输电线路覆冰在线监测综述

输电线路覆冰监测研究综述

(华南理工大学电力学院, 广州, 510640)

摘要：输电线路覆冰现象在我国较为普遍，严重影响电力系统运行。为防止输电线路覆冰现象，国内外对此进行了长期研究，并取得一定研究成果。本文对输电线路覆冰监测方法进行综述，分别说明其工作原理，深入分析各自的有点和不足，为工程应用进行有效指导。最后对输电线路覆冰监测研究方向进行几点展望展望。

关键词：输电线路，覆冰监测，力学模型，图像处理，研究综述

Abstract:The phenomenon of transmission line icing is more common in our country,witch seriously affects the power system’s operation. To prevent transmission line Icing phenomenon, home and abroad this long-term research and made some research.this paper summary Transmission Line monitoring methods,respectively their working principle,in-depth analysis of each a little and inadequate,for engineering application effective instruction.Finally, the Transmission Line Monitoring of direction points Prospects Looking.

Key words：transmission line,iced monitoring,Mechanical model,Image processing,Research

0 前言

我国输电线路的覆冰现象已经十分普遍。输电线路覆冰和积雪会导致其机械和电气性能急剧下降，引起导线舞动、杆塔倾斜甚至倒塌、断线以及绝缘子闪络等重大电力事故，严重影响电力系统的安全运行。2008年春节前后发生的冰冻灾害，引起大规模、长时间的电力中断，直接经济损失达1500亿元以上，同时给工农业生产和人民生活带来严重社会影响。所以，实时监测输电线路的覆冰状况并做好除冰工作成为目前研究的热点。

长期以来，国内外对输电线路覆冰进行了长期的观测和研究，在覆冰理论、冰闪机理、输电线路覆冰监测研究相关技术等方面取得了很多成果。本文主要针对输电线路覆冰监测方法进行综述，分析不同监测方法的优劣，展望未来技术发展方向。

1 输电线路覆冰危害

根据我国已发生的各类输电线路覆冰灾害事故分析，输电线路覆冰造成的事故可分为以下几类[1,2]：

1)线路覆冰的过负荷事故

输电线路由导线、金具、绝缘子、杆塔和拉线等环节相互连接而成，线路负荷过重时可能导致以下事故：

当导线上的覆冰重量达到一定程度时会造成导线和架空地线从压接管内抽出；外层铝股全断，钢芯抽出；也有可能导致整根拉断或耐张线夹出口附近导线外层断若干股的事故，甚至会破坏基础，引起塔身倾斜或倒杆导致倒杆。再者就是线路覆冰时因重力增大而引起弧垂增大，导致导线对地间距减小而造成闪络事故，也会因导线舞动而引起导线间的闪络。

2)不均匀覆冰或不同期脱冰事故

导线相邻档不均匀覆冰或不同期脱冰都会产生张力差，使其在线夹内滑动，严重时将使导线外层铝股在线夹出口处全部断裂、钢芯抽动，造成线夹另一侧的铝股发生颈缩，拥挤在线夹附近，长达1-20m，悬垂线夹和耐张线夹都会有这种情况发生。不均匀覆冰和不同期脱冰的区别在于前者张力差是静负荷，前者会造成线股断口有缩颈现象，而后者没有此现象。其次，因邻档张力不同致使绝缘子串产生较大的偏移，过大会造成绝缘子损伤或破裂。

3)绝缘子串冰闪事故

在绝缘子严重覆冰的情况下，会造成伞裙冰凌桥接，绝缘强度降低，泄露距离缩短，在冰融化的过程中，冰表面的水膜很快溶解污秽中的电解质，使冰面水膜的电导率增大，引起绝缘子串电压分布及单片绝缘子表面电压分布的畸变，降低了其闪络电压。在恶劣天气和特殊地理环境下，大气中的污秽颗粒进一步的增大冰面水膜的电导率，最后形成冰闪。闪络过程中持续电弧会烧伤绝缘子，致使绝缘子绝缘强度下降。

4)覆冰导线舞动

导线上形成的不规则形状的覆冰会使导线产生自激振荡和舞动，轻者发生闪络、跳闸，重者发生金具及绝缘子损坏，导线断股，杆塔倾斜或者倒塔。

2 输电线路覆冰监测方法

2.1 设置覆冰站监测法

传统的输电线路覆冰监测方法主要是在重覆冰区设置覆冰观测哨所或设置

更先进的覆冰气象观测站，由专人值守并记录气象信息及输电线路的覆冰情况。其主要方式有两种[1,4-6]：人工巡线法和模拟导线法。

2.1.1 人工巡线法

人工巡线法即人工通过巡查输电线路获得导线及绝缘子的覆冰情况。该方法虽然可以获得局部区域输电线路线路覆冰的真实情况，并能做到及时采取除冰措施。但是输电线路覆冰的区域一般十几公里、几十公里甚至上百公里，而且覆冰的区域通常都是在崇山峻岭之中，交通不便，不能实现整个电网监测；因主要依靠人工巡线，所监测覆冰情况受地形环境、人员素质、天气状况等因素的影响比较大。

2.1.2 模拟导线法

模拟导线法是通过在覆冰站内或者附近架设一段导线来模拟输电线路，通过测量模拟导线上的覆冰厚度来估算输电线路的覆冰情况，此方式目前应用比较多。模拟导线法优点原理比较简单、易于操作，但是设置观冰哨所或覆冰气象观测站的成本依然很高，而且从模拟导线上测得的覆冰厚度通常与实际运行导线上的覆冰厚度有很大差别，这是因为影响线路覆冰厚度的因素过于复杂，除了与导线直径、气温、空气湿度、地形环境、海拔高程等有关外，还受实际风速大小、导线扭转与否以及线路电场强弱等因素的影响[4-7]。

2.2力学模型输电线路覆冰监测方法

随着计算机和传感器技术的发展，输电线路的监测技术也取得突破性进展。输电线路在正常运行情况和覆冰状况下，导线的长度、应力弧垂，绝缘子串角度