输电线路状态监测装置

输电线路状态监测装置（精选十篇）

输电线路状态监测装置 篇1

关键词：取能线圈,气隙磁阻,保护电路,在线监测,电池管理策略

0 引言

高压架空输电线路在线监测中一些需要监测的重要状态量(如导线温度以及导线接头温度等数据采集单元)安装在高压侧,采集装置电子电路的电源获取是监测系统实用化必须解决的一个关键问题。一些学者和开发人员提出了多种供电方式,如利用太阳能加上锂电池来供电[1]、激光供电[2]、微波供电、利用特制TA在线取能[3]等,其中利用特制的TA在线取能给高压侧电子电路供电,由于高压侧电子电路及光电器件功耗极少,不会对电网的电能质量产生影响,其本身即可认为是一台隔离设备,是最具有发展前景的供电方式,但是此供电方式也存在一些需要解决的问题,包括:(1)如何在一次侧电流I1较大的变化范围内(19%～120%I1),电源部分能够给电子线路部分提供稳定的电压,这是目前急需解决的问题。(2)取能方式的稳定性问题。(3)取能铁心线圈的饱和问题[4]。针对这些问题,本文提出一种应用于高压测量系统中的电源解决方案,在取能线圈上采取增加气隙、引入气隙磁组的方法,避免了取能铁心线圈在一次侧电流较大时的饱和问题,使得后端电路明显简化,提高了可靠性。并且在在线取能电源中增加了锂离子电池组,使得其供电更加可靠,在一天24h内没有任何死区,使得该电源模块得到了广泛的应用。

1 在线感应取能电源系统的工作原理

在线感应取能电源系统的基本框图如图1所示。

由于一次侧电流变化范围较大,在正常的电流变化60～1000A范围内,特制的TA直接从一次侧感应出交流电压,经过前端冲击保护电路、整流滤波电路后输出6～75V直流电,为后端系统提供足够的能量。当一次侧电流较小,感应出的电能不能满足后端采集系统的需要时,运用电池组供电管理来满足这种需求;当一次侧电流较大,感应出的电能大大超过后端采集系统的需要时,可通过电压取样和保护电路来保证后端采集系统的安全运行,通过电池组充电管理来给锂离子电池组充电储能,以便在感应取电电能不足时使用。当一次侧发生短路故障时暂态电流可能达到数十千安,会在感应线圈中产生冲击电流,但在经过前端冲击保护电路以及后续电路的多重保护后,完全可以将输人到DC/DC模块的电压值嵌位到允许电压75V以内,保护了后端电子电路的安全[5]。

2 特制TA的结构参数设计

比较各种磁性材料的应用场合和各种性能指标,最终我们选择了日本生产的硅钢片H9,这种材料初始磁导率高,能够尽量降低启动电流;饱和磁感应强度值大,能够保证铁心在一次侧电流较大的情况下不饱和;损耗小,提高了铁心能量传递的效率[7]。符合在线取能的基本要求。

选择通过增加铁心气隙来减小整个磁路的磁阻和选择高性能的铁心材料后,在满足后端电路所需功率的前提下尽量使得铁心体积和重量减小。所选定的硅钢片铁心内径d=55mm,外径D=95mm,高度h=20mm,饱和磁感应强度Bs=1.85T,则平均磁路长度,若铁心气隙长度取δ=1mm,则增加气隙后的铁心等效相对磁导率μeq≈235.6,磁导率大大降低。此时,使铁心饱和的励磁电流值μmax≈1436.7A,电流有效值为1016A,表明采用这种I结构后,导线电流在1016A以内铁心都不会饱和。而110kV架空线电流一般不会超过1000A,这就避免了采用复杂的磁通控制电路,使后端电路设计大大简化。

实际上,为了便于固定气隙,我们在2个C形铁心中间垫了2片厚度为0.5mm的非磁性材料,由于其相对磁导率约为1,故其效果与空气隙相同,如图2所示。

在空载情况下,当导线电流有效值I1=40A时,为使二次侧线圈感应出有效值为9V电压,则有:

式中,U2为二次侧电压,g为电流频,NNz为二次侧线圈匣数,Bm为磁感应强度幅值,Seq为铁心的有效截面积,λ为铁心叠片系数,μ0为真空磁导率。

整理得:

在铁心结构和气隙长度已定的情况下,式(2)约等号右边为常数,将设计值代入,得:

由于11OkV架空线路的电流有效值一般不会超过1000A,所以二次侧感应电流最大值约为667mA。选用铜心漆包线,载流密度按照8A/mm2计算,需用截面积为的导线,对应的直径为0.326mm,考虑一定的裕度,最终选择铜心直径为0.45mm的导线。

3 试验结果和分析

3.1 试验平台搭建

试验平台如图3所示,调压器输入端接220V/50Hz交流电,通过升流器提升电流大小,通过调节调压器可以改变升流器二次侧输出的电流,为了方便观察通过取能线圈的线路电流的大小,用高精度的TA来监测模拟的线路电流。

这个实验平台最大能提供2000A的电流,但当电流较大时,其持续的时间不能过长。

3.2 测试结果与分析

首先要考虑启动电流时要有足够的功率,实验表明,取能线圈的输出功率与负载有关,当I1为43A左右时,取能线圈输出功率P2的最大值出现在负载R2=350Ω左右,功率可达122mW,如图4。

取能线圈输出电压U2与线路电流I1拟和曲线图如图5所示。

由图5可见,线路电流I1与取能线圈的输出电压有效值U2之间有很好的线性关系。实验时,用示波器测量取能线圈的二次侧输出电压波形,当I1=1000A时,波形未出现畸变,说明铁心仍然没有饱和,证明了铁心气隙设计的正确性。

取能线圈输出功率P2与线路电流I1拟和曲线图如图6所示。由图6可见,线路电流I1与取能线圈二次侧输出功率P2的关系近似为一条抛物线。

当I1=40A时,取能线圈的空载电压有效值U2=9.4V,接近设计值9V。而当I1=1000A时,空载电压可达332.4V(峰值),因此需严防取能线圈开路。当负载电阻R2=336Ω时,启动电流(U2>9V,P2>200mW)大概为60A,可通过增加铁心截面积的方法降低启动电流,这样便会增加铁心的体积和重量,要综合考虑后确定启动电流的大小;在低于启动电流的情况下,利用锂离子电池组向系统供电,监测每个锂电池的电压以及进行剩余电量的统计;当正在给系统供电的锂电池电量降到总容量15%或电压值低于一定阀值后,由主控CPU控制切换到下一块锂电池给系统供电,采用安时法计算剩余电量,每隔一段时间可以对锂电池满放满充进行维护,同时进行电量校准,当一次侧电流大于400A时,控制器把充电开关打开给锂电池充电,根据锂电池剩余电量和电压的不同分别进行涓流充电[8]、恒流充电、恒压充电,直到充电电流小于0.01 C(C为电池容量)为止。

此外,充-放电控制器还在硬件上实现过流保护和过压保护功能,在软件上设定了最低放电电压和最高充电电压,防止过充和过放,实现对锂电池的多重保护。

4结束语

针对现有取能电源在铁心设计上存在的一些问题,通过设计一种特种TA,合理选择气隙长度以及导线参数,使得在一次侧电流正常的范围内该TA工作在不饱和区;在该电源模块辅以充放电管理后,使得该电源模块工作时没有死区。

由于该电源解决方案是采用了悬浮电位,与一次电流大小有关,而与电压等级无关,所以该电源模块可以用在110kV以上电压等级输电线路在线监测设备中,具有广泛的应用前景。

参考文献

[1]黄新波,刘家兵,王向利,等.基于GPRS网络的输电线路绝缘子污秽在线遥测系统[J].电力系统自动化,2004,28 (21):92-95

[2]钱政.有源电子式电流互感器中高压侧电路的供能方法[J].高压电器,2004,40(2):135-138

[3]戚栋.一种应用母线电流动态范围宽的光电式电流互感器供电电源[J].中国电机工程学报,2006,26(19):160- 164

[4]李先志,杜林,陈伟根,等.输电线路状态监测系统取能电源的设计新原理[J].电力系统自动化,2008,32(1):76- 80

[5]沙玉洲,邱红辉,段雄英,等.一种高压侧自具电源的设计[J].高压电器,2007,43(1):24-27

[6]汤蕴缪,史乃.电机学[M].北京:机械工业出版社,2000

[7]胡彬.电子式电流互感器高压侧电源的研究与设计[D]. 2006

输电线路鸟害研究及驱鸟装置的研制 篇2

摘要：当今社会，人类面临着生物多样性的丧失，气候变化，自然资源日渐枯竭等全球性问题。这种情况，引起了我国政府的高度重视，将自然保护工作提上了日程。在人与自然和谐共存的前提下，以降低架电线对鸟类的伤害以及鸟害所产生的跳闸率为目的，通过对架电线鸟害故障的类型，成因和特性进行了分析，结合了数来年以有的防害经验，提出了以驱引相结合的绿色防害的防护措施。“驱”代表利用装置达到驱赶鸟类的目的。“引”则代表在输电杆上安装鸟笼引导其在内筑巢，以避免其乱搭乱建。该措施成功解决了输电线的鸟害隐患，使其得到有效控制。

关键词：架空输电线路；鸟害；驱鸟装置；防护措施

随着鸟类种类与数量的不断增加，国家对鸟类保护方面采取了高度重视，并将其设定为改善生态环境的重要的指标。人与自然要想和谐共存，人类就有义务与责任保护鸟类。凡事都有两面性，鸟类作为人类的朋友，在带给人们欢乐的同时，也给航空飞行，渔业养殖以及电力输送等方面带来了一定的灾害。以电力为例，因其在输电线上肆意筑巢与排便引发的故障频频发生，所以鸟害故障也急需得到控制，以避免对电网安全造成的潜在隐患。

在人类自然保护意识不断增强的今天，如何减少鸟类对架电线造成了危害成为了电力企业一个需要攻克的社会课题。为此，“驱引结合”的措施被提上了日程，这一措施在一定程度上减少了鸟类给电网造成的破坏。

一、鸟类筑巢方式的观察

筑巢行为是鸟类在繁殖活动中的一个显著行为。鸟类繁殖一般包括占领地区，求偶，筑巢，产卵孵化，育雏等几个阶段。筑巢行为有利于鸟类的繁殖行为的顺利进行。鸟类筑巢活动，对已经形成配对的鸟类来讲，是至关重要的。在繁殖的过程中，每对鸟都要占领自己的独有地盘，并在区域内的较高点筑巢（如杆塔，树等）。

由于野外的大树相对较少，所以杆塔自然成为鸟类筑巢的好去处。它筑巢的位置大多位于铁塔端头的凹槽处，层层包裹，且十分稳固。鸟巢的材质也是各种各样，如树枝，布片，草叶，羽毛等，形状大致可分为碗状与袋状等。

二、输电线鸟害故障的原因分析

（一）架空线路鸟害跳闸原因

架电线因鸟害出现跳闸原因大致分为以下几种：

1.鸟类在架电线上搭建巢穴时，需要用到一些树枝，铁丝，金箔等材质。在其叼物在空中飞行时，物体偶尔会出现脱落状况，如其落于导线与横担之间时，会瞬时导致电路短路。这类故障发生率高，故障点不利于查找。

2.在阴天的情况下，经常伴有阵风和大雨，杆塔上的巢穴被打湿或者被风吹散脱落，如其落于导线或者悬瓶上，即可造成输电线短路接地的故障。这类故障发生的频率极低，但故障点不容易查找。

3.鸟类在横担或导线上空飞行时出现排便情况，鸟粪随着风吹向带电导体造成了空气间隙的击穿，从而引起故障。此类事故多发生于大风天气，且多为排便量大的鸟类，此故障比较普遍，且极易查找。

4.鸟类经常活动于横担之间，排便量也极少，不会对线路产生直接性负担。但是随着时间累积，横担上杂质日渐增厚，后遭阴雨，大风天气即可跳闸。此类故障属于特殊的污闪。

5.一些鸟类，例如乌鸦等乐于嘴衔树枝，铁线等飞行，在导线或者上空穿梭飞行时，易导致接地短路或者相间短路。

6.鸟类在导线间食用食物时，易引起线路接地跳闸。

架电线发生鸟害的跳闸故障后会对电网的安全性运行造成一定的干扰，但重合闸基本性能仍完好，不会造成大型事故。但是当断路器或保护类二次设备出现问题时，事态才会扩大化。

（二）鸟类故障产生类型 1.筑巢类

很多鸟类乐于在杆塔上建筑巢穴，在很多情况下。鸟窝中的金属类导电物质（如金属丝，金箔片等）接触导线后发生接地或者跳闸类事故。如若在木杆上筑巢，会由于放电接地而引起燃烧事故。2.排泄类

鸟类在铁塔上排泄的粪便以及生活杂质所引发的电力跳闸事故频有发生。故障一般存在两种：一是鸟粪积累到一定情况下引发绝缘子污闪；二是粪便形成的线性通路造成接地性短路事故。

（三）鸟类故障发生的特性 1.时间特性

鸟害造成的故障多发生于夜间，大约在18时到次日6时。2.季节特性

鸟害造成线路故障具有季节性特性，发生时间约为每年11月到次年3月。其中1至3月为鸟害最严重的时期。3.区域特性

在比较发达的城市以及乡镇，发生鸟害的概率几乎为零；但是在人员稀少，树木繁茂以及河流聚集地，则常常是电力鸟害故障的高发区域。4.重复特性

重复特性是指同种类型造成的鸟害事故可能会在短时间内于同一地点重复发生。5.迁移特性

迁移特性是指当鸟类在一处的巢穴造成破坏后，会在附近另寻觅栖息地从而引发故障。6.选择特性

鸟害故障普遍位于铁杆的杆塔之上，绝大部分在绝缘串上和瓷瓶串上，水泥杆上鸟害的故障特别罕见。

三、输电线鸟害故障的防范措施(一)驱鸟措施

针对输电线日益严重的鸟害状况，目前可以采用多种防鸟措施，主要分为以下几种： 1.防鸟档板

目前防鸟挡板已投入使用，在已经安装档板的杆塔线段，基本杜绝鸟害。2.驱鸟器

目前已经有多路段在塔顶上安装光电声三位一体驱鸟器，但鸟类适应性相对较强，初始安装阶段效果较强，后期鸟类慢慢适应，效果不再明显。3.防鸟磁性油漆 涂刷磁性油漆是利用油漆内含有的磁性材料所产生的磁场来干扰鸟类生活已达到目的。但需考虑油漆脱落事宜，脱落后效果不佳。4.防鸟刺

在横担上加装一部分防鸟刺。向上的钢刺罩住横担形成蘑菇状，可有效避免鸟害。但是缺点颇多：一是固定螺母时间久易生锈，无法打开；二是时间长，易变形，大型鸟仍可栖落。三是影响后期维修工作。(二)封堵型防鸟措施

封堵型防鸟措施的基本思路是在铁塔的横担头一段安装一个防鸟盒，对横担头侧鸟儿筑巢的有利位置进行了有效的封堵。防鸟盒主要采用绝缘型塑料面板经过拼装制作而成。但是由于该防鸟盒的形状设计不是特别合理，且工艺欠缺，拼装的缝隙过大等种种因素，鸟类叼杂物从缝隙进入筑巢，杂物脱落导致跳闸事故。因此该措施只收到了部分成效。

（三）人为筑巢与封堵相结合防鸟措施

铁塔担头安装防鸟盒已经有了部分成效，但是由于自身材质原因，经过风吹日晒，防鸟盒都会有变形或者脱落等情况的发生。而且如果电力出现故障需要检修时，防鸟装置会给其维修人员造成诸多不便，甚至被其踩踏，损耗严重。将原有复杂的防鸟盒改换成平板铺装。做到了安装简便，不易变形，不易移位等特点，从而实现了人与鸟类和谐之景。结束语：

鸟类长期威胁电网的安全正常运行。这个问题在全国的电力系统中都普遍的存在。针对屡禁不止的鸟害问题，我们需建立一套可行性与实用性并存的常态运行化机制。同时结合了我们所掌握的实际情况，采取多层次高强度的预防措施。溯根求源的研究鸟害治理的措施，提出一套科学完整的预防方法。

架空输电线路的绿色防鸟害将是一项具有长期持久性的工作，是人鸟和谐共存的写照。鸟类的繁衍生息和自然规律的多样性与复杂性等因素的不断变化，再结合输电线塔型的多变性，防鸟害工作仍然需要不断的总结和不断的探索，从而实现人类对鸟害的可控性与在控性。参考文献：

输电线路状态检修研究 篇3

【关键词】输电线路；状态维修

0.概述

相对于传统的输电线路检修，状态检修有很大的优势。传统的输电线路检修是定期进行预防性试验和按一定的周期进行检修的方式，很容易造成不必要的人力、物力及财力的浪费，而以线路运行的实际状况来替代以时间为周期的线路检修模式是当前探索输电线路检修的先进方法，这就是状态检修。随着电网容量的不断增大以及用户对供电可靠性要求的提高，维修管理的重要性日益显得重要起来。如何采取合理的维修策略和正确决定维修计划，以保证在不降低可靠性的前提下节省维修费用，便成为电力系统的主要课题。

1.输电线路检修项目

按工作性质内容与工作涉及范围，线路检修工作分为A、B、C、D、E五类，其中A、B、C类是停电检修，D、E类是不停电检修。下面介绍每一分类下的检修项目。

1.1 A类检修

A类检修是指对线路主要单元进行大量的整体性更换、改造等。包括杆塔更换、移位、升高（5基以上）；导线、地线、OPGW更换（一个耐张段以上）。

1.2 B类检修

B类检修是指对线路主要单元进行少量的整体性更换及加装，线路其它元件的批量更换及加装。包括：主要部件更换及加装导线、底线、0PGW、杆塔；其它部件更换及加装；横担或主材、绝缘子、避雷器、金具及其他；主要部件处理、修复及加固基础、扶正及加固杆塔；修复导、地线；调整导线、地线驰度及其他。

1.3 C类检修

C类检修是综合性检修及试验，包括绝缘子表面清扫；线路避雷器检查及试验；金具紧固检查；导地线走线检查及其他。

1.4 D类检修

D类检修是指在地电位上进行的不停电检查、检测、维护或更换。包括修复基础护坡及防洪、防碰撞措施；铁塔防腐处理；钢筋混凝土杆塔裂纹修复；更换杆塔拉线（拉棒）；更换杆塔斜材；拆除杆塔鸟巢；更换接地装置；安装或修附属设施；通道清障；绝缘子带电测零；接地电阻测量；红外测温及其它。

1.5 E类检修

E类检修是指在等电位带电检修、维护或更换。包括带点更换绝缘子；带点更换金具；带电修补导线；带电处理线夹发热及其他。

2.状态检修完全替代定期检修的可能性

输电线路设备在野外，线路很长，实现状态监测时没有必要对所有设备进行监测，对有些缺陷实现状态监测→故障诊断→状态检修实现上还存在许多技术瓶颈，而且对所有设备进行状态监测费用上难以承受也没有必要。输电线路状态检修有它自身的特点，即状态比较直观，对实时性要求不太高，未来的状态检修可能完全替代定期检修。电力系统内部目前还是以计划管理为主，所以状态检修方式必须要有计划性，这可能在一定程度上对状态检修有所影响。

2.1输电线路状态检修方式的确定

输电线路检修方式有着本身的优势，即根据线路状态分类，应根据不同设备缺陷选用不同的检修方式。考虑系统可靠性后，采用带电检修消除存在缺陷的状态单元，实现输电线路状态检修。所以输电线路故障诊断后主要依靠带电检修实现状态检修，提高可靠性。对于不能够带电作业的缺陷，就要列入状态检修计划，在规定的检修时间内予以消除。

2.2输电线路状态检修方式的实现要有一个过程

目前全面推行输电线路状态检修还存在一定的问题主要包括输电线路在线监测技术还不健全，不能满足状态信息的要求，而且费用昂贵；对在线监测的信号加工处理和故障诊断只是停留在简单的统计，故障诊断的模型尚不健全，判断的标准不健全，可信度不高；因此状态检修应首选线路电气、机械、地理环境较好的线路试行，同时要保证人员的高素质。

随着监测技术的提高、诊断理论和技术的进步，输电线路状态检修必然成为一种主要的检修方式，为电力系统经济运行发挥重要作用。

3.实施状态维修应开展的研究工作

状态维修技术，就目前来看，它涉及到多学科、多领域的系统工程技术问题。一般包括电力系统各部门正在研究的电力前沿科技领域，主要包括先进传感器技术；信息采集处理技术；信息及数据传输技术以及故障信号分类及判别技术等。

3.1先进传感器技术

先进的传感器是实现预测性维修的重要手段，是一个长盛不衰的研究热点。这是因为故障诊断技术的基点是首先取决于能否获取到尽可能多的有用信息，而有用信息的排头兵则是传感器，只有性能先进的传感器，才能获取清晰的高质量的有用信息。这是数据处理和诊断决策的基础。为了提高故障诊断水平，研究各种新型传感器便成为电力系统的研究热点。

雷电定位装置测量云对地的闪络是捕获空间电磁场的变化。目前通过传感器捕捉到的信号，已能将定位距离误差控制在700m左右，而现在看来这一误差精度还有待提高。而这一误差精度的提高尽管是一个系统工程，但传感的改进也是一个重要的领域。

3.2信息处理技术

对采集到的信号进行加工处理，去掉现场大量的背景干扰信号，从而提取有用的信号，这是信息处理技术的关键。然而现场实测表明，有用的信号能级往往很低，这淹没在大量的背景噪声海洋中，当然信息处理技术的主流是应用硬件滤波器和数字滤波技术，并采用水波变换技术。这不仅可以有效地滤除稳态信号，即滤掉经常遇到的载波信号干扰和噪杂声干扰，同时还可以抑制其他现场测量中不可避免的干扰。这样一些技术的应用，可以把有用的信号从此信号强几个数量级的干扰电平中提取出来。

3.3信息及数据传输技术

输电线路的信息与数据传输问题相对于变电设备而言，传输问题则显得较为突出。这里有三个问题，一是传输通道，二是传输距离，三是传输功率问题。目前已有的传输方式是通过OPGW或ADSS光缆作为传输媒体。

4.结论

总之，作为一种先进的检修管理方式，输电线路状态检修能有效地克服定期检修造成设备过修或失修的问题，给电网及社会带来巨大的经济效益和社会效益。设备状态检修是根据先进的状态监测和诊断技术提供的设备状态信息，判断设备的异常，预知设备的故障，在故障发生前进行检修的方式，即根据设备的健康状态来安排检修计划，实施设备检修。输电线路状态检修技术目前虽然已具备开展的条件，但是还需要许多的技术支持和输电线路本身大力度的技术改造来进一步完善，所以需要进一步的基础理论研究和成熟产品的开发。状态检修不是唯一的检修方式，需要根据设备的重要性、可控性和可维修性，需结合其他的检修方式（故障检修、定期检修、主动检修）一起，形成综合的检修方式。 [科]

【参考文献】

[1]易辉.输电线路状态监测与状态维修技术[J].线路通讯，2003.（5）.

[2]朱德恒.谈克雄.电绝缘诊断技术[M].北京.中国电力出版社，1999.

[3]贾焕年.电气设备两种维修制度的比较[J].电网技术，1997.（5）.

[4]王楠.陈志业.仲方成电容型设备绝缘在线监测与诊断技术综述[J].电网技术，2003.（8）.

[5]国家电网公司输变电设备状态检修培训资料.

输电线路防污闪在线监测装置的研究 篇4

近年来, 随着电网容量的增大和额定电压等级的升高, 电力输电线的绝缘子污闪事故时有发生, 严重威胁着电力系统的安全运行。虽然采取了绝缘子清扫、提高爬电比距、在重污区采用有机复合绝缘子等措施, 减少因污闪引起的跳闸事故, 但由于环境数据采集不及时等原因, 污闪事故仍有发生。因此, 研制一套绝缘子在线监测系统, 准确掌握绝缘子的污秽状况, 对电力系统的安全运行具有重要意义。

1 传统防污闪措施存在问题

(1) 在恶劣天气下开展防污闪夜间巡视, 增加人员作业的安全风险。

(2) 在杆塔下方肉眼对绝缘子串进行观察, 距离远效果差, 无法准确掌握绝缘子污秽放电情况。

(3) 红外测温仪无法在污闪形成的初期进行观测, 而紫外成像仪价格昂贵, 无法推广使用。

(4) 输电线路分布范围广, 地域气候差异大, 工作人员无法掌握线路现场气象条件, 无法及时开展防污闪特巡。

(5) 没有开展绝缘子积污状态全过程跟踪, 当恶劣天气条件 (雾、露、雪、毛毛雨) 到来时, 往往在还没有开展特巡时, 污闪跳闸已发生。

(6) 传统的防污闪在线监测设备只监测绝缘子放电发出的紫外线强度, 不直观、不详细。

2 绝缘子污闪紫外检测原理

绝缘子污秽放电是指其在工作电压下的污秽外绝缘闪络。污秽放电时, 空气中的电子不断获得和释放能量。当电子释放能量时, 会辐射出光波和声波, 还有臭氧、紫外线、微量的硝酸等。紫外线的波长范围是10~400nm, 太阳光中也含紫外线, 辐射到地面上的紫外线波长都大于300nm。绝缘子放电产生的紫外线大部分波长在280~400nm内, 也有小部分的波长在230~280nm, 绝缘子发生闪络前, 表面的泄漏电流不稳定, 并伴有局部电弧的形成和熄灭, 闪络前放电强度迅速增加, 紫外线辐射强度相应增加。典型电晕放电光谱如图1所示。

利用工业紫外线摄像机在夜间 (白天会受太阳光紫外线影响) 对绝缘子进行成像, 能反应绝缘子的真实放电情况。用户端可通过手机对GPRS远程控制继电器进行控制, 使紫外线摄像头、网络硬盘录像机、4G无线CPE、路由器接通, 从而使紫外线摄像头开始拍摄绝缘子污秽放电图像或视频并传输到手机客户端, 从而对电力部门输电线路重污染线路绝缘子污秽情况进行监控。工业紫外线摄像机感应紫外线波长范围如图2所示。

3 整体设计方案

基于紫外线成像的防污闪在线监测装置结构如图3所示, 包括太阳能风力二合一电源单元、4G无线CPE、路由器、网络硬盘录像机、工业紫外线摄像头、远程控制模块。

4 特点

该装置采用工业紫外线摄像头对重污染地区线路绝缘子污秽情况进行成像。相比于传统夜间巡视、夜视仪进行观测等方式, 紫外线成像防污闪无线视频监控具有以下优点:

(1) 采用远距离无线传输技术, 人员无需开展夜间防污闪巡视, 提高了工作效率、降低劳动强度。

(2) 采用紫外线成像反映绝缘子的污秽程度, 直观准确。

(3) 能够对绝缘子污闪发展全过程进行实时跟踪, 对温度、湿度、污闪各阶段紫外成像进行实时分析, 确保能在最合适的时候开展绝缘子清扫工作。

(4) 造价低、组装方便、推广性强。

摘要：电力输电线的绝缘子污闪事故严重威胁着电力系统的安全运行, 人工巡视等传统方法无法准确掌握绝缘子污秽放电情况, 往往导致事故的发生。为此, 提出采用工业紫外线摄像头对重污染地区线路绝缘子污秽情况进行成像的解决方法。

关键词：输电线路,防污闪,紫外线摄像头,污闪

参考文献

浅析架空输电线路状态检修 篇5

关键词：架空输电线路；状态；检修

中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）18-0107-02

架空输电线路作为电力运行中的重要内容，对于配电网的正常运行有着深刻的意义。由于目前我国处于高速发展时期，对于电力的需求程度越来越大，导致输电线路的容量变的越来越大，在电力输送的过程中由于各种因素的影响，容易出现设备故障。架空输电线路的检修能够保证配电网系统的正常运行。

1 目前的架空输电线路检修

传统的架空输电线路检修是以定期检查电力设备线路和事后检修相互结合的模式来进行。定期的检修时间时根据输电线路的实际情况和经验所得出来的检修时间，在传统的输电线路检修工作中有着其合理性。但是随着电网的扩大、输电线路逐渐增多、电网技术的革新，这样的检修模式已经不再适合现在的架空输电线路的检修工作，这样的检修模式应用于现代的电网中，有可能会出现当输电线路出现故障的时候没有工作人员对其进行及时的维修，当输电线路处于正常的工作状态的时候反而对其进行检修的尴尬局面。所以在电网技术和设备不断更新完善的现代架空输电线路检修工作中，需要对检修模式进行调整改进。

2 状态检修的模式特点

2.1 状态检修的定义

状态检修是针对不同电力设备的情况和特点，考虑设备有可能出现的故障，对于输电线路设备进行合理的安排检修模式。这样的检修模式通过对设备数据的收集和分析，对设备进行合理检查、带电检测、定期保养等检修工作的展开。状态检修具有科学性和合理性，能够根据具体的情况和数据进行对输电线路的维护。

2.2 状态检修的特点

状态检修是根据输电线路的具体情况而对其进行检修，具有这样几个特点：一是具有针对性。在传统的检修模式中，定期检修是不管输电线路需不需要进行检修，到了规定的时间都要对其进行检修，这样的检修模式不具备科学性，比较盲目。而状态检修则是根据输电线路具体数据的分析，结合输电线路的具体状态，对这些设备进行风险评估和具体维修方法的制定后，对设备进行科学的检修，在检修方面具有及时性和针对性，没有盲目的对设备进行定期检修，能够保证设备运行的正常。二是状态检修的有效性。状态检修具有有效性，这样的特点体现在通过对输电线路的实施监控，针对输电线路所可能出现的问题进行防范，在输电线路出现故障的时候对其进行科学的检修，这样的检修模式就像医生在对病人进行病情诊断一样，并不是定期进行检查，不是在平常的时候不管不问，而是先确定病人的具体情况，寻找病因，然后对症下药，这样就具有了相当理想的有效性；三是其经济性。再对设备进行合理的维修保养之后，输电线路可能出现的问题会比较少，对于设备的定期检查也会相对应的减少，这样会减少维修的成本，具有较强的经济性。

3 状态检修的分类和工作内容模式

3.1 状态检修的分类

根据输电线路所出现的不同故障而进行不同的检修工作进行分类。具体的检修分类有以下几种：一种是技术改进的维修，这种检修模式是在架空输电线路进行大幅度改进的工程上进行检修；二是需要停电的检修，这样的检修是在周边环境可以接受停电的状态下对输电线路进行检修，来保证输电线路的完好；三是需要停电进行的测试类检修，这样的检修也是在需要进行停电的情况下，对输电线路进行全方位的测试，以便检修工作的进行；四是无需停电的检查类维修，这种维修就是目前比较常见的维修类型，在平常需要对输电线路进行定期的检查，这样的检查类型无需停电就可以进行工作；最后一种是带电作业，这种检测方式具有很高的危险性，需要检修人员注意自身的安全[1]。

3.2 状态检修的主要工作内容

①在进行维修之前首先需要对设备进行数据的收集工作。这样的的设备状态收集是根据平常状态下设备的运行情况、设备容易出现故障的位置、日常检测维护的数和历史记录等数据的整理分析，得出设备的实际运行情况，通过这些数据可以对设备进行风险预测，为设备以后的检测提供数据支持。

②设备的状态评价。通过对设备进行数据采集整理分析，可以对设备的实际运行状态进行评价，确定设备的工作状态是否良好，是否需要对某些部位进行保养和更换，确定设备的发展趋势。

③设备的风险评估。通过数据和状态评价，来预测设备可能出现的问题，其中要考虑设备的工作状况、可能造成的安全问题和影响等，在评估级别上可分为正常状态、需要注意状态、异常状态和严重状态，根据不同的状态要展开相应的检修措施。

④状态检修策略。在对设备进行状态评价和风险评估之后，要对设备可能出现的问题进行检修策略的确定，根据设备的实际情况和严重状态，分别进行不同的检修内容。

4 输电线路状态检修工作目前存在的问题

在目前的检修工作中还存在着着许多问题等待改进，具体表现如下：未制定架空输电线路的制度。虽然目前对于架空输电线路的检修标准有了相关的规定，但是还没有处形成其完整的执行制度，使得检修工作不能很好的参照制度进行；设备状态的评价标准不完善，在状态检修的内容中，对于设备状态的评价是很重要的一个部分，但是目前设备的评价标准仍旧不完善，没有合适的设备评价参考依据，以广东电网为例，虽然广东在2010年出台了相关的检测标准，但是在电力企业的实际应用中，对设备的状态评价仍然不够准确，在风险预估上仍旧需要改进和提高；缺少与目前电网科技相对应的检测方法，现在在我国的电网中，自动化程度越来越高，这就需要有相应的检测技术来保证如今的输电线路能够正常运行，在现在的电力企业中，先进的核心检测手段和工具仍旧缺乏，不能满足现在输电线路的检修工作[2]。

5 结 语

架空输电线路的状态检修相对于传统的检修技术有着较大的提高，通过对设备数据的收集研究分析、对设备进行状态评价和风险预估，最后制定相应的检测方法，这一系列的检修工作相辅相成，极大的提高了输电线路运行中的安全。但是状态检修中仍旧还存在着许多问题，电力企业应对这些问题加以研究，使状态检修技术趋于成熟，能够更好的运用到架空输电线路检修工作当中。

参考文献：

[1] 李济生，庞绪俭，孔令民，等.浅析架空输电线路状态检修[J].今日科苑，2012，（12）.

关于输电线路避雷装置的探究 篇6

我国地形环境比较复杂, 在输电线路架设施工中, 大都是在野外露天安装, 根据数据统计, 雷击导致线路跳闸的事故占整个输电线路发生事故的1/3。经常受到雷击, 从而导致线路出现故障, 并对整个电力系统安全运行造成很大影响, 严重时还会引发火灾危害, 甚至会对人民群众的生命财产产生威胁, 带来损失。因此, 我们要从实际出发, 研究雷电发生的规律及原因, 因地制宜, 采取不同的防雷措施。在进行防雷措施前首先要做好现场分析、勘察工作, 充分了解地形、地质、气象情况, 设计好线路的避雷措施, 以达到最佳防雷效果。寻求更好, 更有效的避雷装置技术, 一直是我们要研究的课题之一。

1 输电线雷击的原因

在雷雨天气时, 雷云放电, 有强大的电流穿过电线杆, 形成很强的冲击波, 中断输电线的运行, 严重的还会使导线烧毁、线路设备短路。当线路杆塔有电流穿过时, 会建立一个通道, 通常称为放电通道, 线路绝缘体被击穿, 大气过电压通过放电通道就会使雷云和电荷中的异型电荷产生感应, 所以输电线在一定程度上遭受的原因也是由于接地装置造成的。

近几年之间, 我国110k V输电线路雷击跳闸占一半, 220k V输电线路雷击跳闸占1/3。为切实消除安全隐患, 将开展架空输电线路差异化防雷工作, 以实现不同区域、不同电压等级、不同重要性线路耐雷水平和防雷措施的差异化配置, 提高骨干网架、战略性输电通道和重要负荷供电线路的防雷水平, 减少雷害造成的电网和设备故障, 保障电网安全可靠运行。

2 输电线的防雷技术

2.1 防雷方法

在目前国内的防雷技术设计中, 主要的设计方法有降低杆塔接地电阻、提高绝缘体能力、使用耦合地线防雷、架设避雷线、安装避雷器、预放电棒和负角保护针等。在上述的几种方法中又以安装避雷线在实际情况中运用的最广泛, 但是又有气象、地形、投资等环境的限制。所以在这些避雷方法效果不显著时, 就采用线路避雷器。

Zn O避雷器是现在我国运用最为广泛的一种避雷装置, 它具有稳定性强、吸收高能量、降低电压等特点, 尤其是在高压或超高压输电线路中的运用。金属Zn O避雷器在运行过程中经常会碰到老化、受潮等问题, 所以金属Zn O避雷器的检测也是国内外电力行业一直在展开进行研究的一项重要工作。我国的电力部门也会一年对Zn O避雷器进行一次全面的停电检查, 但是这种方法结果不准确, 使得每一次停电都会造成一定的损失。目前我国部分地区已经开始了对这一技术检测立项研究。

2.2 改善和降低雷击跳闸率的技术防范措施

开展雷电参数的分析工作需要科研工作者结合输电智能巡检系统科技项目的实施, 对110k V及以上输电线路杆塔均实现GPS卫星定位系统, 并将采集的数据输入雷电定位系统中去。今后凡是地区内出现雷电日时, 都可及时查询输电线路附近雷电活动的发生情况, 然后对发生雷电活动参数进行准确的分析, 以确定输电线路可能遭受雷击的几率, 划分出输电线路遭受雷害的不同等级, 并能及时的采取相应防雷措施。

3 Zn O避雷器

3.1 Zn O避雷器设计

氧化锌避雷器从结构上分为无间隙和带串联间隙两种, 无间隙Zn O避雷器在多雷区域使用, 合适的Zn O避雷器对防止雷害事故是非常有效的。因为Zn O避雷器动作后限制了绝缘子两端的电位差, 可以有效地防止反击雷事故发生。现场运行经验表明, 在雷电多发地段的线路上, 我们要安装若干组高压避雷器, 这样对防止雷击跳闸事故非常有效。为了限制雷电波沿输电线路侵入发电厂或变电所, 可以在输电线路的终端塔再重新安装一组线路型避雷装置。据有关资料介绍, 安装Zn O避雷器的杆塔对接地可不做严格要求, 这是不恰当的, 因为Zn O避雷器像其他防雷设施一样, 也是通过接地装置把雷电流泄入大地.因而对杆塔接地电阻和接地引下线都应严格要求, 因线路上安装的Zn O避雷器不便维护。所以要尽量选用免维护的Zn O避雷器。

3.2 Zn O避雷器运行状况

Zn O避雷器由阻性泄露电流和容性电流两部分组成。阻性泄露电流主要包括瓷片沿面泄露、阀片沿面泄露和阀片阻性分量等。主要是针对Zn O避雷器初期老化问题的设计方案。Zn O避雷器在运行过程中, 由于长期过大电压工作, 它的绝缘体绝缘能力会有所下降。 (1) 因为发生雷电天气时, Zn O避雷器的外部密封效果不好使避雷器内部受潮; (2) 阀片长期运行电压频繁过大易老化。

4 Zn O避雷器带电检测

4.1 检测方法

Zn O避雷器的检测方法主要有:补偿法、停电预防检测法、电流在线检测、红外线测温、电流阻性带电测试等方法。停电预防法只适用于大修或停电时采用的, 不能有效的获得避雷器的运行状态, 而且用此方法进行检测时, 会使电力系统暂停工作, 这会使整个电网遭受损失, 所以目前我国大多数的输电线路都采用电流阻性带电测试。

4.2 电流阻性带电测试

Zn O避雷器内部受潮时, 阻性泄露电流和容性电流都会增加, 而且表面的污垢也导致电流增加, 但是阻性容性发生的电流又与污垢导致电流增加不同, 阻性泄露电流和容性电流增加不会随着时间的变化而使电流较少, 它具有长期性。

在Zn O避雷器遭受雷击时, 雷过电压, 使避雷器瞬间发热, 散热能力起不到任何作用, 吸收的电流不能及时散发出去, 这样会引起避雷器阀片老化和损坏。

4.3 补偿法

Zn O避雷器具有非线性特征, 阻性电流在流过分量中含有基波分量, 还有三次的奇次谐波分量。为了测量电流中的阻性电流, 就需要在电压作用下将全电流中容性电流补偿掉。这样, 在任何一方的电压和另外两方的电压就互为正交关系, 一方的泄露电流容性分量和两方电流成相同或相反。电压和电流的关系就可以实现对容性电流分量的补偿, 来检测出Zn O避雷器的阻性分量。

5 防雷技术的新研究

雷电防护与安防, 本是两个不同的研究方向, 但却又有着密不可分的关系, 都同样保护着安全。在安防领域, 产品的雷电防护日益受到重视, 在现在的安防工程项目中, 雷电防护已经成为安防系统设计、施工、检验、验收的重要内容之一。防雷保护间隙结构简单、安装方便、价格低廉, 可保护绝缘子免遭电弧烧伤, 提高线路重合成功率。较传统防雷措施提高线路耐雷水平和减少雷击跳闸率不同, 防雷保护间隙的原理是允许线路有一定的雷击跳闸率, 采用间隙装置与绝缘子串并联, 接闪雷电, 疏导工频电弧, 虽有雷击闪络, 但无永久性故障, 重合闸能够成功运作。

6 Zn O避雷器检测

6.1 在线监测

Zn O避雷器在线监测的主要任务, 主要是记录Zn O避雷器在工作电压下的漏电电流和接地次数。目前Zn O避雷器针对各种工作电压等级的Zn O避雷器都有形成系统总程的避雷器综合在线监测系统可以选用。所以, Zn O避雷器的在线监测系统的部署并不复杂, 只需要根据Zn O避雷器的具体型号选择相应的在线监测系统即可。因为Zn O避雷器是输电安全环节中的短板, 所以, 在部署Zn O避雷器时, 一定要配套部署避雷器在线监测系统, 以保证Zn O避雷器的正常工作, 不会发生异常接地。

6.2 离线检测

在Zn O避雷器在线监测系统发生故障报错时, 我们应该立即前往现场对Zn O避雷器进行现场离线检测, 以确定在线监测系统的报错是否准确, 从而确定相应的检修方案。同时, 虽然安装了较为完善的Zn O避雷器在线监测系统, 为了保障Zn O避雷器的可靠工作, 我们对于避雷器的巡查也是必不可少的。应该尽可能的保障Zn O的巡视周期和主动检修周期, 通过合理的等电位检修方案, 我们可以知道避雷器的实际运行状态与Zn O避雷器在线监测系统的捕捉数据是否一致。从而将Zn O避雷器的故障导致输电事故的风险降到最低。

6.3 状态检修

通过完善的Zn O避雷器在线监测系统和系统的巡视检查工作流程, 我们可以及时的发现Zn O避雷器的故障隐患, 从而在Zn O避雷器损坏之前找到故障源所在, 对Zn O避雷器进行带电更换。高压线路的等电位检修技术的广泛应用, 使得Zn O避雷器的状态检修成为可能。通过状态检修, 我们可以将因为Zn O避雷器故障引起的计划外停电概率降到最低, 也使得电网的可靠性、安全性、经济性得到实质性的提高。

7 结束语

避雷器的使用, 可以大幅度提升系统的防雷能力和抗雷电干扰能力, 配合其他电能质量管理系统的应用, 可以大幅度的提升系统中的电能传输质量, 为电网提供更稳定、高质量的电能输送服务。

参考文献

[1]易永红.关于输电线路避雷技术的研究和传播[J].2012.

[2]陈雷文, 刘武.浅谈防雷措施和接地技术[J].沿海企业与科技, 2010.

[3]杨秀荣.ZnO避雷器的进步和发展过程[J].高电压技术, 2011, 3.

输电线路工程接地装置质量控制 篇7

接地装置在大电流接地系统中对保护动作的启动有较大的影响,如果接地网不合格,尤其是在小电流接地系统中,常常会对运行人员的人身安全造成威胁,也会造成接地事故的发生。因此在电力系统电网建设和维护的过程中,要重点建设接地装置,保障设备的质量。

1 影响接地装置质量的主要因素

(1)接地装置预埋的深度不够,焊接的质量不过关,垂直接地体的距离较小,不符合设计的要求。

(2)土壤电阻率偏高,没有按规程要求正确的选用降阻剂。

(3)接地的连接方式不正确,导致出现短路故障。

(4)接地网的接地线的导线横截面积不够,造成对系统的短路电流计算和分析的误差偏大,在热稳定校验时常常出现问题。

2 接地装置质量的技术措施

(1)设计论证阶段对远景短路电流分析要科学严谨。

中国南方电网有限责任公司2006年实施的《中国南方电网城市配电网技术导则》中规定:电网规划应坚持与经济、社会、环境协调发展、适度超前和可持续发展的原则;规划编制年限一般近期为5年,中期10年,远期15年及以上等等,必须符合规定的设计深度要求。110kV等高压输电线路工程的地网属于地下隐蔽工程,为了满足实用要求,计算出电流的稳定值,这样系统在发生接地故障流过短路电流时,接地线还能够满足热稳定性的要求。公式为:

式中,Sid为接地线路的最小值,mm2;Ijd为短路时流过接地线路的稳定值,A;td为短路的等效持续时间,s;C为接地线材料的热稳定系数,钢取70。

(2)强化施工过程质量管理和监管力度。

在电力系统接地装置工程中,施工显得尤为重要。在接地工程施工时,施工单位项目的法人代表和监理人员要严格把关采购的材料和设备的质量,采取三次检验制度,从采购到存放,再到进场施工的每一步过程都做到仔细检验,落实责任人,在最大范围内杜绝不合格材料的使用。

(3)工程竣工加强复测的检查。

在一个工程竣工后,需要对其进行检验才能交给运行管理人员。管理人员在接受时,要向施工方索要以下的资料:接地装置的地下部分与安装纪录;施工图与接地装置接线图;接地装置的测试记录。

拿到上述资料以后,就要根据图纸对施工设施进行检查。首先要对工程的外观进行检查,需要检查的项目有:接地导线的安装是否存在不完整和不连续,是否有破损,接地线的安装是否正确,与零线的连接处有无螺栓连接,在连接的地方是否按规定加装了弹簧垫圈。还要检查接地线的焊接情况,比如接地线通过墙壁和沟槽时是否安装了防护套管,在建筑物之间裸露的部分是否加装了补偿装置,是否按照国家有关规定涂装颜色等。

外部检查只是一个方面,还需要对接地装置的工频电阻进行测量,以确定是否有接地电阻存在,但是雨天除外,因为在雨天测量会引起比较大的误差,有可能将不合格的接地电阻交付使用,埋下隐患。

接地线会受到外力的损坏和化学的腐蚀作用,在长时间内有可能会发生断裂和损伤的现象,同时土壤的冰冻和干旱也会引起电阻的数值发生改变。接地线方式主要有十字型接地、垂直接地体、水平接地体等,它们的接地电阻计算公式分别如式(1)、(2)、(3)所示,可作为检验的计算依据。

式中,Rc为接地电阻值,cp为土壤电阻率修正系数,cl为几何尺寸修正系数,cs为截面修正系数,S为截面积,L为几何尺寸,Im为雷电流幅值。

3 接地装置的远程控制设备设计

3.1 硬件总体设计

设备主要由以太网接口模块和模糊控制器模块两部分组成。设备上电后,使用双绞线网线接入现场交换机,远程领导或专家向施工现场控制设备发送现场控制指令;设备中以太网接口模块利用单片机控制网卡的网络控制芯片自动实现远程控制指令的接收。模糊控制器模块负责对接收到的控制指令进行解析,并调用单片机中的模糊控制程序,确定控制模式,然后控制PLC来推动现场电机组与受控设备工作。以太网接口模块采用一种廉价的8位单片机接入Internet的解决方案。以太网控制器的处理器选用Winbond公司的W78E58B;网卡网络控制芯片选用RTL8029AS;模块中选用EPM7128芯片作为沟通单片机与PCI设备间的桥梁,来帮助单片机完成与PCI设备间的通信任务;模糊控制器模块同样选用Winbond公司的W78E58B;PLC选用三菱FX1N-40MR-001。

3.2 控制设备的功能实现

3.2.1 以太网接口通信

采用TCP/IP协议进行以太网通信,满足装置正常工作需要的基本功能。以太网接口模块程序如图1所示。

3.2.2 模糊控制方式

远程控制设备的关键设备是模糊控制器,该控制器的作用是进行模糊关系运算、输入量的模糊化、模糊决策以及决策结果的反模糊化处理等重要过程。模糊控制普遍采用两输入模糊控制,输入量的偏差E和偏差变化率EC的计算公式为:

式中,X为参数的实时值,X0为参数基准值,Xn、Xn-1为n及n-1时刻的参数误差,ΔT为采样周期。

无论是偏差还是偏差的变化率,它们都是精确的输入值,要采用模糊控制技术就必须首先把它们转换成模糊集合的隶属函数。应用Mamdani方法,把偏差E的变化范围设定为[-6,+6],使之离散化,构成含13个整数元素的离散集合{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6},把在[-6,+6]之间变化的连续量根据需要分成若干等级,每个等级作为一个模糊变量,并对应一个模糊子集合或者隶属函数。在实际工作中,精确输入量的变化范围一般不会是在[-6,+6]之间,应该将在区间[α,β]内的变量转移到区间[-6,+6]中,转换公式为:

根据操作者和专家在实验现场长期实践中的经验和他们的控制知识制定出若干模糊控制规则。根据这些规则来执行模糊控制,需要通过模糊控制算法来求出合适的精确控制值。采用查表法来实现模糊控制得出精确的控制值,即根据事先建立的模糊控制规则表,利用MATLAB中FUZZY TOOLBOX工具箱对建立好的模糊系统进行形式化数学处理,得到被控参数的模糊控制响应规则表。

模糊控制流程如图2所示。

3.2.3 PLC的输出控制

PLC控制程序主要采用基于Window的FX/PCS-Win软件开发。事先确定PLC输出点对应的受控设备,根据现场接地装置受控参数的机构工作表所确定的输入输出对应关系,编写各个受控参数的对应控制算法。

4 结语

在电力系统中接地系统由送变电公司建设,对接地系统的设计与工程质量的管理能有效地提高接地系统的可靠性和稳定性。同时,需要借助新技术对接地装置进行定期检查维护,真正体现全生命周期的安全生产理念,从根本上防止接地装置扩大事故的发生。

参考文献

[1]陈家斌.接地技术与接地装置[M].北京:中国电力出版社

[2]陈先禄,黄勇,张金玉,等.输电线路杆塔接地装置的冲击接地电阻计算公式[J].电网技术,1996,20(6):9-13

架空输电线路状态监测技术刍议 篇8

在电力系统中,输电线路无疑是分布最广、对电能输送影响最大的电力设备,而绝大部分输电线路都是架空线路的形式,这就决定了架空输电线路是分布范围最广、长度最大、运行环境也最为复杂恶劣的电力设备。然而长期以来,除了必要的巡查和定期的维护外,架空输电线路一直处于缺少监管维护的状态。架空输电线路路径中复杂运行环境的常年累积和动植物、人为破坏等突发情况,导致输电线路的绝缘水平、受力情况不断接受考验,一旦遇到恶劣天气和较强外力破坏,则很容易发生短路或断线故障。近年来,随着新技术在电力系统中各个环节的应用,电力系统的整体监测水平获得了很大提高,然而输电线路的监测水平仍然进步缓慢。本文便以此为基础,探讨架空输电线路的状态监测技术及其在实际应用中可能取得的效果。

1 架空输电线路状态监测的现状

直至目前,架空输电线路最普遍的监测方法仍然是以人工巡查为主的监视方式,这种方式费时、费力,且效果较差,突出表现为巡视周期长、难以发现缓慢渐进的损坏趋势以及受自然条件的影响大。例如,在夜间、雨雪、大风等天气条件下,在丛林遮盖,需要穿越障碍等时,通过人为巡查是很难发现问题的,而这些状况下是最容易发生故障的。而监测的目的并不只是在故障发生后查找故障点和探查故障原因,更重要的是能够发现故障隐患,避免可能发生的故障。只有基于在线实时监测的自动设备才能够做到长时间的监测,因此,将自动监测设备应用于架空输电线路,尤其是布置在关键段,成为了监测进一步发展的必然趋势。

架空输电线路的状态监测,其对象自然是架空输电线路,包括架空地线、绝缘子、杆塔等。而状态监测的目标便是获取这些对象的主要状态,如运行环境的温度、导线温度、覆冰情况、风吹振动情况等。目前已经应用的主要有华北、华中等地区的微风震动、导线温度、风偏舞动、覆冰、绝缘子污秽、杆塔倾斜以及图像等在线状态监测装置,初步实现了省级电网层面的集中监测。部分地区的电网开展了架空地线的微风震动实时监测,有些市级电网则形成了有人监守的状态监测。对于雷电监测,由于涉及面积大、危害性强,还建立了全国联网的雷电监测系统。

2 架空输电线路状态监测的关键技术

架空输电线路状态监测的关键技术,实际上是如何获取所需的状态信息,并将信息传送到集中处理的服务器。

2.1 信息的获取

在获取状态信息方面,主要采用的是各种传感器装置。传感器是能够感受规定的被测量并按照一定的规律转化成可用信号的器件或装置,除了能反映被测物体的一些状态信息外,还能反映这些状态信息的变化情况,这就是传感器的静态特性和动态特性。对于一些状态信息来说,如温度、电压、电流等,其实时的数值具有一定的作用,而对于另一些状态信息来说,比如位置,由于其安装的确定性,实际应用中,其变化情况反映出的摆动、倾斜更具有实际意义。

传统的传感器包括电压传感器、电流传感器、气体传感器、温湿度传感器、压力传感器、振动传感器、风速和风向传感器等,这些传感器一般适用于固定环境,难以应用于架空输电线路的状态监测。而近年来出现的光纤传感器和智能传感器具有更加稳定、可靠、准确的特点,且体积小、重量轻、不受电磁干扰、灵敏度高、绝缘性能好,非常适用于架空输电线路的复杂运行环境,这就为输电线路的状态监测提供了有效工具。

2.2 数据的传输

在通过各种传感器获取数据后,如何将数据传输到可以分析处理的部门便成了关键问题。在当前的解决方案中,光纤专网、无线通信成了重要的解决方法,但随着OPGW(光纤复合架空地线)的推广,相信它会成为解决数据传输问题的最主要方式。

使用光纤传输,信号的可靠性高,传输容量大,技术也更为成熟,因此不会出现问题,只需要考虑通信中断时(如发生信号传输线破坏等情况)的对应措施即可。而对于无线传输网,则面临一定的问题,首先无线传输网的成熟性和标准性尚需考察,其次是无线传输网的安全性。与光纤传输不同,无线传输的必然结果是较大范围内都可以获取无线信号,因此,采用可靠的加密措施来避免信息外漏、保障信号的可靠性便成为了关键。

2.3 装置的供电方式

无论是传感器还是数据传输,都需要能量的支持。与在变电站或者室内布置的传感器不同,架空输电线路的传感器需要在户外多种条件下布置,因此需要采取一些不同的供电方式。

一种方式是太阳能供电。近年来,太阳能发电技术取得了长足的进步,已经达到了长时间应用的实用条件,只要选取合适的布置位置和适当的尺寸,便可以提供足够应用的电能。

另一种方式是感应供电,这也是当前广泛采用的一种能量供应方式。由于被检测的输电线路是带电的,只需要通过感应线圈获取部分电能提供给传感器装置,便可以维持传感器的正常工作,而不会受到太阳光照情况的限制。

3 架空输电线路状态监测的实际应用

前文介绍过,目前已经开展了一些架空输电线路的状态监测,下面简要进行介绍。

3.1 覆冰厚度监测

覆冰厚度监测一直是线路监测中的一个重要工作。近年来,我国南方部分地区多次发生冻雨等极端恶劣天气造成大面积停电的事故,此后,这方面的监测更加强化。覆冰厚度监测采取的方法主要有称重法和倾角法等,即通过对绝缘子串悬挂载荷或者线夹出口处导线倾角等的实时监测,利用合理的模型计算出覆冰厚度,以掌握覆冰分布的规律和特点,从而为有效地防冰、融冰、除冰提供支撑。覆冰厚度监测需要注意在重点地区的布置,如过往发生过重冰灾的地区和线路段、迎风坡和风道、水面附近等容易发生覆冰的地理区域等。

3.2 导线舞动监测

导线舞动监测是近年来研究的另一个重点。导线舞动会对杆塔、连接金具和导线本身都产生较大的损坏。通过对舞动的监测,可以掌握线路舞动的特点和规律,进而提出防治措施。为了监测导线的舞动,需要在一段导线中布置多个舞动传感器,进而分析舞动的振幅、频率等,并绘制出舞动的轨迹。需布置舞动监测的主要有输电线路档距较大的地区和易发生、已经发生过舞动的重点地区。

3.3 杆塔倾斜监测

杆塔倾斜监测装置采用了双轴倾斜传感器,可以用于测量顺线倾斜角、横向倾斜角和综合倾斜角,为状态监测系统提供基础信息,以便掌握杆塔的倾斜特点和规律,分析原因,提出杆塔纠偏措施,避免杆塔过度倾斜影响线路运行。因此,杆塔倾斜监测装置主要安装在采空区、沉降区、土质松软区、淤泥区、易滑坡区、风化岩石区等。

4 结语

架空输电线路分布广泛而且运行条件复杂,因此其监测的难度很大,只有通过实时在线监测才能达到监测线路实际运行状况的目的。为了保障实时监测,需要解决传感装置、数据传输和供电等关键技术问题。在建立完善的传输通道后,通过采用不同种类的传感器,便可以测量所需的状态信息,并传输到处理分析环节,从而达到架空输电线路状态监测的目的。

摘要：架空输电线路运行条件复杂、分布广泛,监测难度很大,只有采用实时在线监测装置才能达到监测目的。为了保障实时监测,需要解决传感装置、数据传输和供电等关键技术问题。现在此基础上介绍覆冰厚度监测、导线舞动监测和杆塔倾斜监测在架空输电线路状态监测中的实际应用情况。

关键词：电力系统,输电线路,架空线路,状态监测,传感器

参考文献

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[2]马冬雪.视频监控在安阳供电公司的应用[J].电力系统保护与控制,2010(4):128-130,133

[3]刘振亚.智能电网技术[M].北京:中国电力出版社,2009

[4]DDT741—2001架空送电线路运行规程[S]

[5]胡毅.输电线路运行故障的分析与防治[J].高电压技术,2007,33 (3):1-8

输电线路状态监测技术的应用优化 篇9

1.1 电网快速发展与人员不足的矛盾

输电线路是电网的重要组成部分, 线路长期处于野外环境下运行, 点多面广, 受自然环境和社会环境的影响, 运行维护过程中存在着各种危及线路安全稳定运行因素。长期以来, 输电线路运行、维护仍停留在以人工为主的粗放型管理模式上, 随着电网建设速度的加快, 电网快速发展和人员不足的矛盾越来越突出, 传统的人工运行维护管理模式, 使得线路缺陷发现总是滞后于线路安全运行需求, 应尽快借助现代化管理手段来提升输电线路管理的技术水平, 缓解人员不足与电网快速发展的矛盾。

1.2 推进智能电网建设发展的需求

随着科技发展和智能化电网建设的推进, 智能化管理技术已逐步应用于变电、配电等领域, 已建成了可直接借鉴的样板项目, 并已形成了一套完整的技术标准和管理体系。输电线路作为电网的重要组成部分, 其智能化研究还比较肤浅, 也迫切需要利用状态监测技术开展智能化项目研究, 探索输电线路智能化建设模式、标准和管理思路。

1.3 线路周边微气象、微环境情况复杂

输电线路通道走廊周边特殊区域较多、局部微气象、微环境情况比较复杂, 风偏、污闪、覆冰、舞动等故障时有发生, 周边采矿区、采石区、采煤区、塌陷区、易盗区、偏远山区等较多, 输电线路经常遭受城乡扩建、高速、产业聚集区等大型工程施工机械碰线等外力破坏。

2 输电线路状态监测技术应用现状及存在的问题

2.1 应用现状

自2010年起, 在很多网省公司已逐步推行了两级中心建设、三级应用的“输变电状态监测中心”模式, 并作为输电线路智能化建设重要内容和风险监控手段全面推进, 状态监测技术的应用一定程度上缓解了输电线路运行维护压力, 提高了输电线路运行管理水平, 为探索输电线路新的管理模式和管理思路提供了参考。

由于输电线路杆塔长期暴露在野外和点多面广等特点, 导致了监测技术在输电线路上应用时, 不能象变电设备状态监测技术那样安装在牢固可靠位置, 并利用其站内现有的光纤网络通信手段, 降低运行维护成本, 同时确保监测信息稳定、可靠传输。很多监测设备还停留在建设、完善过程中, 没有真正有效地解决生产中实际需求, 达到指导生产、服务生产的目的。

2.2 存在的问题

目前虽然很多省市公司都广泛采用输电线路状态监测技术, 但在推进和实际应用过程中存在许多问题, 很难常态化运行。

(1) 各监测系统来自不同生产厂家, 缺乏统一规约、统一网络信息共享平台, 各系统间互不兼容、独立运行、通过接口访问、登录和查询时较慢。

(2) 室外监测设备运行性能还不够稳定, 后期运行过程中日常维护量较大。由于设备自身质量和设计等问题, 经常需要前后台调试, 厂家很少配合。

(3) 各监测终端设备集成化较低、体积偏大, 现场拆卸、安装不便。

(4) 室外终端抗异常环境能力较差, 如高温、严寒、冻雨、污秽等。

(5) 系统供电设计还不够优化, 现主要靠太阳能单一供电。

(6) 信息传输还有待于改进, 如视频3G传输网络不够稳定、通信成本较高等。

(7) 监测中心还缺少规范的运行维护标准和管理规范, 监测信息还没有得到有效利用, 监测系统网络安全措施还有待于加强。

3 状态监测技术的优化应用对策

输电线路状态监测建设和应用过程中应严格按照输电线路状态监测系统建设原则和技术规范, 结合生产实际需求, 开展输电线路智能化建设“状态监测”环节关键技术研究, 探索各级监测中心合理运行模式。进一步优化监测内容和布点, 实现重要交叉跨越、特殊区域及重要线路等全面在线监测。

3.1 监测系统及设备改进与优化

(1) 统一系统通信规约和招标技术规范, 选用有较强实力厂家软件作为综合管理平台, 将不同厂家支持软件升级到同一平台上, 实现同一界面直接浏览和操控各监测信息。

(2) 对供电系统进行优化和改进, 由太阳能+蓄电池方式供电改为风光互补方式供电方式。即:微型的风力发电机+太阳能电池板+硅能蓄电池, 解决连续阴天、冬季及夜晚供电问题。

(3) 对外置摄像头进行优化设计, 提高摄像头防集尘、集污和抗覆冰能力。

(4) 对外置终端设备进行集成和优化, 缩小体积、减少重量, 以便于移动拆装。

(5) 探索新的信息传输模式, 如建立局部基站, 利用现有光纤通道进行图像和视频传输, 提高监测设备性能, 降低运行成本, 便于大面积推广应用。

3.2 监测功能及布点优化

(1) 输电线路GIS三维图象静态可视化。利用三维的地形图与1/50000的二维平面地图叠加无缝对接, 并利用GPS定位技术将线路杆塔逐基分层叠加在地图上, 形成输电线路网图, 通过自由点击实现杆塔周边地形放大或缩小, 实现杆塔可见光照片分层分部件自由放大, 达到输电线路GIS三维图像静态可视化的目的。

(2) 线路危险点及周边环境远程动态可视化。通过便携式可拆卸固定视频监控和移动式全工况、全天候视频监控系统, 实现大型施工场、特殊区域、偏远山区、临时作业现场等动态可视化监控、故障预警、远程会诊等。

(3) 输电线路应急抢险智能化。利用输电线路GPS导航系统, 自动选择最佳路线, 指导抢修车辆及人员快速到达现场。

(4) 线路运行状态数据远程在线采集。主要包括:输电线路绝缘子污秽泄漏电流、覆冰、舞动、设备金具温度、导线动态增容、杆塔倾斜预警、杆塔防盗、复合绝缘子运行工况、风偏等在线监测。

(5) 线路运行环境数据远程在线采集。主要包括:输电线路微气象在线监测和采集;输电线路雷电定位在线监测和采集。

3.3 监测系统运行管理优化

输电线路状态监测装置 篇10

一、概述

继电保护装置是保证电力系统安全运行的重要设备。满足电力系统安全运行的要求是继电保护发展的基本动力。快速性、灵敏性、选择性和可靠性是对继电保护的四项基本要求。为达到这个目标，继电保护专业技术人员借助各种先进科学技术手段作出不懈的努力。随着科技发展，在继电保护原理完善的同时，构成继电保护装置的元件、材料等也发生了巨大的变革。继电保护装置经历了机电式、整流式、晶体管式、集成电路式、微处理机式等不同的发展阶段。

微机继电保护技术的成熟与发展是近三十年来继电保护领域最显着的进展。经过长期的研究和实践，现在人们已普遍认可了微机保护在电网中无可替代的优势。微机保护具有自检功能，有强大的逻辑处理能力、数值计算能力和记忆能力，并且具备很强的数字通信能力，这一切都是电磁继电器、晶体管继电器所难以匹敌的。计算机技术的进步，更高性能、更高精度的数字外围器件的采用，一直是微机继电保护不断发展的强大动力。

随着计算机技术的飞速发展以及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中，以期取得更好的效果，从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展，其未来趋势向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。

二、微机保护装置

1.微机保护的现状

传统的继电保护装置，调试工作量很大，尤其是一些复杂的保护。微机具有高速运算、逻辑判断和记忆能力，微机保护是通过软件程序实现的，具有极大的灵活性，因而微机保护可以实现很复杂的保护功能，也可以实现许多传统保护模式无法实现的新功能。目前，微机保护的平均无故障时间长达十万小时以上，这说明了微机保护是十分可靠的。

微机保护经过近20年的应用、研究和发展，已经在电力系统中取得了巨大的成功，并积累了丰富的运行经验，产生了显著的经济效益，大大提高了电力系统运行管理水平。特高压输电线和直流输电在国内的建设、大容量紧凑型输电技术的应用、FACTS技术的发展，变电站自动化技术的成熟以及集成智能化电力设备（智能开关及组合电器）、电子或光电式互感器的投入运行都对微机保护技术的发展提出了新的课题，他们对保护运行的可靠性、抗干扰能力、快速性、灵敏性，保护的构成方式，保护动作行为的改进，保护装置的高速通信能力以及保护新原理研究等方面提出了更高的要求。在新的硬件和软件基础上，这些性能需求能够得到更好的满足和实现。

微机保护在现场的普遍应用已经为现场继电保护人员带来了无可比拟的优越性，不仅保护的正确动作率大大提高，而且由于其调试的方便性使调试工作量大为减少，从而缩短了调试时间。然而，实现装置内部100%的实时状态监视和自检，特别是加强对装置内部薄弱部位的监视以及实现装置的全自动化测试，不仅是继电保护装置安全稳定运行的要求，更是现场继电保护工作者不断追求的目标。

2.微机继电保护装置的特点

2.1维护调试方便

目前国内大量使用的整流型或晶体管型继电保护装置的调试工作量很大，尤其是一些复杂保护，例如距离保护，调试一套常常需要一周，甚至更长的时间。究其原因，这类保护装置是布线逻辑的，保护的每一种功能都有相应的硬件器件和连线来实现。为确认保护装置是否完好，就需要把所具备的各种功能通过模拟试验来校核一遍。微机保护则不同，它的硬件是一台计算机，各种复杂的功能是由相应的软件来实现的。换言之，它是一个只会做几种单调的、简单操作的硬件，配以软件，把许多简单操作组合完成各种复杂功能的。因而只要用几个简单的操作就可以 检验微机的硬件是否完好。或者说如果微机硬件有故障，将会立即表现出来，如果硬件完好，对于以成熟的软件，只要程序和设计时一样，就必然会达到设计的要求，用不着逐台作各种模拟试验来检验每一种功能是否正确。实际上如果经检查，程序和设计时的完全一样，就相当于布线逻辑的保护装置的各种功能已被检查完毕。一般微机保护装置都具有自检功能，对硬件各部分和存放在EPROM中的程序不断进行自动检测，发现异常就会发出警报。通常只要接上电源后没有警报，就可确认装置完好。

2.2可靠性高

计算机在程序指挥下，有极强的综合分析和判断能力，因而它可以实现常规保护很难办到的自动纠错，即自动地识别和排除干扰，防止由于干扰而造成的误动作。另外，它有自诊断能力，能够自动检测出本身硬件的异常部分，配合多重化可以有效地防止拒动，因此可靠性很高。

2.3易于获得附加功能

应用微型计算机后，如果配置一个打印机，或者其它显示设备，可以在系统发生故障后提供多种信息。例如保护各部分的动作顺序和动作时间记录，故障类型和相别及故障前后电压和电流的波形记录等。还可以提供故障点的位置。这将有助于运行部门对事故的分析和处理。

2.4灵活性大

由于计算机保护的特性主要有软件决定，因此，只要改变软件就可以改变保护的特性和功能。从而可灵活地适应电力系统运行方式的变化。

2.5保护性能得到很好改善

由于计算机的应用，使很多原有型式的继电保护中存在的技术问题，可找到新的解决办法。例如对接地距离的允许过度电阻的能力，距离保护如何区别振荡和短路等问题都以提出许多新的原理和解决办法。

2.6保护装置体积缩小

一套微机保护装置，可以实现多种保护功能，例如一套LFP-901A微机保护装置有3个独立的CPU可以实现距离保护、零序保护、自动重合闸等功能。因此在组屏时，体积要缩小，便于现场的安装维护。

3.微机保护装置的组成

微机保护装置的数字核心一般由CPU、存储器、定时器/计数器、Watchdog等组成。目前数字核心的主流为嵌入式微控制器（MCU），即通常所说的单片机；输入输出通道包括模拟量输入通道（模拟量输入变换回路、低通滤波器及采样、A/D转换）和数字量输入输出通道（人机接口和各种告警信号、跳闸信号及电度脉冲等）。

参考文献

[1]钟松茂，李火元编.《电力系统继电保护设计指导》.北京：中国电力出版社，1996.7.

[2]郭光荣主编.《电力系统继电保护》.北京：高等教育出版社，2006.7.

[3]杨晓敏主编.《电力系统继电保护原理及应用》.北京：中国电力出版社，2010.2.

[4]邵玉槐主编.《电力系统继电保护原理》.北京：中国电力出版社，2008.6.