摘 要：隨著在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)的日益成熟，桿塔傾斜監(jiān)測(cè)裝置已經(jīng)在山西電網(wǎng)開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用。為了能更好地反映桿塔的實(shí)際傾斜情況，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)用化，文章對(duì)山西的65套桿塔傾斜系統(tǒng)進(jìn)行了初始值設(shè)置，使其數(shù)據(jù)測(cè)量準(zhǔn)確度大幅提高，并成功地分析了山西某一桿塔的的傾斜情況。

關(guān)鍵詞：桿塔傾斜；在線(xiàn)監(jiān)測(cè)；輸電線(xiàn)路

1 概述

隨著我國(guó)工業(yè)化日趨成熟和電力設(shè)備智能升級(jí)改造的不斷深化，電網(wǎng)運(yùn)行逐步向智能化、節(jié)約化的經(jīng)營(yíng)模式轉(zhuǎn)變，輸變電設(shè)備的智能化運(yùn)行監(jiān)控管理就成為升級(jí)改造的重要環(huán)節(jié)。尤其是“狀態(tài)檢修”的提出，改變了以往電力設(shè)備定期檢修的運(yùn)維方式，依靠設(shè)備的狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果作為檢修依據(jù)。輸變電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行，不僅可以節(jié)約了大量人力巡視設(shè)備的成本，而且可以對(duì)電力設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控，提供設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)依據(jù)，掌握故障發(fā)生的全部過(guò)程，對(duì)潛在故障進(jìn)行預(yù)警分析。

山西省是全國(guó)聞名的煤炭之鄉(xiāng)，在大力開(kāi)采礦產(chǎn)資源的背后，造成全省礦區(qū)內(nèi)的采空面積逐步擴(kuò)大，而采空區(qū)域內(nèi)地面桿塔易形成傾斜甚至塌陷，這勢(shì)必造成電力環(huán)網(wǎng)重大安全事故的發(fā)生。由于輸電線(xiàn)路桿塔數(shù)量大、范圍廣，導(dǎo)致桿塔傾斜的因素多，僅靠輸電巡線(xiàn)人員的日常檢查很難及時(shí)和準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)桿塔的傾斜故障。此外，輸電線(xiàn)路桿塔傾斜多為隱性故障，常規(guī)目視巡線(xiàn)不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)。因此，迅速確定桿塔傾斜或塌陷并預(yù)警就有著重大意義和必要性。

山西各地市公司應(yīng)用桿塔傾斜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)位于不良地質(zhì)區(qū)（采空區(qū)、滑坡區(qū)、高鹽凍土區(qū)等）的高壓輸電線(xiàn)路桿塔的傾斜狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；系統(tǒng)通過(guò)GSM/SIM方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，后臺(tái)軟件綜合各種參數(shù)，對(duì)超標(biāo)桿塔傾斜狀況及時(shí)進(jìn)行多種方式預(yù)報(bào)警，指導(dǎo)線(xiàn)路檢修和維護(hù)工作。目前山西狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中共有65套桿塔傾斜監(jiān)測(cè)裝置，其分布在全省各個(gè)重要輸電線(xiàn)路上，實(shí)現(xiàn)了以上線(xiàn)路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為線(xiàn)路運(yùn)維人員提供了大量檢修依據(jù)。

2 桿塔傾斜監(jiān)測(cè)原理及運(yùn)用

2.1 系統(tǒng)原理

系統(tǒng)主要部分由前端采集設(shè)備和后臺(tái)設(shè)備（接收基站和計(jì)算機(jī)）構(gòu)成。主要工作原理：前端采集設(shè)備里的傳感器將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)CPU處理，篩選后的數(shù)據(jù)整理打包下發(fā)給通信模塊，通信模塊將數(shù)據(jù)傳回后臺(tái)的接收基站；基站將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)軟件分析，繪制出曲線(xiàn)圖，得出判斷。如果發(fā)現(xiàn)異常情況，可及時(shí)進(jìn)行多種方式預(yù)報(bào)警。

目前桿塔傾斜監(jiān)測(cè)裝置依據(jù)其傾角傳感器可以測(cè)得順線(xiàn)路方向的傾斜角？茲x和橫線(xiàn)路方向的傾斜角？茲y。其中，X軸向設(shè)定：人面向桿塔大號(hào)側(cè)順線(xiàn)方向定位X軸正方向；Y軸向設(shè)定：人面向桿塔大號(hào)側(cè)橫向右方向作為Y軸正方向。

順線(xiàn)傾斜度Gx為桿塔沿線(xiàn)路方向的傾斜值與監(jiān)測(cè)點(diǎn)地面高度之比。橫向傾斜度Gy為桿塔在垂直于線(xiàn)路方向的傾斜值與監(jiān)測(cè)點(diǎn)地面高度之比。它們與傾斜角之間的關(guān)系如式（1）、（2）：

Gx=tan？茲x （1）

Gy=tan？茲y （2）

綜合傾斜度G為桿塔偏離中心線(xiàn)的傾斜值與監(jiān)測(cè)點(diǎn)地面高度之比。

G= （3）

根據(jù)《DLT 741-2010架空輸電線(xiàn)路運(yùn)行規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)定，50m及以下桿塔綜合傾斜度不應(yīng)大于1%，即10mm/m，50m及以上桿塔綜合傾斜度不應(yīng)大于0.5%，即5mm/m。

2.2 實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題及分析

經(jīng)過(guò)大量安裝試驗(yàn)，傾角傳感器安裝時(shí)很難與桿塔保持水平，因此傳感器測(cè)得數(shù)據(jù)并不準(zhǔn)確。圖2是某在線(xiàn)監(jiān)測(cè)廠(chǎng)家設(shè)計(jì)的傳感器與桿塔連接使用的鐵片，從圖中看出傳感器與桿塔分別通過(guò)螺絲與該連接片的兩端相連，實(shí)現(xiàn)傳感器對(duì)桿塔傾斜的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。傳感器和桿塔與連接片通常不能保證絕對(duì)平行，例如不同點(diǎn)的螺絲受力不一樣，微小的偏差都會(huì)引起傳感器的巨大誤差。表1是山西公司高仿1線(xiàn)安裝時(shí)，6套桿塔傾斜裝置監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)上分析，其數(shù)值都超過(guò)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，不具有實(shí)際參考意義。

文章對(duì)涉及山西的65套桿塔傾斜裝置進(jìn)行了跟蹤分析，發(fā)現(xiàn)桿塔傾斜監(jiān)測(cè)裝置在未進(jìn)行數(shù)據(jù)處理情況下，數(shù)值偏差大，造成大量裝置停止使用，浪費(fèi)財(cái)力。

2.3 改進(jìn)后的桿塔傾斜監(jiān)測(cè)效果

目前，桿塔傾斜監(jiān)測(cè)技術(shù)尚未成熟，從長(zhǎng)期分析來(lái)看，桿塔傾斜監(jiān)測(cè)裝置數(shù)據(jù)變化值相對(duì)穩(wěn)定，其傳感器監(jiān)測(cè)值能夠達(dá)到準(zhǔn)確、持續(xù)地反映當(dāng)前桿塔的實(shí)際狀態(tài)，而非實(shí)際桿塔傾斜值。為了實(shí)現(xiàn)桿塔傾斜監(jiān)測(cè)裝置的實(shí)用化，文章選取了山西10套桿塔傾斜裝置作為試點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行數(shù)值處理，從而達(dá)到有效應(yīng)用。

由于在安裝時(shí)，傾角傳感器無(wú)法與桿塔橫擔(dān)保持平衡，所以，安裝后的初始值（假設(shè)這個(gè)初始值為A）不是桿塔實(shí)際的傾斜值，固然以后每次測(cè)得的值（設(shè)這個(gè)值為C）都不準(zhǔn)確。同時(shí)文章安排當(dāng)?shù)毓╇姽緦?shí)際測(cè)了安裝桿塔傾斜裝置當(dāng)時(shí)的桿塔傾斜值（設(shè)這個(gè)值為B）。為了準(zhǔn)確反映桿塔實(shí)際傾斜值，真正發(fā)揮在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的作用，將C-A+B作為最終數(shù)值傳給狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（C-A是桿塔傾斜監(jiān)測(cè)儀測(cè)得的桿塔傾斜變化量，B是實(shí)際測(cè)量值，B+C-A作為桿塔傾斜檢測(cè)儀測(cè)量桿塔實(shí)時(shí)數(shù)值）。

從表2看出，修改過(guò)初值的桿塔傾斜監(jiān)測(cè)值真實(shí)度大大提高。圖3為高仿1線(xiàn)30#塔監(jiān)測(cè)畫(huà)面，其監(jiān)測(cè)值為9.6mm/m，接近報(bào)警值10mm/m，應(yīng)引起當(dāng)?shù)剡\(yùn)維人員的注意。實(shí)際情況也是如此，該桿塔計(jì)劃在今年大修中進(jìn)行扶正處理。

2.4 在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的入網(wǎng)考核

為了全面把關(guān)輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的質(zhì)量，國(guó)網(wǎng)公司要求開(kāi)展對(duì)新接入在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的裝置進(jìn)行為期6個(gè)月的入網(wǎng)考核。目前輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)存在的問(wèn)題主要分為三個(gè)方面：（1）電池問(wèn)題，輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置大都處于野外，不像變電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置一樣可以直接獲取穩(wěn)定電源，其電源供電可靠性難以保持；（2）通信問(wèn)題，野外GPRS/SIM的信號(hào)好壞直接影響數(shù)據(jù)傳輸；（3）數(shù)據(jù)準(zhǔn)確問(wèn)題，其取決于傳感器的精度、模型的精確和安裝的工藝。

對(duì)于電池和通信問(wèn)題，在考核期間都可以反映在數(shù)據(jù)丟失率這一指標(biāo)上。數(shù)據(jù)丟失率是指一段時(shí)間內(nèi)該監(jiān)測(cè)裝置依據(jù)采集周期采集數(shù)據(jù)缺失的次數(shù)占總次數(shù)的百分比，如式（4）。

數(shù)據(jù)丟失率=×100%（4）

其中裝置數(shù)據(jù)正常是指在主站系統(tǒng)中可根據(jù)采樣周期完整統(tǒng)計(jì)出有效數(shù)據(jù)，而未按采樣周期采集的視為數(shù)據(jù)缺失。

為了能實(shí)現(xiàn)桿塔傾斜監(jiān)測(cè)裝置準(zhǔn)確性入網(wǎng)考核，有地市公司采取如下考核指標(biāo)，數(shù)據(jù)誤差率是指一段時(shí)間內(nèi)某一監(jiān)測(cè)裝置所采集數(shù)據(jù)的偏差值與實(shí)際值的相對(duì)偏差來(lái)衡量。

數(shù)據(jù)誤差率=×100%（5）

但是采用數(shù)據(jù)誤差率來(lái)衡量桿塔傾斜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置的準(zhǔn)確性并不現(xiàn)實(shí)。目前，國(guó)內(nèi)桿塔傾斜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置采用的傾角傳感器，其精度為0.05度，折合傾斜度為0.9mm/m。例如，對(duì)于山西公司長(zhǎng)南1線(xiàn)139#塔裝設(shè)的桿塔傾斜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置而言，其在線(xiàn)監(jiān)測(cè)值為1.2mm/m，現(xiàn)場(chǎng)采用全站儀實(shí)測(cè)桿塔傾斜值為0.2mm/m，其數(shù)據(jù)誤差率為500%，沒(méi)有實(shí)際參考意義。文章認(rèn)為桿塔傾斜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置目前尚未達(dá)到數(shù)值比較的水準(zhǔn)，而我們也并非關(guān)心實(shí)際監(jiān)測(cè)值，重點(diǎn)在于裝置是否報(bào)警，即桿塔傾斜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置能否準(zhǔn)確、持續(xù)地反映桿塔當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。在長(zhǎng)南1線(xiàn)139#塔的例子中，1.2mm/m的監(jiān)測(cè)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于報(bào)警值，而且與實(shí)際值存在1mm/m偏差，但它可以反映出139#塔的實(shí)際傾斜情況。

3 結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)?shù)剡\(yùn)維公司和桿塔傾斜監(jiān)測(cè)裝置生產(chǎn)廠(chǎng)家的配合下，山西狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的桿塔傾斜大部分進(jìn)行了初值設(shè)定。設(shè)定后的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度大大提高，實(shí)現(xiàn)了在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)用性。

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