输电线路在线监测与故障诊断技术

输电线路在线监测与故障诊断技术

吴永锐房露

国网江苏省电力有限公司泗洪县供电分公司 223900

摘要：随着经济的高速发展，对电能的需求日益增长，输电线路能否顺利运转将对电能的安全输送产生重要的作用。由于输电线路在国内的分布十分普遍，尤其是高速收费站、隧道等复杂路段，因此，高速隧道往往位于偏僻地带，为了保证隧道的灯光和收费站的正常运转，必须穿越高山，进行长距离输电，保证隧道灯光和收费站的正常运转，然而，长距离的输电线路容易受到恶劣环境的影响，一旦出现故障，就会由于复杂的地貌而延误时间，造成区域停电，轻则收费站无法正常运行，重则影响隧道通风照明，引发车祸，而在线监测和故障诊断技术可以解决这一问题，为输电的安全稳定保驾护航。

关键词：输电线路；在线监测；故障诊断

引言

输电线路通常包括输电线，地线，金具，铁塔，电杆，绝缘子等组成，它的部件构造相对单一，品种也相对稀少，可是，它的数量却非常多，一旦输电网中的某个输电线路区域发生了故障，就会引起整个区域的断电，甚至引发连锁效应，从而使整个区域的供电中断。随著经济发展，输电线路线铺设的地域愈来愈广泛，输电线路也将由于恶劣的环境条件，导致污染程度提高，鸟类污染所致的污染频率也随之提高，此外，某些区域的生态与天气，不但对输电线路的损害，更是对线路的维持带来了困难。在强风区域，远距输电线路也会发生线路摆动，对输电的安全性造成一定的威胁。

一、输电线路在线监测技术概述

（一）在线监测与状态监测的关系

当前，仍然有部分的电力工作者将在线监测与状态监测模式混为一谈，以为二者是同一事情，但二者又不完全一样。在线监测技术是利用某些监测装置来获得装置的工作状态，而不会对输电线路系统的工作产生任何的干扰，同时它所获得的装置的状况也是支持监测工作的重要手段。监测包括在线监测、离线检测、线路测试等，它主要根据设备的实际工作状况，对仪器的绝缘性能进行检测，从而判断输电线路有无故障，并对故障进行诊断，具有很强的针对性和实时性。所以，监测的状况也可以归纳为：当修即修，不做无为检修。输电线路制的故障诊断还不能完全依靠在线监测的解析架构，其理由是：首先，它的线上诊断体系还有待进一步的改进，它要不断地累积诊断的数据，并逐渐地对故障进行分类；其次，它的技术标准、诊断导引和故障判定的方法都有待于进一步的完善，而在线监测系统的灵敏度、稳定性和智能水平的高低将直接故障诊断的成功率[1]。

（二）在线监测系统的构成

在线监测是一个包括输电线路监测设备、数据传输设备和数据处理的系统。监测系统包括各种不同的传感器，它不但能对输电的线路、绝缘子、地线、杆塔等进行数据采集，而且还能对周围的温度、湿度、降水量、霜冻、风速等进行实时监测，并将其转换为电子信号，传输给下一台设备。数据传送系统通常利用手机的方式，将经过处理的数据传送到分析和展示平台上，再利用强大的运算功能，对数据进行分析，如果有足够的智慧，就可以根据收集到的数据，构建出相应的模型，对故障进行分类，或者对故障进行预测。

二、在线监测与故障诊断技术

（一）导线舞动与风偏监测

高速公路上的收费站数量很多，而且这些高速公路的线路都是建在高山上的，为了满足长距离输电的要求，塔杆和塔杆的间距将会达到一个临界值，而且还会出现很大的大风，比如塔杆会被大风吹得摇摇欲坠，这时候风速也会对导线产生干扰，导致输电线的不稳定，如果电线摆动的话，很有可能会连续几个钟头，导致设备磨损，塔杆倒塌，导线断裂，断股，烧伤，跳闸等故障，对电网具有非常大的不利，甚至造成大面积的停电事故，从而影响居民的正常生产生活[2]。

在这种情况下，输电线路在线监测必须完成如下工作：首先，要精确的测量监测线的倾角、仰角参数和跳线参数，并观察周围的情况，防止风偏引起线路抖动，并根据当地的风偏监测资料设计合适的线路绝缘子，以降低由于风偏引起线路摆动的可能性；第二，对输电线路线路周边进行实时监控，尤其要留意线路上的结冰现象，如果晃荡幅度超过一定程度，必须立即通知相关部门，并安排专人进行维修。

（二）绝缘子污秽在线监测

污闪现象是导致线路外绝缘的重要因素之一。若输电线路穿越森林，或者在沙漠地带，扬起灰尘，则会造成输电线路粉尘的堆积，达到某个临界值，将会使绝缘子电感急剧下降，而在较低的温度下，则会出现闪络现象。根据输电线路故障的数据，绝缘子的污闪次数仅排在电击之后，而其所引起的损害远远大于闪电。

在输电线路在线监测体系中，对绝缘子的污闪现象监测可以划分为激光、红外线、超声波、电晕摄像机等，这类监测的监测技术既要昂贵，又要考虑到周围的各种因素，导致收集的数据准确性并不高。针对绝缘体污染问题，通常使用的是表层导电率法、等值盐密法和最大漏电电流法。通过对现有资料的分析，发现在考虑到周围的温度、湿度、线路中的电压等条件下，采用监测技术可以对绝缘体的污秽状况进行综合的检测，并且具有较高的测量准确率，因此可以提高对输电线路故障的正确判别。

（三）导线弧垂监测

输电线路的电弧线太大或太低都会引起输电故障故障。在高速输电中，由于受周边气候条件的限制，线路的弯曲也容易引起电力输送事故。输电电线的电弧长时间太短，它会受到很大的压力，如果温度太低，电线的柔韧度就会下降，导致断开。如果电线高度过大，电线与地面距离较近，通过住宅楼时，高压输电线路很容易产生短路，对附近居民和输电系统产生不利的作用，同时，由于风速较大，可能导致相邻线路交叉，引起事故。因而，导线的电弧垂随温度、风力、导线应力、动态增容和覆冰厚度等因素而变化[3]。

随着导线弧垂增加，其倾斜程度也会随之变化，所以在线监测系统通常会在导线弧垂时使用倾角法，通过角度传感器获得有关信息，进而推断出弧垂情况。为更好理解输电线路的工作状态，并判定它是否会出现故障，还必须获得其它的数据，比如输电线路周边的天气条件，包括风速、温度等，还要获得导线的工作状态，包括覆冰、舞动、微风振动等，再将这些参数与收集到的导线夹角、电弧垂向等因素进行全面的分析，并利用相应的公式，得出覆冰的平均厚度、导线承载能力等，以此来判定导线有无断裂现象，充分发挥出其快速定位故障和及时排除故障的功能，确保高速收费站以及高速隧道的正常运行。如（1）图表所表示

最大弧垂情况的垂直距离( m )   最大风偏情况的水平距离( m )

1kV~ 10kV       1kV以下          1kV~ 10kV    1kV以下

1.5 ( 0.8)      1.0 (0.2 )       2.0(1.0 )    1.0 (0.5 )

注:括号内为绝缘导线数值。

（四）输电线路温度监测方式

输电线路的温度也是一个关键的参量，它的采集精度将会对在线监测的性能产生很大的影响。目前，测温技术已经有了很大的发展空间，但因为是在户外，测温受到了很大的限制，比如北方的寒冷，南方的炎热，西北的沙漠化，所以要根据当地的气候条件，选择适当的测温方法，保证测量结果的准确度。其中，温度计的测温技术可以分成两种：一种是采用物理热力学的原理，在测温的时候，将测温元件与受测点的线进行直接的接触，这样，两者之间的温升就可以达到相同的范围，然后由传感装置将其实时地采集到信号处理器，然后再由计算机将其发送到在线监测系统，实现对线路进行高精度的监测检测。第二种是非接触式测温技术，它利用热量的变化来估算被测对象的温度，因而无需与被测对象进行直接的接触，通常都会选用热电或光感应器，其工作原理与红外线感应器基本一致。

总结

综上所述，本文从理论上对线路检测系统、信息传输、故障诊断等方面进行了深入的讨论。在线监测与故障诊断技术是保证输电线路系统的安全性的关键，我们要积极地进行技术革新，运用现代科技手段推动该项工作的持续发展。

参考文献

[1] 王鹏. 输电线路在线监测与故障诊断技术研究[J]. 通讯世界,2017(22):275-276.

[2] 黄礼华,黄庆华. 输电线路在线监测与故障诊断技术研究[J]. 电力安全技术,2016,18(7):24-27.

[3] 姜鹏. 输电线路温度在线监测技术研究[D]. 山东:山东理工大学,2017.