特高压输电线路在线监测技术的应用

由于特高压输电线路在运行中有着传输容量大、传送距离远以及电压等级高的特点，因此，为保障特高压输电线路的稳定、安全、可靠运行，有必要对高压输电线路实施在线监控。本文首先简单分析了输电线路的在线监测技术，而后重点分析了特高压输电线路中在线监测技术的应用要求和范围，以希望能够对特高压输电线路在线监控技术的应用提供一点参考。

【关键词】特高压 输电线路 在线监测技术

自二十世纪七十年代开始，特高压输电技术已经进入了研究阶段，四十多年时间内，美、日、俄、中等国家先后研究、建立了特高压输电线路。目前，我国晋东南―南阳―荆门特高压输电线路已经成功投入运营。特高压输电工程中，输电线路有着非同寻常的重要性，输电线路对于特高压输电系统的稳定与安全有着直接的影响，因此，需要引起格外的关注。特高压输电线路不少处于恶劣的地质条件以及恶劣的运行环境下。所以，对输电线路的状态采用先进的监测技术进行监测有着重要的意义。通过监测确保事故隐患能够第一时间发现并即刻清楚，保障特高压输电线路处于良好的运用状态。

1 输电线路在线监测技术

1.1 输电线路覆冰在线监测

不少区域，气温较低、气候条件复杂，需要输电线路覆冰在线监测系统实时监测输电线路导线覆冰情况，对监测数据通过后台诊断分析系统进行分析，提前预测可能发生的线路病害事故，并将报警信息及时发送到相关的运行管理人员，以便能够最大程度降低、减少倒塔、断线以及线路冰山事故的发生，保障特高压输电线路的安全运行。

目前，输电线路覆冰在线监测的工作原理主要有两种：

（1）通过对线路拉力的监测，来判断输电线路的覆冰情况。将拉力传感器安装到绝缘子串上，拉力传感器不但能够对输电导线覆冰后的受力状态进行实时监测，而且对于周边的风向、风速、湿度、温度等参数也能进行时刻采集。采集后的参数由传感器传输到后方的监控中心，而后经过监控中心对各种参数的计算、处理，最终给出改区域输电线路冰情情况，并作出相应的除冰预报。

（2）通过对输电导线的弧垂、倾斜角参数的监测来实现输电线路覆冰情况的反应。通过对输电导线弧垂、倾斜角参数的采集，并结合气象环境参数、线路参数以及输电线路状态方程进行综合分析计算，得出监测区域导线覆冰重量、厚度等情况，而后判定覆冰的危险等级，并及时发出除冰警告。原理1在绝缘子上串联应力传感器，应力传感器是其应用的基本前提，而且在全球范围内，经过了安全性试验论证。理论2线路参数不改变，线路的运行安全不受影响。以上两种覆冰在线监测理论，对于档内各段导线的覆冰形态无法有效给出，而且计算出的导线覆冰厚度是档内覆冰厚度均值。

1.2 输电线路导线微风振动监测

特高压输电架空线路电线疲劳断裂的主要原因在于微风震动，而且微风震动对架空线路的破坏有着持续性的特点，因此，输电线路导线微风振动监测不但能够为防震动设计提供相应的科学依据，而却还有利于减少微风震动对特高压输电架空线路电线的破坏。

微风振动监测系统的主要工作原理是将导线与线夹接触点的曲振幅、频率和线路周围的风速、风向、气温、湿度等气象环境参数通过导线振动监测仪记录下来，在分析判断导线疲劳寿命以及微风振动水平时，根据监测记录并结合导线力学特性进行。

1.3 输电线路气象和导线风偏在线监测

科学、合理的风偏校验以及线路设需要输电线路气象和导线风偏在线监测系统提供相应的实测依据，相关部门可以根据相应的实测数据及时采取相应的风偏防范处理多少，而且还能够为放电故障点的寻找提供相应的资料，对于输电线路所在的区域的气候情况，监测中心通过观测、收集、记录的方式完善风偏计算方法，此外，输电线路杆塔上的瞬时最大风速、强风下的导线运动轨迹以及风压不均匀系数，监测中心均可以准确的记录下来，这些技术数据可以作为合理设计标准提供相应的参考。

1.4 输电线路杆塔倾斜监测

不少特高压输电线路经过煤矿采空区，在自然干扰力、重力以及应力的作用下，煤矿采空区极易出现地面塌陷、滑坡以及崩塌等情况，这极易造成输电线路杆塔出现倾斜、地基发生变形，给特高压输电线路的安全运行造成严重影响。

为实现输电线路杆塔倾斜监测和预警，采取全球移动通信系统（GSM）杆塔倾斜监测报警系统装置，目前，该系统装置已经广泛应用到220kV电压等级输电线路中，并发挥了良好的效果。基于特高压线路存在着基础与铁塔荷载大、山区通信网络信号薄弱以及塔头无线电干扰严重的特点，目前，国家电网已经研制成功特高压 GSM 杆塔倾斜监测报警装置，并且在试用中取得了良好的效果，这对于特高压输电线路运行杆塔倾斜监测提供有力的保障。

1.5 输电线路导线舞动监测

输电线路导线舞动不但会造成塔材、螺丝的变形、折断，而且还会损坏线路，严重中导致金具断裂，导致大面积停电，给居民生产、生活带来严重影响。因此，对导线舞动加强观测与记录，制作输电线路导线的易舞区域，对于监测输电线路的舞动情况有着重要的意义。

输电线路导线舞动监测的主要工作原理是：在安装导线舞动监测仪之前，应根据导线线路以及档距的具体情况，决定安装数量。导线舞动监测仪要对三个方向的加速度信息进行采集。根据导线线路的基本信息以及分析计算监测点加速度情况确定导线运行轨迹以及舞蹈线路的舞动半波数，进而确定导线线路是否出现舞蹈危害，一旦达到相应的阈值，则即刻发出警报信息。

1.6 输电线路绝缘子污秽监测

1.6.1 污秽度在线监测

在输电线路绝缘子表面污秽度的测量时主要采取停电测量的方式进行，测量的重点包括灰密以及等值盐密。主要原理是通过光场分布以及光纤传感器光能损耗和盐分含量的对应关系，结合监测光能参数，最终得出传感器表面盐份，进而算出绝缘子表面的盐密值。

1.6.2 泄漏电流在线监测

气候情况、污秽度以及输电线路的电压情况均能够反映绝缘子表面泄漏电流情况，所以，通过监测绝缘子表面泄漏电流可以直接反应出绝缘子污秽程度。在监测过程中依据泄漏电流沿面形成的原理，在线实时监测泄露电流，通过信号处理单元对泄漏电流的各种数值进行计算、统计，将计算统计的各种数据通过无线传输至数据总站，而后进行综合分析，最后根据分析结果对绝缘子的积污状况做出相应的评估和预测。总体来说，泄露电流的大小受多种因素的影响，污秽成分、绝缘子类型、灰密、盐密以及气象等多种条件均会对其造成影响，此外，在泄漏电流在线监测过程中，应注重积累足够多的运行数据，以确保监测的准确性。

2 在线监测技术在特高压线路中的应用

2.1 基本要求

在线监测技术对于维护特高压线路的顺利运营有着重要的作用，因此，必须要保障在线监测技术应用过程中有着较强的可行性以及必要性。在线监测在安置时要达到以下要求：

（1）在线监测设备在安装过程中要符合1000KV特高压交流线路中对于无线电干扰以及电晕的相关要求。

（2）在线监测设备的安装时，不但不能对特高压输电线路的可靠性与机械性造成不良的影响，而且在结构上也不能增加隐患。

（3）在安装时，要方便未来线路运行人员安全、方面、简单的操作。

（4）在线监测设备不但能够适应恶劣的气候环境，而且还要具备一定的抵抗特高压线路电磁场能力。

2.2 应用范围

在线监测技术应用主要是保障特高压线路的安全运行，所以，在应用中应本着突出重点、体现差异化为原则，明确各种在线监测技术的应用范围：

（1）在跨越主干告诉公路、主干铁路等重要交叉、覆冰较重地区以及山区较长地区应装置覆冰在线监测系统，在使用过程中注重结合输电线路视频监控装置，以便能够最大程度发挥其作用。

（2）微风振动监测装置尽量安置在大跨越线路上，以便能够实现特高压输电线路检查微风振动的效率。

（3）杆塔倾斜监测装置应安装在煤矿采动影响区域，最大程度减少因为采空区塌陷造成的安全事故。

（4）微风振动监测装置尽量安置在大跨越线路上。

（5）对保障特殊地段的特高压输电线路的安全、可靠、平稳、运行，应加强对特殊地段线路的监控力度，将视频监测装置安装在重要跨越地区、特别偏僻的地区以及大跨越线路地区。

3 结语

在线监控技术实现了特高压输电线路的实时监控，并且通过在线监控管理平台能够对整个特高压输电线路的线路、设备运行情况以及运行人员的操作情况，不但有利于管理者正确的决策指令，而且能够及时发现清除特高压输电线路运行中存在的事故隐患，提高特高压输电线路抵御事故、防范事故的能力，进而保障特高压输电线路安全、有效的运行。

参考文献

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作者单位

超高压输电公司南宁局 广西壮族自治区南宁市 530021