線監(jiān)測系統(tǒng)都是安裝在直線塔上，在桿塔頂部中心線的位置，根據(jù)直線塔特點，對9個預(yù)置位進(jìn)行設(shè)置，具體方案如下。

圖14 輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝示意圖

1號位:觀測桿塔塔體、基礎(chǔ)及桿塔附近通道情況，攝像頭垂直向下拍攝。重點觀測桿塔是否存在因偷盜造成缺件，注意拉線是否被盜、是否存在鳥巢、是否存在基礎(chǔ)保護(hù)帽被埋、基礎(chǔ)護(hù)基損壞、基礎(chǔ)回填土下沉及桿塔塔底是否存在農(nóng)民焚燒秸稈等問題。監(jiān)測方位如圖15所示。

圖15 1號位圖像示意圖

2號位:監(jiān)測桿塔出線方向?qū)Ь€、相鄰桿塔及通道情況。攝像頭對準(zhǔn)相鄰桿塔，桿塔整體、兩側(cè)導(dǎo)線及雙塔間通道全部在圖像中。觀察導(dǎo)線是否存在懸掛物 通道下及附近是否存在翻斗車 吊車作業(yè)及焚燒麥稈情況;相鄰桿塔是否出現(xiàn)傾斜，地基是否存在掩埋、下沉等問題，監(jiān)測方位如圖16所示。

圖16 2號位圖像示意圖

3號位:監(jiān)測桿塔進(jìn)線方向?qū)Ь€、相鄰桿塔及通道。規(guī)則與2號位相同。

4號位:桿塔左側(cè)絕緣子串整體照片包含鋼帽及均壓環(huán)。主要注意絕緣子串是否存在覆冰、閃絡(luò)、燒傷痕跡，絕緣子串是否存在傾斜、彎曲及上下串位情況，絕緣子串是否出現(xiàn)破損及自爆現(xiàn)象(玻璃)等。

5號位:桿塔右側(cè)絕緣子串整體照片，規(guī)則與4號位相同。

6號位:桿塔相近導(dǎo)線間隔棒細(xì)節(jié)圖。主要觀測是否間隔棒變形、跑位、脫離、直臂斷裂等情況。間隔棒斷裂、跑位如圖17所示。

圖17 間隔棒斷裂、跑位

7號位:桿塔相近導(dǎo)線防震錘圖片。防止其出現(xiàn)缺失、跑位等問題。防震錘跑位如圖18所示。

圖18 防震錘跑位

4 結(jié)束語

根據(jù)確定的輸電線路預(yù)置位調(diào)整方案，國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院設(shè)備狀態(tài)評價中心對遼寧省運行的27套輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后方便監(jiān)控人員對觀測部位迅速定位，并能及時發(fā)現(xiàn)輸電線路存在的問題，提升了狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)實用性，保證了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

［1］ 張秉俊.變壓器故障診斷綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)及應(yīng)用 ［J］.東北電力技術(shù)，2006，27(10):42-47.

［2］ 張皓陽，蔡志遠(yuǎn)，張軍陽.變壓器油中溶解氣體含量在線監(jiān)測技術(shù)綜述 ［J］.東北電力技術(shù)，2006，27(8):48-50.

［3］ 趙振兵，高 強，苑津莎，等.變電站電氣設(shè)備雙通道圖像在線監(jiān)測方案［J］.電力系統(tǒng)自動化，2008，10(32):76-79.

［4］ 孫奕學(xué)，宰志萍，王東山.超高壓輸電鐵塔運行圖像在線監(jiān)測［J］.江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2008，2(21):9-11.

［5］ 沈一鳴.10 kV輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)分析［J］.華電技術(shù)，2009，11(31):39-41.

［6］ 張宏志.500 kV輸電線路典型缺陷分析圖冊 ［M］.北京:中國電力出版社，2009.

Analysis and Adjustment of Transmission Image Presets in Condition Monitoring System

WANG Lei1，YU Zai-ming1，ZHAO Ling2
(1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China;2.CPI International Mining Investment Co.，Ltd.，Beijing 100044，China)

The paper describes and summarizes the problem image preset of transmission in Liaoning condition monitoring system.Through in-depth analysis of transmission line fault，the cause of the common faults about transmission line is determined，which provides a theoretical basis for the preset settings about images of transmission，the monitoring images are adjusted finally.

Condition monitoring;Transmission images;Presets

TM764

A

1004-7913(2014)02-0021-04

王 磊 (1982—)，男，博士，工程師，現(xiàn)主要從事生產(chǎn)管理系統(tǒng)高級應(yīng)用研發(fā)與管理工作。

2013-12-11)