董浩聲

（國(guó)網(wǎng)安徽電力有限公司檢修分公司±1100kV 古泉換流站，安徽 宣城 242074）

一、特高壓輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

特高壓輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)新的技術(shù)，它主要包括以下內(nèi)容：為避免特高壓輸電線路遭受生物、氣候等因素的破壞，采用相應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備和系統(tǒng)對(duì)其周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)；為避免特高壓輸電線路遭受生物、氣候等因素的破壞，采用相應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備和系統(tǒng)對(duì)其周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)；為避免特高壓輸電線路受到生物、氣候等因素的破壞，采用相應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備和系統(tǒng)對(duì)特高壓輸電線路進(jìn)行監(jiān)測(cè)；為防止特高壓輸電線路發(fā)生意外事故，采用相應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)特高壓輸電線路進(jìn)行監(jiān)測(cè)；為保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，采用相應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)特高壓輸電線路進(jìn)行監(jiān)測(cè)；絕緣子監(jiān)測(cè)，由于絕緣子絕緣力不足，極易發(fā)生跳閘故障，影響供電的可靠性，采用相應(yīng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)可及時(shí)判斷絕緣子有無(wú)附加污穢，從而保證供電的穩(wěn)定。所以在特高壓輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)中，工作人員可以通過(guò)對(duì)周圍環(huán)境的監(jiān)控、對(duì)雷擊的監(jiān)控和對(duì)雷擊的監(jiān)控等措施，確保供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此特高壓輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)行主要涵蓋在以下幾方面：①對(duì)周邊環(huán)境的監(jiān)測(cè)，②雷擊監(jiān)測(cè)，在特高壓輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)中，減少極端天氣對(duì)特高壓輸電線路的影響，保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行；③絕緣子監(jiān)測(cè)，絕緣子的絕緣能力不夠，容易導(dǎo)致跳閘故障，影響供電的可靠性，因此在特高壓輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)中，判斷絕緣子是否附帶污穢，從而進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)和更換，保證供電的穩(wěn)定。因此在特高壓輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)中，工作人員可以通過(guò)監(jiān)測(cè)周邊環(huán)境、監(jiān)測(cè)雷擊、監(jiān)測(cè)雷擊等措施來(lái)保證供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

二、電力系統(tǒng)輸電線路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)的改進(jìn)措施

（一）風(fēng)害與舞動(dòng)監(jiān)測(cè)

舞動(dòng)是導(dǎo)線在風(fēng)力作用下產(chǎn)生的大幅度擺動(dòng)現(xiàn)象,極容易導(dǎo)致線路跳閘。目前主要基于DOFS 的舞動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)為POTDR 技術(shù)。陸飆等學(xué)者利用POTDR 技術(shù),通過(guò)光纜內(nèi)散射信號(hào)沿空間分布的偏振態(tài)擬合的方法實(shí)現(xiàn)了舞動(dòng)頻率和擺幅的定量測(cè)量,監(jiān)測(cè)得到的信號(hào)通過(guò)頻譜分析實(shí)現(xiàn)了線纜風(fēng)舞的在線監(jiān)測(cè),但POTDR 技術(shù)的難以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量,監(jiān)測(cè)范圍有限,可能引起誤判。

（二）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)交換設(shè)計(jì)

輸電線路在線監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)交換功能是實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)間的信息交換,其他系統(tǒng)包括六個(gè)子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)對(duì)于監(jiān)測(cè)預(yù)警數(shù)據(jù)信息均采用推送方式,將其傳輸至輸電在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),而該在線監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)具有信息監(jiān)測(cè)功能及預(yù)警功能。在線監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)其他子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)、文件、WebService 接口進(jìn)行訪問(wèn)來(lái)獲取有效數(shù)據(jù),并向訪問(wèn)的子系統(tǒng)推送有關(guān)雷電定位、污穢監(jiān)測(cè)、覆冰監(jiān)測(cè)、防汛監(jiān)測(cè)、氣象監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)可通過(guò)接口向輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)推送輸電線路狀態(tài)預(yù)警信息。監(jiān)測(cè)平臺(tái)和各子系統(tǒng)之間信息數(shù)據(jù)的交互都采用文本和XML 格式傳輸。

（三）做好對(duì)輸電線路的在線監(jiān)測(cè)工作

現(xiàn)階段我國(guó)電力企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路運(yùn)行情況的監(jiān)控管理,很多都應(yīng)用了觸電線路在線監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常由監(jiān)控中心軟件、現(xiàn)場(chǎng)多功能監(jiān)測(cè)基站與3G 無(wú)線通信視頻監(jiān)控系統(tǒng)這3 個(gè)部分構(gòu)成。通過(guò)觸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸電線路的可視化管理、安全預(yù)警管理以及輔助決策等職能,有效地為輸電線路的維護(hù)與管理提供相應(yīng)的可靠數(shù)據(jù),保證輸電線路等電力設(shè)備的狀態(tài)穩(wěn)定性。通過(guò)在線監(jiān)控系統(tǒng),還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)線路區(qū)域內(nèi)的空氣污染顆粒密度、絕緣子表面污穢程度、雷擊密度強(qiáng)度和風(fēng)雪氣候等實(shí)現(xiàn)及時(shí)的掌握,有效地減少輸電線路故障的發(fā)生,提高輸電線路的絕緣性能,做好各項(xiàng)工作的預(yù)防措施。不僅如此,在線監(jiān)控系統(tǒng)還能第一時(shí)間了解地下輸電線路的還流、局放和溫度等數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),保證電纜隧道的正常運(yùn)行,有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路載流密度的調(diào)整與控制,減少安全事故的發(fā)生。最后,通過(guò)實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),還能夠?qū)旊娋€路通道上的故障問(wèn)題和區(qū)域內(nèi)的災(zāi)害情況,實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位與處理。

（四）氣象環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

氣象參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的風(fēng)向、溫度和濕度必須安裝在被監(jiān)測(cè)線路的桿塔上，以便及時(shí)將氣象參數(shù)傳至數(shù)據(jù)中心，便于工作人員分析影響線路運(yùn)行的自然因素，找出解決方案。在氣象環(huán)境在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方面，最重要的是覆冰在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這種監(jiān)測(cè)技術(shù)可以在惡劣天氣條件下監(jiān)測(cè)輸電線路和變電站絕緣子的覆冰情況。利用監(jiān)測(cè)分析的精確方法和數(shù)據(jù)模型，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以對(duì)即將到來(lái)的冰雪災(zāi)害線路進(jìn)行預(yù)報(bào)，從而向有關(guān)部門發(fā)出預(yù)警信號(hào)。覆冰監(jiān)測(cè)技術(shù)，能防止發(fā)生斷線、冰閃、倒塔和舞動(dòng)等災(zāi)害性事故，其工作原理主要是：監(jiān)測(cè)導(dǎo)線傾斜角度和弧垂等參數(shù)，結(jié)合參數(shù)分析輸電線路的狀況，計(jì)算覆冰后的載重、覆冰厚度和重量等參數(shù)，為覆冰危險(xiǎn)等級(jí)的判斷提供依據(jù)。針對(duì)輸電線路拉力的實(shí)際情況，對(duì)覆冰情況和線路受力狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，將數(shù)據(jù)反饋給監(jiān)測(cè)中心，預(yù)測(cè)輸電線路的結(jié)冰情況，并給出結(jié)冰警報(bào)。

（五）線路視頻在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

線路視頻在線監(jiān)測(cè)技術(shù)與其說(shuō)是為了維護(hù)線路的安全,不如說(shuō)是為了維護(hù)人們的安全。社會(huì)在不斷進(jìn)步和發(fā)展,與此同時(shí),人們的用電需求也在日益增高,為了滿足人們生產(chǎn)生活的需求,輸電線路不再遠(yuǎn)離大眾的視野,它漸漸出現(xiàn)在城市中,但高壓電的周圍易發(fā)生觸電事故,所以,要對(duì)它周圍進(jìn)行監(jiān)控,防止發(fā)生危險(xiǎn)。此外,為了保持企業(yè)形象,也要在線路周圍進(jìn)行視頻監(jiān)控,這既是給公眾的承諾,也是對(duì)企業(yè)利益的保護(hù)?；谝陨显?在城市,尤其是人口相對(duì)密集的地方,設(shè)置視頻監(jiān)控是很有必要的。線路視頻監(jiān)控大致可由監(jiān)控子站、監(jiān)控總站和企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人三部分組成。監(jiān)測(cè)子站相當(dāng)于神經(jīng)元的樹(shù)突,接收四面八方的信息,了解各處的情況,同時(shí)彼此之間互不干擾,最終它們將信息統(tǒng)一傳至神經(jīng)元,也就是監(jiān)測(cè)總站,在這里,信息會(huì)有一個(gè)基礎(chǔ)的匯總,但真正起決定作用的還是最高級(jí)的中樞系統(tǒng)。相關(guān)負(fù)責(zé)人要掌握各處實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài),對(duì)任何部分都不能馬虎,一旦有情況發(fā)生,都要雷厲風(fēng)行地采取措施,保證城市電路運(yùn)行的穩(wěn)定。

（六）弧垂與斷股監(jiān)測(cè)

利用BOTDR 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了分布式光纖的弧垂測(cè)量,根據(jù)輸電線路的架空線狀態(tài)方程可知,只需得到輸電線路所處環(huán)境的溫度變化,就可以得到其弧垂變化量,而正常情況下,分布式光纖具有冗余長(zhǎng)度,不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變,所以BOTDR 的頻移僅僅于溫度有關(guān),試驗(yàn)結(jié)果表明BOTDR 計(jì)算得到的線路弧垂的誤差小于2%。一種利用BOTDR 監(jiān)測(cè)導(dǎo)線斷股的技術(shù),在假設(shè)外界溫度不變的情況下,通過(guò)監(jiān)測(cè)OPGW 的應(yīng)變量進(jìn)而計(jì)算其應(yīng)力分布,通過(guò)理論分析與實(shí)驗(yàn)可以得到,由于光纖余長(zhǎng)的關(guān)系,在斷股數(shù)低于3 時(shí),測(cè)得的布里淵頻率變化較小,在斷股數(shù)大于3 時(shí),可以很好的監(jiān)測(cè)OPGW 的斷股狀態(tài)。比如它的樣本較少,最終結(jié)論可能并不全面,還有如何讓機(jī)器的監(jiān)測(cè)更加貼近人工測(cè)量的結(jié)果,如何讓它的監(jiān)測(cè)更加全面智能,這些都是工作人員需要不斷探索的問(wèn)題。

三、輸電線路帶電檢測(cè)技術(shù)

（一）紫外檢測(cè)

紫外檢測(cè)技術(shù)利用紫外成像儀接收電暈放電產(chǎn)生的紫外線信號(hào)，經(jīng)處理后成像并與可見(jiàn)光圖像疊加，達(dá)到確定電暈的位置和強(qiáng)度的目的。檢測(cè)儀器與被檢測(cè)對(duì)象沒(méi)有電氣接觸，紫外檢測(cè)設(shè)備靈敏度高，性能穩(wěn)定，能有效檢測(cè)線路電暈放電情況，為輸電線路狀態(tài)檢測(cè)提供了一種先進(jìn)手段。紫外成像對(duì)于一些外部有電暈和放電的缺陷較為敏感，如導(dǎo)線外部損傷、斷股、散股等故障易檢測(cè)；在一定程度上能夠反映一些絕緣子缺陷，如復(fù)合絕緣子的護(hù)套損傷、電蝕，在雨后或潮濕天氣中能觀測(cè)到，在干燥天氣中不明顯；對(duì)于零值絕緣子的測(cè)量判則敏感性較弱。目前，正在開(kāi)展該檢測(cè)技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用研究，使用它觀測(cè)各種電力設(shè)備的故障狀態(tài)，積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，方便使用。

應(yīng)用紫外成像法，能夠比較迅速、形象、直觀地顯示出線路的一些運(yùn)行狀態(tài)信息，以及較明確給出故障的屬性、部位和嚴(yán)重程度，無(wú)需另備輔助信號(hào)源和各種檢測(cè)裝置，使得該檢測(cè)方法手段單一、操作方便，與傳統(tǒng)人工徒步觀測(cè)和登桿塔檢測(cè)方法相比，大大提高了檢測(cè)效率，同時(shí)不受地理環(huán)境條件的限制。建議特高壓交流輸電線路運(yùn)行中開(kāi)展紫外成像技術(shù)的應(yīng)用研究。

（二）紅外檢測(cè)

電氣設(shè)備存在外部或內(nèi)部故障時(shí)，往往伴隨著不正常的發(fā)熱或溫度分布異常。紅外檢測(cè)通過(guò)探測(cè)設(shè)備表面的紅外輻射信號(hào)獲得設(shè)備的熱狀態(tài)特征，從而對(duì)設(shè)備有無(wú)故障、故障屬性、存在位置和嚴(yán)重程度進(jìn)行判別。

紅外檢測(cè)技術(shù)具有遠(yuǎn)距離、不接觸、不解體、安全可靠、準(zhǔn)確高效地發(fā)現(xiàn)設(shè)備熱缺陷的優(yōu)點(diǎn)，它既可檢測(cè)出各種類型的設(shè)備外部接觸性過(guò)熱故障，又能比較有效地檢測(cè)出設(shè)備內(nèi)部導(dǎo)流回路的缺陷和絕緣故障，因而方便有效，并可將故障消除在萌芽狀態(tài)。

紅外檢測(cè)裝置有紅外測(cè)溫儀、紅外熱電視和紅外熱像儀等。應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況合理選用紅外測(cè)溫儀和紅外熱像儀，對(duì)輸電線路的關(guān)鍵設(shè)備和設(shè)備的關(guān)鍵部位定期進(jìn)行紅外檢測(cè)，建立紅外測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)庫(kù)(含溫升、相對(duì)溫差等)和紅外熱像圖譜庫(kù)，并定期做出技術(shù)報(bào)告并分析，以判斷設(shè)備是否正常。紅外檢測(cè)技術(shù)在超高壓系統(tǒng)的應(yīng)用較為普遍，已有成熟經(jīng)驗(yàn)，建議在特高壓交流試驗(yàn)示范工程的運(yùn)行中應(yīng)用。

（三）超聲波檢測(cè)

超聲波檢測(cè)法可用來(lái)檢測(cè)復(fù)合絕緣子芯棒裂紋。超聲波檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)是基于超聲波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)的傳播過(guò)程中會(huì)在兩介質(zhì)的交界面發(fā)生反射、折射和模式交換的原理，超聲波發(fā)生器發(fā)射始脈沖進(jìn)入絕緣子介質(zhì)，絕緣子有裂紋時(shí)，即在時(shí)間軸上出現(xiàn)該裂紋的發(fā)射波，根據(jù)時(shí)間軸上缺陷波的大小和位置即可判斷絕緣子中的缺陷情況。用超聲波檢測(cè)復(fù)合絕緣子機(jī)械缺陷時(shí)具有操作簡(jiǎn)單、安全可靠、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；但由于其存在耦合、衰減及超聲波換能器性能問(wèn)題，在遠(yuǎn)距離遙測(cè)上目前尚未有重大突破，不適合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，主要用于企業(yè)生產(chǎn)在線檢測(cè)以及實(shí)驗(yàn)室鑒定。

（四）電場(chǎng)法檢測(cè)

電場(chǎng)法通過(guò)測(cè)量絕緣子的電場(chǎng)分布來(lái)檢測(cè)零值絕緣子或復(fù)合絕緣子的內(nèi)絕緣缺陷。運(yùn)行中的絕緣子，在正常狀態(tài)下電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)沿絕緣子軸向的變化曲線是光滑的，絕緣子中存在導(dǎo)通性缺陷時(shí)，該處電位變?yōu)槌?shù)，相應(yīng)位置的電場(chǎng)將發(fā)生畸變。因此，測(cè)量絕緣子串的軸向電場(chǎng)分布便可找出絕緣子的絕緣導(dǎo)通性故障。

結(jié)語(yǔ)

由于輸電線路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的時(shí)間較短,目前還處于初級(jí)階段,所以還存在一些問(wèn)題,例如運(yùn)行環(huán)境比較惡劣,影響實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的穩(wěn)定性及可靠性,以及監(jiān)測(cè)精度上也有一定的問(wèn)題需要加強(qiáng)改善。因此,輸電線路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用時(shí),應(yīng)不斷提升其穩(wěn)定性和可靠性,為促進(jìn)電力系統(tǒng)為廣大人民群眾提供更為優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。