智能输电线路状态监测装置可靠性分析

第25卷增刊电网技术Vol.25Supplementary Issue 2001年12月Power System Technology Dec.2001智能输电线路状态监测装置可靠性分析摘要：本文介绍了目前智能输电线路采用的状态监测装置运行现状，并对导线温度、弧垂、覆冰和微气象、防外力破坏视频、绝缘子污秽度、杆塔倾斜、风偏等输电线路状态监测装置可靠性进行了研究分析，提出了有效的可靠性提升措施，最后对状态监测装置可靠性提升的效果进行了分析和展望。

关键词：输电线路；状态监测装置；可靠性中图分类号及文献标识码：1前言近年来，中国大力开展坚强的智能电网建设，围绕智能电网推动能源互联网的发展，不断提高能源利用效率，促进能源生产和消费方式的变革。

智能输电线路是智能电网的重要组成部分，以先进材料、灵活调控和信息通信为支撑，综合应用状态监测、安全预警、动态增容等技术，具有安全可靠、信息融合、灵活高效、节能环保等特征。

状态监测技术是智能输电线路重要基础，能实现对输电线路运行状态的实时感知、监视预警等功能，在输电线路上得到大量应用，但过去由于缺乏统一完善的技术标准和检测体系，状态监测装置的质量参差不齐，运行安全性、可靠性、准确性得不到保证，不能真实有效的反映输电线路实际运行状况，一旦装置误报或者损坏，还会增加生产人员的运行维护工作量，提升状态监测装置的可靠性是智能输电线路的重要研究方向。

2输电线路状态监测装置现状目前国家电网公司在运的主要输电线路状态监测装置有图像/视频、微气象、等值覆冰厚度、杆塔倾斜、绝缘子污秽度、导线温度、弧垂、振动、舞动、风偏等，具备了数据展示、告警、分析等基本功能。

状态监测装置已在系统110kV以上交直流线路中得到了大量的应用，包括特高压交、直流线路。

截至2013年7月底，输电线路在线监测装置接入主站数一万余套，实时接入装置七千多套，覆盖线路数四千条。

从接入主站系统的在线监测装置种类来看，图像监测占35%；视频监测占13%；微气象监测占22%；等值覆冰厚度监测占9%；发现220kV及以上输电线路严重和危急缺陷三百余次。

状态监测装置由于长期暴露在自然环境中，在可靠性、使用寿命、准确性、稳定性方面与运行需求还存在较大差距，在通讯链路、电源选型等方面存在薄弱环节，平均无故障时间仅为1年左右，在低温、覆冰等极端天气下难以有效发挥作用，与一次设备长寿命、高可靠性相比，监测装置运维矛盾十分突出，尚不能支撑大检修体系建设的需要。

2.1微气象监测对33套微气象监测装置进行分析，其中浙江10套、湖北9套、河南8套、四川4套、宁夏2套，电压等级覆盖了交流1000kV、500kV、330kV、220kV及直流±800kV、±660kV、±500kV，接入率为99.47%、数据丢失率为3.58%、数据准确率为94.58%。

微气象监测装置主要采集线路安装点附近的气温、降雨量、湿度、风速、风向、气压等气象单元，可为线路设计提供线路走廊局部区域历史气象数据，可为线路故障跳闸原因的分析提供数据支持，是生产实际所需要的。

尤其对处于覆冰区线路，通过温度和湿度监测数据判断线路是否具备覆冰条件具有重要作用，且目前技术已逐渐成熟，建议在覆冰区线路和微气象区域继续扩大使用，但微气象监测中对降雨量、降水强度等的监测需求没有温湿度监测高，且易受污秽、覆盖物、覆冰等野外环境影响的影响，难以准确测量，且无法开展数据比对。

2.2等值覆冰厚度监测对30套等值覆冰厚度监测装置进行分析，其中安徽10套、河南8套、湖北7套、四川3套、浙江2套，电压等级覆盖了交流1000kV、500kV、220kV、110kV及直流±800kV、±500kV，接入率为98.21%、数据丢失率为2.05%、数据准确率为89.75%。

等值覆冰厚度监测装置的基本原理是采用拉力传感器取代球头挂环，来测量综合悬挂载荷，再通过覆冰数学模型计算，并考虑无冰时的风荷载、覆冰时的风荷载，得到估算的标准覆冰厚度或近似冰密覆冰厚度。

考虑到装置在计算覆冰厚度的过程中杆塔档距、等基础信息的准确性、拉力传感器精10Power System Technology Vol.25Supplement度、风速传感器精度以及倾角传感器精度对结果均有较大影响，其计算过程中的不可控量较多，整个覆冰厚度的计算都是考虑理想的均匀覆盖在导线表面，覆冰的物理参数也均是理想考虑，与线路实际运行情况多有不同，计算模型需进一步验证和优化。

等值覆冰厚度监测装置通过率仅为50%，体现在拉力传感器和角度传感器在准确度未达到要求。

2.3杆塔倾斜监测对30套杆塔倾斜监测装置进行分析，其中山西10套、浙江6套、河南5套、湖北5套、宁夏2套、陕西2套，电压等级覆盖了交流1000kV、500kV、220kV、110kV及直流±800kV、±660kV、±500kV，接入率为99.51%、数据丢失率为2.91%、数据准确率为83.80%。

杆塔倾斜监测装置主要采集线路安装点杆塔的纵向和横线倾斜角度，通过这些数据判断杆塔的倾斜状况，有助于运维单位实时进行分析，了解线路杆塔的实时情况，尤其对于采空区、易滑坡区段的杆塔，符合生产实际所需要，但目前成熟度尚有所欠缺。

2.4视频监测对视频监测装置进行分析，其中安徽10套、湖北10套、宁夏9套、河南2套，电压等级覆盖了交流500kV、110kV及直流±800kV、±660kV、±500kV，接入率为94.99%、数据丢失率为7.62%、数据准确率为94.75%。

视频监测装置主要通过各类摄像头在不同的预置位对线路环境进行视频/拍照，并将视频和图片上传到输变电设备状态监测系统，其工作原理相对简单直接。

可观察线路及塔下情况，对线路的防外破，防山火，导线覆冰、舞动以及通道树木易生长地段监测有较好的监视效果。

但也存在装置耗电量较大、公网通信费用高，受带宽影响无法长时间高清晰浏览，目前主要采取的节电策略是装置正常情况下处于休眠状态，需要观看视频时对装置进行唤醒操作，以节省装置耗电量；视频装置接入需采用OPGW光缆地线接入系统，以满足视频的带宽和安全接入要求。

2.5图像监测对22套图像监测装置进行分析，其中浙江10套、河南7套、湖北4套、安徽1套，电压等级覆盖了交流1000kV、500kV、220kV及直流±800kV、±500kV，接入率为95.74%、数据丢失率为7.31%、数据准确率为94.53%。

图像监测装置主要拍摄线路安装点附近的实时信息，通过这些数据量的采集，有助于运维单位实时第一时间线路杆塔通道附件的实时情况，及时发现安全隐患，避免安全事件发生，具有视频监测同等作用又可降低网络带宽要求，对于外力破坏、施工建房、树木生长等更有明显优势，图像监测技术已逐渐成熟。

2.6导线温度监测对21套导线温度监测装置进行分析，其中浙江12套、湖北5套、宁夏3套、河南1套，电压等级覆盖了交流1000kV、500kV、220kV、110kV及直流±800kV、±500kV，接入率为98.12%、数据丢失率为4.35%、数据准确率为97.84%。

导线测温装置主要采集安装杆塔导线的实时温度，掌握线路运行情况及导线温度可为线路动态增容提供判据，具有一定应用价值，目前技术较为成熟。

2.7风偏监测对21套风偏监测装置进行分析，其中浙江11套、宁夏5套、湖北5套，电压等级覆盖了交流500kV、330kV、220kV及直流±500kV，接入率为96.67%、数据丢失率为5.43%、数据准确率为96.52%。

导线风偏监测装置主要采集安装杆塔绝缘串、跳线的偏斜角，可监测大风等异常天气时的导线偏移量，其监测值对导线闪络等故障的分析有一定作用。

2.8微风振动监测对15套微风振动监测装置进行分析，其中浙江6套、湖北5套、安徽3套、河南1套，电压等级覆盖了交流1000kV、500kV及直流±800kV、±500kV，接入率为98.41%、数据丢失率为6.24%、数据准确率为95.14%。

微风振动装置主要通过弯曲振幅法等方法测量导地线在线夹出口89mm处的动弯应变，主要用于跨越江河的大跨越或有过较大振动的大档距线路，对于判断导线线间闪络、线间鞭击、导线断股等运行事件有较好的作用，但装置传感器是安装在第25卷增刊电网技术11导线上，安装和检修维护均需结合线路停电进行，协调难度较大。

2.9舞动监测对8套导线舞动测装置进行分析，其中湖北5套、冀北3套，电压等级为交流500kV、直流±800kV，接入率为76.50%、数据丢失率为8.91%、数据准确率为97.77%。

导线舞动在线监测装置主要作用就是实时检测导线在垂直向及水平向的振动，包括振幅及振频、波峰及波谷。

该装置由信息采集模块、单片机、射频通信模块构成，信息采集模块利用三维加速度传感器配合陀螺仪拾取导线横向舞动的轨迹，得到Z向（水平向）振幅及频率，Y向（垂直向）振幅及频率。

单片机对采集的舞动数据进行处理，并通过射频模块用短距离无线的方式将数据传送给杆塔的子站，然后通过GPRS传至后台系统。

从原理上看，舞动监测装置能够反映运行线路导线的舞动情况，有效预警线路舞动，可减少人员现场巡检的工作。

2.10导线弧垂监测对7套导线弧垂监测装置进行分析，其中浙江6套、宁夏1套，电压等级为直流±660kV、±500kV，，接入率为95.24%、数据丢失率为1.23%、数据准确率为85.71%。

导线弧垂在线监测装置主要是实时监测导线的弧垂变化情况，主要用于线路交叉跨越区域、动态增容等实时监测，保证线路的安全距离。

但是由于是间接测量方法，弧垂的计算模型需要线路档距、高差、导线型号等基础数据支撑，计算过程中的不可控量较多，整个弧垂的计算模型和相关参数需进一步验证和优化。

2.11污秽度监测对2套污秽度监测装置进行分析，其中湖北1套、山西1套，电压等级为交流1000kV，接入率为100.00%、数据丢失率为4.84%、数据准确率为91.25%。

绝缘子污秽度监测主要通过盐密、灰密、气温、相对湿度等状态量的监测，并于运行人员实时了解线路周边环境，实用性较强，符合生产实际所需要，但是成熟度不高。

3状态监测装置可靠性存在问题分析通过对国网公司输电线路状态监测装置应用情况的分析，目前在标准体系建设、生产制造工艺、关键部件检测等方面还存在问题，造成装置可靠性无法满足运维需求。

3.1标准体系建设方面（1）部分装置技术标准不完善。

在线监测装置现有标准体系中，在供电电源检测、各类装置专用检测、通讯链路调试等方面存在标准缺失情况，相关工作无章可循。