特高压输电线路状态监测分析_程杰.pdf

照明电气 2023 年 第 1 期 总第 176 期 光源与照明210特高压输电线路状态监测分析程 杰，李吉鹏江苏省送变电有限公司，江苏 南京 210000摘要：近年来，随着高压输电线路的不断发展，在其施工中出现了一些“瓶颈”问题，因此，如何解决输电线路尤其是特高压输电线路的运行状态与安全问题，成为维持电力工业安全与稳定的一个重要课题。文章围绕特高压输电线路的状态监测进行探讨，对现有的监测技术和系统进行了较全面的论述。将状态监测技术与电网相结合，可以为今后的电网建设提供新思路。关键词：特高压；输电线路；状态监测技术分类号：TM750引言特高压输电线路一般建设在野外，因为天气和环境的影响，会出现故障，而一旦发生故障，会对电网供电产生很大影响。维护人员必须对电网的周边环境进行准确监测，这样才能在第一时间做出反应。采用特高压线路状态监测技术，既可以增加线路的可靠性，又可以降低线路故障引起的电能损耗1。1特高压输电线路监测系统的设计和功能1.1 系统设计特高压输电线路监测系统基于 PMS（电力生产管理系统）设计，PMS 也是监测系统结构中的重要组成部分。在全面理解变电站运行需求的前提下，需要构建一套完整的状态监控信息技术体系，建立实时、连续的数据采集、传输和处理技术体系，并利用多个技术模块完成整体参数的构建。需要适当考察各状态监控数据中可扩展信息的访问规范，进一步改善设备状态信息访问程序，并对访问过程进行控制和分析，使之适应多个设备的状态监控需求，满足设备状态监控业务发展的需求。需要加强前端的智能分析和后台的处理，以简化系统的接口和存储，满足用户的操作需求，确保系统的稳定2。1.2 系统主要功能特高压输电线路监测系统的主要功能包括对杆塔的保护，对铁塔、路线等危险部位的实时视频监测，红外线热成像，绝缘子污垢监测，特高压输电线路舞动与覆盖冰层的监测。特高压输电线路监测系统具有很强的开放性，能够满足用户的实际需求；可灵活配置监测画面、系统参数、操作参数，便于维护、使用和升级。系统采用图表、曲线等方式，对电力系统的实时运行状况和历史发展趋势进行分析；利用专家知识库，对各种数据进行自动的综合分析，并对特高压输电线路的相关状况进行评估，从而达到故障预警的目的；通过移动电话进行信息的发布3。2特高压输电线路状态监测技术概述采用特高压输电线路状态监测技术的时候，必须明确线路的运行状况和状态监测技术的实际应用范围。可以结合覆冰监测与视频监测，在主干铁路、主干高速公路、易覆冰微气象位置中应用特高压输电线路状态监测技术。通过气象监测、导线风偏监测等手段，可以确定导线风偏的相关资料，对气象条件和线路运行情况进行严格分析，保证特高压线路的抗风能力4。为了避免因杆塔倾斜而造成安全事故，可以采用杆塔倾斜监测技术。对于大跨度的线路，可以采用微风振动监测和治理技术，防止因微风的振动而产生的不利影响。通常情况下，在松软的高坡和矿井的采空区，高压输电电缆塔容易倾斜，这是因为受天气和其他因素的影响，电缆附近的地面易发生塌陷。可以采用塔架倾斜监测技术控制，避免杆塔倾斜引起的事故。在抖动易发区可以利用摇摆监测技术，对线路的摆动曲线和波动信息进行处理。为了在大跨度和偏远地区进行有效的监视，可以采用视频监测技术。在污染较重的部位，必须进行绝缘污垢的检测，通过建立污染作者简介：程杰，男，本科，工程师，研究方向为特高压输电线路的运维与检修；李吉鹏，男，本科，工程师，研究方向为特高压输电线路的运维与检修。文章编号：2096-9317（2023）01-0210-03光源与照明 总第 176 期 2023 年 1 月 照明电气211区数据库，对绝缘污垢进行精确评估。3特高压输电线路状态监测技术的类型3.1 杆塔倾斜监测技术采空区的地理、地质环境条件存在复杂性，加之受外部因素和地质灾害的影响，极易出现杆塔坍塌事故，对电力系统的安全运行构成了极大的威胁。利用杆塔倾斜监测技术，可以为电力系统提供各种基本资料。杆塔倾角监测装置包括双轴式倾角传感器，能测量顺向、横向、综合倾角，监测人员能准确把握各杆塔的倾角规律和特性，并能分析倾角原因，制定相应的对策，避免因杆塔倾斜过大而影响到线路的正常工作。将 GSM 技术与监测技术相结合，能够实时监测杆塔的实际状况，降低杆塔的垮塌概率。3.2 分布式故障定位技术分布式故障定位技术是一种基于故障定位、故障原因识别的新技术。该技术是在特高压输电线路上设置一组监控终端，对故障瞬时行波电流进行实时监控，从而充分反映电流的瞬态特性。应用分布式故障定位技术可以使维护人员在最短的时间内找到故障的位置和种类，从而确保线路的正常工作。需要将线路划分为多个短程分段，然后确定故障区域，再进行分段内波定位，以降低外部因素对线路检测精度的影响。数据需要经无线网络传输到后台，由后台根据波形数据、线路状态参数、线路长度等进行分析，从而得到精确的故障位置。同时，应用分布式故障定位技术可以对故障暂态电流的波形进行分析，可以识别出故障的种类和原因。3.3 线路视频在线监测技术应用线路视频在线监测技术与可以维护线路和相关人员的安全。社会在不断进步和发展，人们的用电需求也在日益增加，为了满足人们生产生活的用电需求，特高压输电线路渐渐出现在城市中。特高压输电线路周围易发生触电事故，要在其周围进行监控，防止发生危险。还要对铁路沿线进行视频监测，这是对公众的安全保障。在城市中，特别是在人口密度大的地区，必须安装视频监测系统。线路视频监测系统可以分为监测子站、监测总站和管理部门三个部分。其中，监测子站可以从四面八方收集各种信息，并且监测子站彼此间互不干扰，可以把所有的信息都传递给监测总站，在监测总站，所有数据都会被收集起来，由最高的中央控制中心来决定用途。相关管理部门要掌握各地的实时动态，一有异动就立即采取行动，确保全市线路的安全。3.4 绝缘子污垢在线监测技术特高压输电线路污闪产生的原因是电力企业未及时清除高压电线的绝缘层，使其绝缘性能受到损害。在特高压输电线路上应用绝缘子污垢在线监测技术时，需要在电力中断后进行监测。电力企业的监测人员需要使用感应器对特高压输电线路的绝缘材料进行光学监测，以求出其外层绝缘材料的含盐量，并对其进行绝缘特性的判定。实际应用绝缘子污垢在线监测技术时，需要将传感器置于绝缘子的高压侧，使其信号处理单元能够实时监测电力输出情况，并将有关数据通过无线网络传输至主站监测管理平台。同时，电力企业的监测人员也可以根据相关资料进行分析、比较，从而判定高压电线外绝缘材料中的绝缘子结垢情况，为电力系统的维修人员提供更加全面的信息支撑。3.5 雷电监测技术通过具体的监测工作可以得知，雷电电流的大小不能测量，要减少雷电对电网的影响，必须加强对雷电的监测。在实际应用中，定位技术是雷电监测技术的核心，需要重点关注雷电发生时所产生的电磁辐射，然后进行相应的计算，得到雷电的具体发生时间、流速、位置，最后得到雷电活动地图。目前，国内的雷电监测技术分为时差雷电定位技术和定向雷电技术，不论采用哪一种监测技术，都应着重对雷电的强度和波形进行监测。与定向雷电技术相比，时差雷电定位技术具有较高的精确度，为操作人员掌握雷击的位置打下了良好的基础，并能有效地防止雷电的伤害。3.6 特高压输电线路带电监测技术3.6.1 紫外监测技术紫外监测技术是指通过紫外成像机接收电晕放电时发出的紫外信号，信号处理后与可见光信号重叠，可以确定电晕的位置和强度。紫外成像机与被测物体无电接触，具有较高的灵敏度和稳定性，能够对线路的电晕放电进行有效监测，为电力系统的运行状况监测提供一种新思路。紫外监测技术对某些外部电晕、放电缺陷非常敏感，如导线外部损伤、断股、散股等故障，而且从某种程度上可以反映某些绝缘缺陷，如雨水和潮湿的气候条件下导致的复合绝缘子护套损伤、照明电气 2023 年 第 1 期 总第 176 期 光源与照明212电蚀等，这些缺陷在干旱条件下观察不到。但紫外监测技术对零值绝缘子的判别灵敏度低。目前，研究人员对紫外监测技术进行了应用研究，通过对不同类型的电力设备进行故障监测，积累了操作经验。采用紫外监测技术，可以快速、形象、直观地显示线路的运行状况，并可清楚地显示故障的性质、部位和严重程度，而不需要额外的辅助信号源和多种监测设备。紫外监测技术具有简单、操作方便的特点，相对于传统的手工步行和登高测量技术，其不受限于地理环境，可以大幅度提高监测效率。3.6.2 红外监测技术如果某个设备存在潜在故障，其表面会出现异常发热迹象。可以通过监测设备表面的异常红外信号，然后根据不同的故障特征，判断故障的严重程度与突发故障的位置。与其他技术相比，红外监测技术具有可靠、精确、安全、快速、高效等特点。利用红外监测技术可以全面分析过热和接触状态的故障，并对绝缘性回路的导流性进行测试。现有的红外监测设备包括红外线热像仪和温度测试仪。根据实际情况，为了选择最适合测量的设备，需要确定线路和设备特性。可以增加专门的热像图谱数据库，每隔一段时间编写一份分析报告，确定在各个时间点出现不正常的仪器。通过成像装置得到的红外图像可以在处理后与可见光图像重叠，从而识别得到电晕的强度。被测试部件和测试设备没有互相接触，这种监测方式具有更好的灵敏度，可以更准确地分辨电流的实际情况。应用红外监测技术可以处理电线的断裂、散落和损坏等故障。大部分情况下，红外监测技术能鉴别出绝缘子中隐藏的缺陷，对绝缘体的监测十分灵敏，能快速地显示各个区域的线路特征，方判断故障的严重性。与步行监测相比，红外监测技术消除了地理和空间上的限制，更适合在不同的环境下进行测量。3.6.3 超声波监测技术超声波监测技术主要检查绝缘子芯条的裂纹和性能。超声波监测技术的基本原理是通过超声波传播时产生的各种现象来判断被监测物体的内部情况，当物体上有裂缝时，超声波会发生反射和折射，产生特殊的波纹，通过这种波纹，可以推断物体裂缝的大小和位置。超声波监测技术简单有效，但超声波会对电力系统造成一定的干扰，其使用受到了限制。4特高压输电线路状态监测技术的应用注意事项4.1 加强对工作人员的技能培训特高压线路的监测和维修工作对工作人员的要求很高，需要足够的技术水平才能够胜任，因此，要加强对电力系统管理和维修工作人员的培训，要把实践与理论学习有机地结合起来，使各部门的工作人员在理论上逐步夯实，同时不断地提升自己的业务能力。在培训过程中，要注重员工的学习热情，确保培训的科学性和综合性，使员工的整体素质得到全面的提升，从而为特高压线路的运行提供可靠的技术支撑。4.2 提高特高压输电线路状态监测故障诊断能力在特高压输电线路状态监测中，要减少故障造成的损失，必须提高特高压输电线路状态监测故障诊断能力，这是相关部门的职责。因此，有关部门必须对特高压输电线路和相关设备进行精确的数据分析，以达到科学诊断与预报的目的。4.3 加强技术创新线路故障带电测定辅助设备目前还没有得到充分运用和推广，在实际操作过程中也会遇到很多不便。对此，需要加强技术革新，开发新型设备。例如，对绝缘体检测技术的投资非常有限，而且带电监测存在较大的经费损失，现场监测管理也不方便。在这样的情况下，需要合理应用技术，加强技术创新，当线路比较长时，可以采用视频测量等新技术进行日常监测。5结束语特高压输电线路上负载很大，只有加强对这些线路的检查和监测，才能从源头上防止突发的短路和其他危险。需要检查绝缘子，检查周围可能存在的危险；谨慎地防范雷电对线路的突然袭击，增加防雷部件。监督人员应该加强自身的预防和控制意识，提高自己的专业水平。需要根据线路的特殊性，选择适当的监测流程，从而真正消除输电过程中的危险。参考文献1 左鹏奇.基于无线传感网络的输电线路状态监测关键技术研究D.南昌:华东交通大学,2021.2 林世忠,安旸,张强.架空输电线路氧化锌避雷器运行状态实时监测系统研究J.电工技术,2021(11):105-107,110.3 杨毅.输电线路状态监测系统的研究与应用D.马鞍山:安徽工业大学,2020.4 雷朝煜,郝良收,戴甲水,等.高压直流输电线路故障定位研究综述J.电力系