張成才

（河南國(guó)控租賃有限公司，河南鄭州 450000）

0 前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)得到了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，與此同時(shí)，輸電線(xiàn)路智能化設(shè)計(jì)已經(jīng)引起了相關(guān)部門(mén)的廣泛關(guān)注。電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，生產(chǎn)管理愈加復(fù)雜，但是我國(guó)當(dāng)前電力系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)和管理方式比較粗放，造成了不必要的資源浪費(fèi)，智能化輸電線(xiàn)路很好的解決了這一問(wèn)題，不斷具備完善的狀態(tài)檢測(cè)和評(píng)價(jià)技術(shù)手段，而且能夠?qū)崿F(xiàn)線(xiàn)路局部微氣象和走廊環(huán)境監(jiān)測(cè)，鞏固、提升電網(wǎng)的運(yùn)行管理水平[1]。筆者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，首先講述了智能化輸電線(xiàn)路的現(xiàn)狀，然后提出了輸電線(xiàn)路智能化設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和目標(biāo)，最后講述了輸電線(xiàn)路智能化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和參考價(jià)值。

1 智能化輸電線(xiàn)路現(xiàn)狀

輸電線(xiàn)路作為電力系統(tǒng)重要組成部分，不僅曝露在自然環(huán)境中，而且要受到機(jī)械負(fù)荷和電力負(fù)荷的影響，承受雷擊、洪水、滑坡和沉陷的影響，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)造成電力系統(tǒng)老化、疲勞，埋下安全隱患，所以加強(qiáng)輸電線(xiàn)路巡檢，通過(guò)巡檢掌握輸電線(xiàn)路運(yùn)行狀況，并且及時(shí)消除輸電線(xiàn)路缺陷，保證輸電線(xiàn)路的安全性和穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，我國(guó)電力系統(tǒng)智能化輸電線(xiàn)路已經(jīng)取得了不菲的成績(jī)，積極應(yīng)用高強(qiáng)度、耐熱、大截面導(dǎo)線(xiàn)，通過(guò)使用節(jié)能預(yù)絞絲金具，消除電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)，全面貫徹地質(zhì)遙感和同塔多回的“兩型三新”設(shè)計(jì)理念。輸電線(xiàn)路智能化設(shè)計(jì)融入“全壽命設(shè)計(jì)”觀念，進(jìn)行了防污閃、防風(fēng)偏、防雷擊設(shè)計(jì)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立智能化輸電線(xiàn)路管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)輸電線(xiàn)路的立體化、智能化控制[1]。但是還存在諸多不足之處，比如輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，抵御自然災(zāi)害的能力偏低，比如沿海抵御暴雨的能力較低，山區(qū)抵御覆冰能力較低。運(yùn)行管理方式相對(duì)粗放，線(xiàn)路巡視的準(zhǔn)確性和精確性難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，智能化輸電線(xiàn)路評(píng)估診斷系統(tǒng)技術(shù)手段不夠完善的，線(xiàn)路運(yùn)行狀態(tài)、氣象條件檢測(cè)不夠全面，而且受到通信技術(shù)的限制，自動(dòng)化、智能化、信息化和互動(dòng)化程度較低。

2 智能化輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)內(nèi)涵和目標(biāo)

輸電線(xiàn)路智能化設(shè)計(jì)應(yīng)該將電氣技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、通信技術(shù)和人工智能技術(shù)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)、分析、識(shí)別，并且建立信息化、自動(dòng)化管理。智能化輸電線(xiàn)路首先采用巡檢手段和在線(xiàn)檢測(cè)手段獲取線(xiàn)路運(yùn)行情況，建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)，并且進(jìn)行分析、評(píng)估和診斷，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行和管理提供相應(yīng)的應(yīng)對(duì)之策，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和互動(dòng)。

2.1 智能化和信息化

輸電線(xiàn)路的智能化和信息化指的是利用傳感器技術(shù)、遙感技術(shù)、通信技術(shù)和信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)輸電線(xiàn)路的狀態(tài)檢測(cè)，并且利用智能化技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行智能化控制，將采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和分析，建立共享平臺(tái)，并且作為基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，判斷電力系統(tǒng)輸電線(xiàn)路的運(yùn)行狀態(tài)。降低認(rèn)為因素帶來(lái)的漏檢或者錯(cuò)檢，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人員檢測(cè)，無(wú)需要安裝特別在意，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)定位、自動(dòng)定時(shí)，人員考勤自動(dòng)化，信息記錄規(guī)范化。

2.2 安全性和可靠性

電力系統(tǒng)輸電線(xiàn)路安全性和可靠性指的是輸電線(xiàn)路具有抵御極端惡劣情況的能力，對(duì)于外部打擊也具有一定的自愈能力。輸電線(xiàn)路能夠通過(guò)自我故障診斷、定位，及時(shí)準(zhǔn)確的找出故障地點(diǎn)，并且制定相應(yīng)的處理措施，減少輸電線(xiàn)路停電事故，保證供電的連續(xù)性和可靠性。通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢(xún)、分析、匯總和報(bào)表輸出，保證全過(guò)程高效監(jiān)管。智能化輸電線(xiàn)路采用分級(jí)代碼管理模式，進(jìn)行缺陷分級(jí)分類(lèi)管理模式，為用戶(hù)遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了極大的靈活性，同時(shí)也最大限度的提高了安全性和可靠性[2]。

2.3 經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性

提高電力系統(tǒng)輸電線(xiàn)路運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性主要是通過(guò)大量信息融合，評(píng)估電能運(yùn)行效率，通過(guò)調(diào)控、優(yōu)化輸電線(xiàn)路運(yùn)行方式，減少線(xiàn)路損耗，提升電網(wǎng)運(yùn)行效率和資產(chǎn)利用率，降低減少線(xiàn)路造價(jià)。智能化電力系統(tǒng)輸電線(xiàn)路提高了輸電容量，減少新建輸電線(xiàn)路，改善了生態(tài)環(huán)境，節(jié)約了土地資源和材料資源。由于采用自動(dòng)無(wú)人巡查模式，所以節(jié)約了人力資源的投入，有效提高故障診斷的可靠性，提高了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[2]。

3 智能化輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 輸電線(xiàn)路在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)

輸電線(xiàn)路在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)主要功能是采集和分析輸電線(xiàn)路鐵塔、導(dǎo)地線(xiàn)和絕緣子的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線(xiàn)路全方位、立體化監(jiān)控，主要包括輸電線(xiàn)路圖像視頻在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、微氣象在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、桿塔傾斜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、覆冰在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、絕緣子泄漏電流在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、導(dǎo)線(xiàn)金具溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、風(fēng)偏、舞動(dòng)、弧垂在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

輸電線(xiàn)路在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)包括兩部分：數(shù)據(jù)采集部分和數(shù)據(jù)分析處理部分，其中數(shù)據(jù)采集部分包括太陽(yáng)能供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)，采用高性能主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并且由太陽(yáng)能供電系統(tǒng)進(jìn)行供電，實(shí)現(xiàn)全天候供電作業(yè)。通過(guò)設(shè)定相關(guān)程序?qū)崿F(xiàn)環(huán)境參數(shù)（溫濕度、風(fēng)向）采集，并且通過(guò)視頻探頭不間斷實(shí)時(shí)控制。數(shù)據(jù)采集部分對(duì)數(shù)據(jù)采集處理后，傳送至后臺(tái)控制中心，并且對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后指定塔桿防范措施，降低事故發(fā)生概率的。電力系統(tǒng)輸電線(xiàn)路在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)通常采用積木式結(jié)構(gòu)，針對(duì)不同情況設(shè)定檢測(cè)不同參數(shù)，建立統(tǒng)一化平臺(tái)。微氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要檢測(cè)輸電線(xiàn)路走廊微氣象參數(shù)，保證技術(shù)人員準(zhǔn)確掌握線(xiàn)路運(yùn)行環(huán)境情況。視頻在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)采用數(shù)字視頻壓縮技術(shù)和紅外探測(cè)技術(shù)直觀展現(xiàn)線(xiàn)路運(yùn)行情況，并且具有強(qiáng)大查詢(xún)、碧霄、分析功能。桿塔傾斜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)桿塔縱向傾斜、橫向傾斜和復(fù)合傾斜角度，及時(shí)判斷桿塔傾斜法陣趨勢(shì)，特別適合應(yīng)用在礦產(chǎn)開(kāi)采地區(qū)。輸電線(xiàn)路智能終端采用分布式方式安裝在導(dǎo)線(xiàn)或者塔桿上面，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)配置儀態(tài)通信管理及，通過(guò)無(wú)線(xiàn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息溝通，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，不但能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，而且可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，并且對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)展示[3]。

3.2 無(wú)人直升飛機(jī)智能巡檢系統(tǒng)

隨著電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，輸電線(xiàn)路已經(jīng)延伸到無(wú)人區(qū)和少人區(qū)，人工為主的巡線(xiàn)方式越來(lái)越難以男足實(shí)際要求，無(wú)人直升機(jī)智能巡查系統(tǒng)很好的解決了這一問(wèn)題，并且提升了線(xiàn)路巡檢自動(dòng)化和精細(xì)化水平。無(wú)人直升機(jī)飛行巡檢相比于人工巡檢具有很多特殊的優(yōu)勢(shì)，從不同角度拍攝到圖像，提供更加完備的數(shù)據(jù)資料，彌補(bǔ)人工巡線(xiàn)的不足。配置了高清晰照相機(jī)、攝像機(jī)，在可見(jiàn)光條件下識(shí)別松動(dòng)、損壞等問(wèn)題；紅外測(cè)溫儀的應(yīng)用，使得無(wú)人直升機(jī)可以在紅外條件下檢測(cè)到導(dǎo)線(xiàn)、間隔棒的發(fā)熱。此外，無(wú)人直升機(jī)還可以通過(guò)專(zhuān)用儀器計(jì)算出高負(fù)荷條件下，迅速計(jì)算出導(dǎo)線(xiàn)間距是否合理。無(wú)人直升機(jī)的快速、便捷是人工巡線(xiàn)難以比擬的，極大地降低了巡線(xiàn)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、成本、時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度，無(wú)人直升機(jī)在40分鐘就可以完成4基桿塔、5 000千米輸電線(xiàn)路的巡檢任務(wù)。無(wú)人直升機(jī)巡檢現(xiàn)已在低海拔地區(qū)得到常態(tài)化應(yīng)用，可大大提高巡檢效率和質(zhì)量[3]。

3.3 GPS智能化線(xiàn)路巡檢系統(tǒng)

GPS智能化線(xiàn)路巡檢系統(tǒng)有服務(wù)器、掌上電腦和全球定位系統(tǒng)組成，通過(guò)地理信息電子地圖和GPS空間定位，以塔桿為參照物，具有監(jiān)督檢測(cè)設(shè)備工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)線(xiàn)路缺陷，易于操作，成本低，使用時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。

GPS線(xiàn)路巡檢系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)線(xiàn)路巡查管理的流程化和規(guī)范化，系統(tǒng)以明確的操作流程和檢查表格最大限度保證線(xiàn)路巡查的有效性和準(zhǔn)確性，通過(guò)信息交互實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路閉環(huán)管理，GPS定位技術(shù)進(jìn)行桿塔坐標(biāo)定位和人員到位管理大幅提高工作效率。輸電巡檢主要由設(shè)備管理、巡視標(biāo)準(zhǔn)管理、巡檢管理、缺陷管理、查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、PDA移動(dòng)端功能、系統(tǒng)接口等功能模塊組成。GPS智能化線(xiàn)路巡檢系統(tǒng)關(guān)鍵在于將GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)記錄下來(lái)并且傳遞到服務(wù)器，杜絕了線(xiàn)路巡視漏檢、巡檢不到位、不及時(shí)的現(xiàn)象。掌上電腦不但能夠更加靈活的擴(kuò)展了使用范圍，而且最大限度提高了運(yùn)行效率，此外掌上電腦可以接入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)巡檢數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸。

3.4 輸電線(xiàn)路狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)

輸電線(xiàn)路狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)首先要建立一個(gè)設(shè)備信息狀態(tài)匯總系統(tǒng)，、故障診斷、趨勢(shì)分析、狀態(tài)預(yù)警、告警和檢修策略制定生產(chǎn)管理平臺(tái)。通常情況下，首先要以設(shè)備為核心，以狀態(tài)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)，獲取設(shè)備臺(tái)賬信息、在線(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)，建立評(píng)價(jià)模型，對(duì)重大缺陷或者隱患進(jìn)行狀態(tài)預(yù)警，并且以表格、圖片的形狀進(jìn)行顯示，將設(shè)備狀態(tài)分為“良好、正常、注意、異常、重大異?！蔽寮?jí)，結(jié)合柔性交流輸電技術(shù)、直流融冰兼動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)、特高壓直流輸電技術(shù)，通過(guò)綜合優(yōu)化策略提出相應(yīng)的檢修決策。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著電力系統(tǒng)的不斷進(jìn)步，輸電線(xiàn)路智能化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了加強(qiáng)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)重要措施，加強(qiáng)線(xiàn)路巡查，對(duì)輸電線(xiàn)路進(jìn)行優(yōu)化，能夠最大限度取得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展添磚加瓦。

［1］湯廣福，賀之淵，滕樂(lè)天，等.電壓源換流器高壓直流輸電技術(shù)最新研究進(jìn)展［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2013（22）：39-44，89.

［2］徐政，屠卿瑞，裘鵬.從2010國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議看直流輸電技術(shù)的發(fā)展方向［J］.高電壓技術(shù)，2010（12）：3070-3077.

［3］王孔森，盛戈皞，劉亞?wèn)|，等.基于輸電線(xiàn)路軸向張力的導(dǎo)線(xiàn)弧垂在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)［J］.華東電力，2011（03）：339-343.