潘　凌，王　濤，陸宇航，胡玉梅，秦　歡

（1.國網(wǎng)新源控股有限公司技術(shù)中心，北京100161；2.國網(wǎng)錦州供電公司，遼寧錦州121000；3.國網(wǎng)北京市電力公司，北京100072）

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智能輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置可靠性分析

潘凌1，王濤2，陸宇航3，胡玉梅1，秦歡3

（1.國網(wǎng)新源控股有限公司技術(shù)中心，北京100161；2.國網(wǎng)錦州供電公司，遼寧錦州121000；3.國網(wǎng)北京市電力公司，北京100072）

摘要：介紹了目前智能輸電線路采用的狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)行現(xiàn)狀，并對(duì)導(dǎo)線溫度、弧垂、覆冰和微氣象、防外力破壞視頻、絕緣子污穢度、桿塔傾斜、風(fēng)偏等輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置可靠性進(jìn)行了研究分析，提出了有效的可靠性提升措施，最后對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置發(fā)展方向進(jìn)行了分析和展望。

關(guān)鍵詞：輸電線路；狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置；可靠性

0　前言

近年來，中國大力開展堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)建設(shè)，圍繞智能電網(wǎng)推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，不斷提高能源利用效率，促進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式的變革。抽水蓄能具有運(yùn)行方式靈活和反應(yīng)快速的特點(diǎn)，是建設(shè)智能電網(wǎng)、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的最成熟、最經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模儲(chǔ)能工具，為特高壓遠(yuǎn)距離輸電保駕護(hù)航，是智能電網(wǎng)的有機(jī)組成部分。智能輸電線路也是智能電網(wǎng)的重要組成部分，以先進(jìn)材料、靈活調(diào)控和信息通信為支撐，綜合應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)、安全預(yù)警、動(dòng)態(tài)增容等技術(shù)，具有安全可靠、信息融合、靈活高效、節(jié)能環(huán)保等特征。狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)是智能輸電線路重要基礎(chǔ)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知、監(jiān)視預(yù)警等功能，在輸電線路上得到大量應(yīng)用，但過去由于缺乏統(tǒng)一完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)體系，狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的質(zhì)量參差不齊，運(yùn)行安全性、可靠性、準(zhǔn)確性得不到保證，不能真實(shí)有效的反映輸電線路實(shí)際運(yùn)行狀況，一旦裝置誤報(bào)或者損壞，還會(huì)增加生產(chǎn)人員的運(yùn)行維護(hù)工作量，提升狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的可靠性是智能輸電線路的重要研究方向。

1　輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置現(xiàn)狀

目前國家電網(wǎng)公司在運(yùn)的主要輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置有圖像/視頻、微氣象、等值覆冰厚度、桿塔傾斜、絕緣子污穢度、導(dǎo)線溫度、弧垂、振動(dòng)、舞動(dòng)、風(fēng)偏等，具備了數(shù)據(jù)展示、告警、分析等基本功能。狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置已在系統(tǒng)110 kV以上交直流線路中得到了大量的應(yīng)用，包括特高壓交、直流線路。截至2013年7月底，輸電線路在線監(jiān)測(cè)裝置接入主站數(shù)10 000余套，實(shí)時(shí)接入裝置7 000多套，覆蓋線路數(shù)4 000條。從接入主站系統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)裝置種類來看，圖像監(jiān)測(cè)占35 %；視頻監(jiān)測(cè)占13 %；微氣象監(jiān)測(cè)占22 %；等值覆冰厚度監(jiān)測(cè)占9 %；發(fā)現(xiàn)220 kV及以上輸電線路嚴(yán)重和危急缺陷300余次。狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置由于長期暴露在自然環(huán)境中，在可靠性、使用壽命、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性方面與運(yùn)行需求還存在較大差距，在通訊鏈路、電源選型等方面存在薄弱環(huán)節(jié)，平均無故障時(shí)間僅為1年左右，在低溫、覆冰等極端天氣下難以有效發(fā)揮作用，與一次設(shè)備長壽命、高可靠性相比，監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)維矛盾十分突出，尚不能支撐大檢修體系建設(shè)的需要。

1.1微氣象監(jiān)測(cè)

對(duì)33套微氣象監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行分析，其中浙江10套、湖北9套、河南8套、四川4套、寧夏2套，電壓等級(jí)覆蓋了交流1 000 kV、500 kV、330 kV、220 kV及直流±800 kV、±660 kV、±500 kV，接入率為99.47%、數(shù)據(jù)丟失率為3.58%、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為94.58%。

微氣象監(jiān)測(cè)裝置主要采集線路安裝點(diǎn)附近的氣溫、降雨量、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓等氣象單元，可為線路設(shè)計(jì)提供線路走廊局部區(qū)域歷史氣象數(shù)據(jù)，可為線路故障跳閘原因的分析提供數(shù)據(jù)支持，是生產(chǎn)實(shí)際所需要的。尤其對(duì)處于覆冰區(qū)線路，通過溫度和濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷線路是否具備覆冰條件具有重要作用，且目前技術(shù)已逐漸成熟，建議在覆冰區(qū)線路和微氣象區(qū)域繼續(xù)擴(kuò)大使用，但微氣象監(jiān)測(cè)中對(duì)降雨量、降水強(qiáng)度等的監(jiān)測(cè)需求沒有溫濕度監(jiān)測(cè)高，且易受污穢、覆蓋物、覆冰等野外環(huán)境的影響，難以準(zhǔn)確測(cè)量，且無法開展數(shù)據(jù)比對(duì)。

1.2等值覆冰厚度監(jiān)測(cè)

對(duì)30套等值覆冰厚度監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行分析，其中安徽10套、河南8套、湖北7套、四川3套、浙江2套，電壓等級(jí)覆蓋了交流1 000 kV、500 kV、220 kV、110kV及直流±800kV、±500kV，接入率為98.21%、數(shù)據(jù)丟失率為2.05 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為89.75 %。

等值覆冰厚度監(jiān)測(cè)裝置的基本原理是采用拉力傳感器取代球頭掛環(huán)，來測(cè)量綜合懸掛載荷，再通過覆冰數(shù)學(xué)模型計(jì)算，并考慮無冰時(shí)的風(fēng)荷載、覆冰時(shí)的風(fēng)荷載，得到估算的標(biāo)準(zhǔn)覆冰厚度或近似冰密覆冰厚度。考慮到裝置在計(jì)算覆冰厚度的過程中桿塔檔距等基礎(chǔ)信息的準(zhǔn)確性、拉力傳感器精度、風(fēng)速傳感器精度以及傾角傳感器精度對(duì)結(jié)果均有較大影響，其計(jì)算過程中的不可控量較多，整個(gè)覆冰厚度的計(jì)算都是考慮理想的均勻覆蓋在導(dǎo)線表面，覆冰的物理參數(shù)也均是理想考慮，與線路實(shí)際運(yùn)行情況多有不同，計(jì)算模型需進(jìn)一步驗(yàn)證和優(yōu)化。等值覆冰厚度監(jiān)測(cè)裝置通過率僅為50 %，體現(xiàn)在拉力傳感器和角度傳感器的準(zhǔn)確度未達(dá)到要求，

1.3桿塔傾斜監(jiān)測(cè)

對(duì)30套桿塔傾斜監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行分析，其中山西10套、浙江6套、河南5套、湖北5套、寧夏2套、陜西2套，電壓等級(jí)覆蓋了交流1000 kV、500 kV、220 kV、110 kV及直流±800 kV、±660 kV、±500 kV，接入率為99.51 %、數(shù)據(jù)丟失率為2.91 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為83.80 %。

桿塔傾斜監(jiān)測(cè)裝置主要采集線路安裝點(diǎn)桿塔的縱向和橫向傾斜角度，通過這些數(shù)據(jù)判斷桿塔的傾斜狀況，有助于運(yùn)維單位實(shí)時(shí)進(jìn)行分析，了解線路桿塔的實(shí)時(shí)情況，尤其對(duì)于采空區(qū)、易滑坡區(qū)段的桿塔，符合生產(chǎn)實(shí)際所需要，但目前成熟度尚有所欠缺。

1.4視頻監(jiān)測(cè)

對(duì)31套視頻監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行分析，其中安徽10套、湖北10套、寧夏9套、河南2套，電壓等級(jí)覆蓋了交流500 kV、110 kV及直流±800 kV、±660 kV、 ±500kV，接入率為94.99 %、數(shù)據(jù)丟失率為7.62 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為94.75 %。

視頻監(jiān)測(cè)裝置主要通過各類攝像頭在不同的預(yù)置位對(duì)線路環(huán)境進(jìn)行視頻/拍照，并將視頻和圖片上傳到輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其工作原理相對(duì)簡單直接?？捎^察線路及塔下情況，對(duì)線路的防外破，防山火，導(dǎo)線覆冰、舞動(dòng)以及通道樹木易生長地段監(jiān)測(cè)有較好的監(jiān)視效果。但也存在裝置耗電量較大、公網(wǎng)通信費(fèi)用高，受帶寬影響無法長時(shí)間高清晰瀏覽等問題，目前主要采取的節(jié)電策略是裝置正常情況下處于休眠狀態(tài)，需要觀看視頻時(shí)對(duì)裝置進(jìn)行喚醒操作，以節(jié)省裝置耗電量；視頻裝置接入需采用OPGW光纜地線接入系統(tǒng)，以滿足視頻的帶寬和安全接入要求。

1.5圖像監(jiān)測(cè)

對(duì)22套圖像監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行分析，其中浙江10套、河南7套、湖北4套、安徽1套，電壓等級(jí)覆蓋了交流1 000 kV、500 kV、220 kV及直流±800 kV、±500 kV，接入率為95.74 %、數(shù)據(jù)丟失率為7.31 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為94.53 %。

圖像監(jiān)測(cè)裝置主要拍攝線路安裝點(diǎn)附近的實(shí)時(shí)信息，通過這些數(shù)據(jù)量的采集，有助于運(yùn)維單位第一時(shí)間了解線路桿塔通道附件的實(shí)時(shí)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，避免安全事件發(fā)生，具有視頻監(jiān)測(cè)同等作用又可降低網(wǎng)絡(luò)帶寬要求，對(duì)于外力破壞、施工建房、樹木生長等更有明顯優(yōu)勢(shì)，圖像監(jiān)測(cè)技術(shù)已逐漸成熟。

1.6導(dǎo)線溫度監(jiān)測(cè)

對(duì)21套導(dǎo)線溫度監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行分析，其中浙江12套、湖北5套、寧夏3套、河南1套，電壓等級(jí)覆蓋了交流1 000 kV、500 kV、220 kV、110 kV及直流±800 kV、±500 kV，接入率為98.12 %、數(shù)據(jù)丟失率為4.35 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為97.84 %。

導(dǎo)線測(cè)溫裝置主要采集安裝桿塔導(dǎo)線的實(shí)時(shí)溫度，掌握線路運(yùn)行情況及導(dǎo)線溫度，可為線路動(dòng)態(tài)增容提供判據(jù)，具有一定應(yīng)用價(jià)值，目前技術(shù)較為成熟。

1.7風(fēng)偏監(jiān)測(cè)

對(duì)21套風(fēng)偏監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行分析，其中浙江11套、寧夏5套、湖北5套，電壓等級(jí)覆蓋了交流500kV、330 kV、220 kV及直流±500 kV，接入率為96.67 %、數(shù)據(jù)丟失率為5.43 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為96.52 %。

導(dǎo)線風(fēng)偏監(jiān)測(cè)裝置主要采集安裝桿塔絕緣串、跳線的偏斜角，可監(jiān)測(cè)大風(fēng)等異常天氣時(shí)的導(dǎo)線偏移量，其監(jiān)測(cè)值對(duì)導(dǎo)線閃絡(luò)等故障的分析有一定作用。

1.8微風(fēng)振動(dòng)監(jiān)測(cè)

對(duì)15套微風(fēng)振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行分析，其中浙江6套、湖北5套、安徽3套、河南1套，電壓等級(jí)覆蓋了交流1 000 kV、500 kV及直流±800 kV、±500 kV，接入率為98.41 %、數(shù)據(jù)丟失率為6.24 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為95.14 %。

微風(fēng)振動(dòng)裝置主要通過彎曲振幅法等方法測(cè)量導(dǎo)地線在線夾出口89 mm處的動(dòng)彎應(yīng)變，主要用于跨越江河的大跨越或有過較大振動(dòng)的大檔距線路，對(duì)于判斷導(dǎo)線線間閃絡(luò)、線間鞭擊、導(dǎo)線斷股等運(yùn)行事件有較好的作用，但裝置傳感器是安裝在導(dǎo)線上，安裝和檢修維護(hù)均需結(jié)合線路停電進(jìn)行，協(xié)調(diào)難度較大。

1.9舞動(dòng)監(jiān)測(cè)

對(duì)8套導(dǎo)線舞動(dòng)測(cè)裝置進(jìn)行分析，其中湖北5套、冀北3套，電壓等級(jí)為交流500kV、直流±800kV，接入率為76.50 %、數(shù)據(jù)丟失率為8.91 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為97.77 %。

導(dǎo)線舞動(dòng)在線監(jiān)測(cè)裝置主要作用就是實(shí)時(shí)檢測(cè)導(dǎo)線在垂直向及水平向的振動(dòng)，包括振幅及振頻、波峰及波谷。該裝置由信息采集模塊、單片機(jī)、射頻通信模塊構(gòu)成，信息采集模塊利用三維加速度傳感器配合陀螺儀拾取導(dǎo)線橫向舞動(dòng)的軌跡，得到Z向（水平向）振幅及頻率，Y向（垂直向）振幅及頻率。單片機(jī)對(duì)采集的舞動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過射頻模塊用短距離無線的方式將數(shù)據(jù)傳送給桿塔的子站，然后通過GPRS傳至后臺(tái)系統(tǒng)。從原理上看，舞動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置能夠反映運(yùn)行線路導(dǎo)線的舞動(dòng)情況，有效預(yù)警線路舞動(dòng)，可減少人員現(xiàn)場巡檢的工作。

1.10導(dǎo)線弧垂監(jiān)測(cè)

對(duì)7套導(dǎo)線弧垂監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行分析，其中浙江6套、寧夏1套，電壓等級(jí)為直流±660 kV、±500 kV，接入率為95.24 %、數(shù)據(jù)丟失率為1.23 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為85.71 %。

湯翠是第二天下午返回來的。院子平了，碎磚碎瓦也都被推走了，南菜已經(jīng)天翻地覆了，過了今天，南菜恐怕只能在照片中看到了。幾臺(tái)鏟掘機(jī)還在工作，它們?cè)谄茐?，也在建設(shè)。鏟掘機(jī)們張開巨大的鐵手，毫不費(fèi)勁地插入堅(jiān)硬的土地里。湯翠沒想到，新翻上來的土呈紅褐色，像人的血。湯翠暈血，趕緊閉上眼。

導(dǎo)線弧垂在線監(jiān)測(cè)裝置主要是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)導(dǎo)線的弧垂變化情況，主要用于線路交叉跨越區(qū)域、動(dòng)態(tài)增容等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證線路的安全距離。但是由于是間接測(cè)量方法，弧垂的計(jì)算模型需要線路檔距、高差、導(dǎo)線型號(hào)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，計(jì)算過程中的不可控量較多，整個(gè)弧垂的計(jì)算模型和相關(guān)參數(shù)需進(jìn)一步驗(yàn)證和優(yōu)化。

1.11污穢度監(jiān)測(cè)

對(duì)2套污穢度監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行分析，其中湖北1套、山西1套，電壓等級(jí)為交流1 000 kV，接入率為100.00 %、數(shù)據(jù)丟失率為4.84 %、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率為91.25 %。

絕緣子污穢度監(jiān)測(cè)主要通過鹽密、灰密、氣溫、相對(duì)濕度等狀態(tài)量的監(jiān)測(cè)，便于運(yùn)行人員實(shí)時(shí)了解線路周邊環(huán)境，實(shí)用性較強(qiáng)，符合生產(chǎn)實(shí)際需要，但是成熟度不高。

2　狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置可靠性存在問題分析

通過對(duì)國網(wǎng)公司輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)用情況的分析，目前在標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、生產(chǎn)制造工藝、關(guān)鍵部件檢測(cè)等方面還存在問題，造成裝置可靠性無法滿足運(yùn)維需求。

2.1標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)方面

（1）部分裝置技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完善。在線監(jiān)測(cè)裝置現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系中，在供電電源檢測(cè)、各類裝置專用檢測(cè)、通訊鏈路調(diào)試等方面存在標(biāo)準(zhǔn)缺失情況，相關(guān)工作無章可循。

（2）安裝調(diào)試、驗(yàn)收、運(yùn)維管理等環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)缺失嚴(yán)重。各地區(qū)在安裝調(diào)試過程管控、裝置驗(yàn)收項(xiàng)目、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、驗(yàn)收方式以及裝置運(yùn)維管理上存在較大差異，部分地區(qū)相關(guān)工作隨意性較大。數(shù)據(jù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)有待進(jìn)一步完善。

（3）主站系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)存在缺失情況，主站系統(tǒng)存在功能單一、高級(jí)分析功能缺失、數(shù)據(jù)匯總分析功能無法適應(yīng)海量數(shù)據(jù)分析需求、數(shù)據(jù)對(duì)比分析能力有限等情況，與實(shí)際設(shè)備監(jiān)控需求存在差距。

（1）部分產(chǎn)品設(shè)計(jì)選型不當(dāng)。

部分裝置硬件設(shè)計(jì)不合理，裝置內(nèi)部功耗過大，影響裝置運(yùn)行穩(wěn)定；部分裝置內(nèi)部電路板安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不良，導(dǎo)致線路板安裝后產(chǎn)生彎曲應(yīng)力后失效。蓄電池選型錯(cuò)誤，在惡劣運(yùn)行環(huán)境下，多種類型蓄電池性能下降明顯，無法滿足實(shí)際運(yùn)行需求。此外，部分產(chǎn)品缺乏科學(xué)完善的充放電控制策略，不能科學(xué)有效的使用蓄電池，導(dǎo)致蓄電池性能無法發(fā)揮到最佳效用。部分裝置接口防護(hù)能力設(shè)計(jì)考慮不周，易出現(xiàn)過電壓引起電容燒壞，在接頭設(shè)計(jì)時(shí)多個(gè)端子選用相同型號(hào)，安裝過程易出現(xiàn)錯(cuò)位安裝。防潮設(shè)計(jì)不當(dāng)，密封處理不好，使裝置性能受到影響，如電路板的防潮濕處理不當(dāng)，會(huì)引起內(nèi)部銅皮的腐蝕。早期的裝置不具備遠(yuǎn)程調(diào)試和軟件故障分析及故障報(bào)警的功能，裝置的運(yùn)行狀態(tài)未知，不利于對(duì)裝置運(yùn)行情況的掌握以及裝置的持續(xù)優(yōu)化升級(jí)。部分圖像視頻監(jiān)測(cè)裝置密封不好，水汽、昆蟲等進(jìn)入前端攝像頭內(nèi)部情況時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致攝像機(jī)部件失效或所拍攝的圖片模糊；此外，部分裝置防電磁干擾的設(shè)計(jì)不足，圖像出現(xiàn)條紋、圖像不清楚的情況，云臺(tái)誤動(dòng)作情況偶爾發(fā)生。部分微氣象監(jiān)測(cè)裝置強(qiáng)度設(shè)計(jì)不足，采用傳統(tǒng)機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向傳感器的尾翼和風(fēng)杯在強(qiáng)風(fēng)天氣下被吹斷。在長期運(yùn)行中，易產(chǎn)生積污、銹蝕造成卡滯等問題，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)失真。

（2）生產(chǎn)工業(yè)化程度低。

部分生產(chǎn)廠家缺少必要的批量化、標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模與能力，仍采用手工作坊式加工，裝置運(yùn)行穩(wěn)定性較差。對(duì)裝置的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、小型化的設(shè)計(jì)工作進(jìn)展較慢。機(jī)箱內(nèi)部端子采用的接插式組件固定不良，曾出現(xiàn)過端子排脫出以及個(gè)別端子接線脫落，導(dǎo)致現(xiàn)場調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)裝置不正常工作的情況。

（3）組件選材不合理。

部分生產(chǎn)廠家選擇的機(jī)箱和緊固件及接口件等部件質(zhì)量差，緊固不嚴(yán)，致使接頭在應(yīng)用過程中脫落；部分部件在惡劣運(yùn)行環(huán)境下出現(xiàn)銹蝕；在野外紫外線輻射下，部分裝置選用的防護(hù)部件及外接電纜容易出現(xiàn)老化裸露現(xiàn)象。在電纜的選型方面對(duì)抗拉強(qiáng)度沒有進(jìn)行充分的考慮，裝置安裝過程中出現(xiàn)斷線現(xiàn)象。部分生產(chǎn)廠家提供的太陽能組件輸出功率變化大，與蓄電池的匹配程度較低。部分生產(chǎn)廠家所選用熱敏電阻型式的傳感器用于監(jiān)測(cè)導(dǎo)線溫度，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的測(cè)量范圍內(nèi)的測(cè)量精度。

（4）零部件和裝置檢測(cè)不足。

部分生產(chǎn)廠家缺少必要的來料檢驗(yàn)和出廠檢驗(yàn)設(shè)備，在產(chǎn)品樣機(jī)研發(fā)階段對(duì)各元器件性能參數(shù)沒有深入研究與測(cè)試，驗(yàn)證性試驗(yàn)的種類和數(shù)量還不能滿足可靠性設(shè)計(jì)要求，如對(duì)等值覆冰厚度監(jiān)測(cè)用拉力傳感器未進(jìn)行必要的校零，導(dǎo)致所測(cè)得的拉力數(shù)據(jù)嚴(yán)重失真；此外，當(dāng)工程項(xiàng)目實(shí)施較多時(shí)，存在裝置整體運(yùn)行測(cè)試時(shí)間短、測(cè)試時(shí)間不充分的情況。生產(chǎn)廠家來料檢驗(yàn)和出廠檢測(cè)指標(biāo)體系及管理規(guī)程尚不健全，造成供貨質(zhì)量、供貨周期上無法滿足生產(chǎn)進(jìn)度要求，普遍存在供貨周期長、產(chǎn)品質(zhì)量存在問題。部分生產(chǎn)廠家選用的元器件的供應(yīng)商更換比較頻繁，使得元器件的貨源渠道不穩(wěn)定，外委加工電路板時(shí)常發(fā)生虛焊、錯(cuò)位等質(zhì)量問題。

2.3產(chǎn)品到貨檢測(cè)環(huán)節(jié)

未建立完善的到貨檢驗(yàn)體系。目前，多數(shù)網(wǎng)省公司裝置檢驗(yàn)?zāi)芰ㄔO(shè)存在不同程度滯后，無法開展裝置安裝前性能檢測(cè)與裝置抽檢，再加上部分生產(chǎn)廠家缺少必要的裝置檢測(cè)手段，導(dǎo)致裝置在安裝后及裝置運(yùn)行中出現(xiàn)故障概率較大。

2.4安裝調(diào)試與驗(yàn)收環(huán)節(jié)

（1）安裝調(diào)試與驗(yàn)收不規(guī)范。各廠家的裝置安裝調(diào)試差異性較大，部分生產(chǎn)廠家提供的裝置安裝等材料無法指導(dǎo)現(xiàn)場安裝工作，安裝前現(xiàn)場施工人員的培訓(xùn)以及指導(dǎo)不到位，造成安裝裝置不規(guī)范，使得裝置運(yùn)維存在安全隱患，如線上傳感器安裝緊固件復(fù)雜，不便于安裝操作；裝置安裝過程中安全性考慮不足，裝置吊裝時(shí)會(huì)與鐵塔發(fā)生碰撞，易造成裝置損壞；各地區(qū)對(duì)驗(yàn)收周期、驗(yàn)收項(xiàng)目與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)選擇不一。

（2）通訊鏈路質(zhì)量對(duì)裝置穩(wěn)定運(yùn)行影響較大。裝置受各電信廠商未移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域影響較大，偏遠(yuǎn)山區(qū)信號(hào)強(qiáng)度不能滿足數(shù)據(jù)通訊需求，信號(hào)強(qiáng)度弱、誤碼率高、通信速率低等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。此外，移動(dòng)通訊運(yùn)營商在辦理內(nèi)網(wǎng)卡時(shí)常出現(xiàn)IP綁定不正確、APN未正確設(shè)置等情況，由于缺少檢驗(yàn)手段，對(duì)項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度有較大影響。

（3）前端監(jiān)測(cè)裝置與CMA裝置生產(chǎn)廠家設(shè)備供應(yīng)存在不匹配現(xiàn)象。部分CMA設(shè)備生產(chǎn)廠家在設(shè)備供貨、加密芯片ID號(hào)碼確定等方面無法與裝置供貨時(shí)間匹配，影響整體工程進(jìn)度。

2.5運(yùn)行維護(hù)環(huán)節(jié)

在線監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)維工作量大，涉及專業(yè)眾多，專業(yè)性強(qiáng)，目前，部分單位尚未明確劃分在線監(jiān)測(cè)裝置的運(yùn)行維護(hù)職責(zé)和制定運(yùn)維管理制度，缺乏專門監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)維隊(duì)伍和必要的運(yùn)行維護(hù)能力。

2.6數(shù)據(jù)應(yīng)用環(huán)節(jié)

各地區(qū)對(duì)監(jiān)測(cè)裝置通訊規(guī)約理解差異較大，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、模型的計(jì)算方法選擇不同。同時(shí)主站系統(tǒng)功能有待進(jìn)一步完善，主站系統(tǒng)尚未具備參數(shù)配置協(xié)議、報(bào)警參數(shù)配置協(xié)議、遠(yuǎn)程升級(jí)協(xié)議等功能，裝置遠(yuǎn)程軟件升級(jí)無法實(shí)現(xiàn)，功能有待進(jìn)一步完善。

3　狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置可靠性提升措施

3.1通用提升措施

（1）電源系統(tǒng)：從電池選型、功耗管理、電源控制、溫度保護(hù)4個(gè)方面對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行可靠性提升。為提高供電可靠性，應(yīng)使用大容量蓄電池，并采用雙路備份供電模式。電源系統(tǒng)宜單獨(dú)設(shè)計(jì)，方便主控箱與電池箱的安裝與維護(hù)，根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境，配置不同類型和容量的電池保證供電的可靠性；最大限度降低系統(tǒng)功耗；選取智能型充放電控制器對(duì)電源的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，掌握電源的充放電狀態(tài)、電池電量等信息，進(jìn)行科學(xué)的電源管理；針對(duì)不同的應(yīng)用環(huán)境，設(shè)計(jì)保溫機(jī)箱，保證機(jī)箱內(nèi)處于合適的溫度，提高電池的充放電性能。

（2）核心主控制器：核心主控制器就是在線監(jiān)測(cè)主機(jī)，內(nèi)部完成數(shù)據(jù)的采集、處理和數(shù)據(jù)上送等功能，是保證輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置工作可靠性的另外一個(gè)重要單元。主要的改進(jìn)措施有：硬件功能單元應(yīng)采用模塊化設(shè)計(jì)；采用高性能芯片，使CPU運(yùn)行效率更高，內(nèi)部連線進(jìn)行簡化，降低靜態(tài)消耗電流；采用工業(yè)級(jí)或軍品級(jí)的元器件，加強(qiáng)傳感器抗干擾設(shè)計(jì)；提升通訊及數(shù)據(jù)傳輸能力。

（3）提升軟件的可靠性，從需求分析、前期設(shè)計(jì)到最后的測(cè)試，嚴(yán)格按照軟件工程的流程，提高程序的可靠性、接口規(guī)范性及代碼編寫效率，減少設(shè)備生產(chǎn)測(cè)試的復(fù)雜性，對(duì)所有數(shù)據(jù)都進(jìn)行有效性檢查，對(duì)一般數(shù)據(jù)進(jìn)行雙備份，對(duì)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行四備份，每次軟件版本升級(jí)都不會(huì)破壞原有的數(shù)據(jù)；提高代碼的可讀性、可移植性和軟件的質(zhì)量，軟件模塊的分類清晰，相互之間獨(dú)立性強(qiáng)，耦合度低，方便后期的軟件維護(hù)、移植和升級(jí)。

（4）添加防雷模塊、系統(tǒng)監(jiān)控模塊，充分提升產(chǎn)品可靠性。防雷模塊能有效地提高產(chǎn)品電磁兼容防護(hù)水平，在強(qiáng)干擾環(huán)境下提升產(chǎn)品防護(hù)水平。系統(tǒng)監(jiān)控模塊完全獨(dú)立于主控電路，對(duì)主控電路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)主控電路出現(xiàn)異常時(shí)對(duì)其進(jìn)行恢復(fù)操作。

此外，還應(yīng)提高裝置抗電磁干擾能力和防護(hù)水平，對(duì)監(jiān)測(cè)裝置機(jī)箱、外部線纜、數(shù)據(jù)集中器、硬件接口進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升設(shè)備的抗干擾能力，并進(jìn)一步增強(qiáng)防水和防銹性能。

3.2專用提升措施

（1）微風(fēng)振動(dòng)監(jiān)測(cè)可靠性提升措施。對(duì)于測(cè)量原理為加速度法的微風(fēng)振動(dòng)傳感器，由于線路發(fā)生微風(fēng)振動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線和線夾還存在一個(gè)絕對(duì)值上的振動(dòng)或者晃動(dòng)，所以此方法采集不到導(dǎo)地線在線夾出口89 mm的相對(duì)振動(dòng)位移?？刹捎脩冶哿悍y(cè)量微風(fēng)振動(dòng)，此方法技術(shù)原理簡單、成熟，是國際上測(cè)量微風(fēng)振動(dòng)的主流方法。

（2）風(fēng)偏角度測(cè)量傳感器不應(yīng)采用中值標(biāo)定法，其測(cè)量誤差較大；應(yīng)提高角度傳感器的采集精度，改良風(fēng)偏的標(biāo)定方法，提高風(fēng)偏監(jiān)測(cè)裝置的測(cè)量精度。

（3）微氣象監(jiān)測(cè)質(zhì)量提升措施。微氣象監(jiān)測(cè)裝置中的風(fēng)速風(fēng)向傳感器不應(yīng)采用機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向傳感器。機(jī)械式傳感器長時(shí)間工作后，軸承中的潤滑油會(huì)老化，所以長時(shí)間工作后，風(fēng)速測(cè)量的準(zhǔn)確度會(huì)下降，而且機(jī)械式傳感器容易結(jié)冰，風(fēng)杯會(huì)轉(zhuǎn)不動(dòng)。為提高可靠性，宜采用沒有機(jī)械結(jié)構(gòu)的超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器。

（4）等值覆冰厚度監(jiān)測(cè)質(zhì)量提升措施。覆冰傳感器要開展拉力傾角總線器優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高傳感器的獨(dú)立性和可靠性，采用航空插頭，加強(qiáng)接口防護(hù)。

覆冰模型中，應(yīng)全面考慮風(fēng)載的影響，對(duì)裝置的監(jiān)測(cè)模型進(jìn)行優(yōu)化，即當(dāng)覆冰厚度達(dá)到一定程度后，考慮風(fēng)載的影響，嵌入導(dǎo)線覆冰生長預(yù)警模型。

（5）導(dǎo)線溫度監(jiān)測(cè)質(zhì)量提升措施。針對(duì)現(xiàn)場實(shí)際情況，對(duì)導(dǎo)線溫度監(jiān)測(cè)裝置中溫度傳感器進(jìn)行優(yōu)化，傳感器由熱敏電阻改為鉑電阻，提高監(jiān)測(cè)裝置的測(cè)量范圍、精度。

（6）視頻與圖像監(jiān)測(cè)主要應(yīng)提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

（7）桿塔傾斜監(jiān)測(cè)應(yīng)提高精度、數(shù)據(jù)處理能力和增強(qiáng)穩(wěn)定性，降低功耗，采用高精度帶處理芯片的雙軸傾角傳感器。

4　結(jié)論與展望

輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置需要繼續(xù)提高可靠性，規(guī)范裝置設(shè)計(jì)與選型，修訂完善在線監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)體系，在海量數(shù)據(jù)處理、匯總分析、故障診斷、智能評(píng)估等方面深化狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用研究，提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和分析利用水平，完善主站系統(tǒng)功能，優(yōu)化裝置告警閾值與策略，提升輸電線路智能化水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]易輝.輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)與狀態(tài)維修技術(shù)[J].線路通訊, 2003（5）.

[2]張成文，劉德玉.基于MT9075芯片的PCM線路測(cè)試儀的設(shè)計(jì)[J].電子器件，2005（12）.

[3]王曉希.特高壓輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2007（11）.

[4]李先志，杜林，陳偉根，等.輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)取能電源的設(shè)計(jì)新原理[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2008（01）.

[5]吳波，盛戈皞，曾奕，等.多電池組太陽能光伏電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].電力電子技術(shù)，2008（02）.

[6]俞坤師，陳軒怒，劉飛.基于ZigBee輸電線路多元化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電工技術(shù)，2009（02）.

作者簡介：潘凌（1975-），女，高級(jí)工程師，從事電力系統(tǒng)技術(shù)監(jiān)督管理工作。

收稿日期：2016-01-25

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.04.014

中圖分類號(hào)：TM73

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-5387（2016）04-0041-05