架空输电线路运行状态智能在线监测技术现状分析

分散式发电与智能电网技术研讨会论文集—05

2010年11月20日-23日，海南⋅三亚

架空输电线路运行状态智能在线监测技术现状分析

刘芹，郝艳捧，戴栋，李立浧

华南理工大学, 广州, 510640

摘要：本文着重研究分析了国内外输电线路运行状态在线监测现状，阐明了输电线路在线监测技术的基本原理及系统构成，概述了过电压、雷电流、导线舞动、导线温度及动态增容等在线监测项目涉及的设备的概况、通信、传感器等技术，重点分析了监测方法及监测设备的优点与不足，指出基于三维全景系统的输电线路智能化在线监测将成为输电线路在线监测的发展方向，并进一步促进在线监测技术在应用中不断成熟和发展，使在线监测技术成为防止电网大面积停电事故的主要技术支撑，更有利地保障电网运行安全。

关键词：架空输电线路, 在线监测, 现状分析, 三维全景系统

Status quo Analysis of Online Monitoring Techniques of Transmission

Lines Working Statements

Liu Qin，Hao Yan-peng，Dai Dong，Li Li-cheng

South China University of Technology, Guangzhou, 510640, China

Abstract: This article focuses on the analysis of on-line monitoring domestic and international transmission lines working situation. And the basic principles of on-line monitoring technology and system structure of transmission line is inllustrated. Also, it outlines the equipment, communications, sensor technology related to the over-voltage, lightning current, conductor galloping and transmission line temperature and dynamic capacity increase, in which it focuses on analysis of the advantages and disadvantages of the monitoring methods, Finally, it figures out that the technology based on three-dimensional panorama system will be the development direction of intelligent transmission line on-line monitoring, which would promote the online monitoring technology to be more mature in the application. And that techology will be the the main technical support preventing large-scale blackout, which can protect the safety of power grid operation better.

Key Words: Overhead Transmission Lines, On-line Monitoring , Situation Analysis, Three-dimensional Panorama System

1引言(Introduction)1

电力系统是一个由众多发、送、输、配、用电设备连接而成的大系统，这些设备的可靠性及运行状况直接决定整个系统的稳定和安全，也决定着供电质量和供电可靠性[1]。输电线路在线监测技术是指直接安装在线路设备上可实时记录表征设备运行

基金项目：国家重点基础研究发展计划项目(973项目) (2009CB724507)；“十一五”国家科技支撑计划重大项目(2009BAA23B02);中央高校基本科研业务费专项资金项目(2009ZZ0008)。状态特征量的测量系统及技术，目前，已经成熟或实际运行的在线监测技术有：输电线路绝缘子污秽在线监测系统、输电线路氧化锌避雷器在线监测系统、导线温度及动态增容在线监测系统、输电线路远程可视监控系统、输电线路覆冰雪在线监测系统、输电线路防盗报警监测系统、输电线路驱鸟装置。除了以上8种在线监测技术，雷击定位、输电线路杆塔倾斜、导线微风振动等在线监测技术也逐步发展。

输电线路在线监测技术是实现状态监测、状态检修的重要手段，状态检修的实现与否很大程度取决于在线监测技术的成功与否[2-3]。随着电网建设的

加速和市场经济的推进，电力企业为避免由定期预防性试验及定期检修对设备检修“过渡”或“漏失”而引起的运行可靠性降低和经济损失，迫切需要以输变电设备状态在线监测与诊断技术为基础的状态维修，以预防和减少事故的发生，提高电力系统的安全性、可靠性、稳定性[4]。

国外在20世纪90年代针对输电线路在线监测技术开展了系统研究，在2000年之后研发了具有完整功能的输电线路在线监测技术，其中，GSM的普及应用在很大程度上促进了该技术的迅速发展，有效解决了远距离数据传输问题。2008年的南方冰灾事故证实了在线监测技术的必要性和紧迫性，针对这一问题，本文系统、全面、深入地分析了目前架空输电线路运行状态在线监测技术，涉及实现对电压、电流、导线温度、导线张力、导线舞动、导线微风振动、金具温度等进行在线监测。

2输电线路在线监测技术(The On-line monitoring technology of trans- mission

line)

2.1 在线监测技术基本原理(The basic principles of

online monitoring)

在线监测技术的基本原理可简述为：污秽积累、缺陷发展、自然灾害等对输电线路的破坏大多具有各种前期征兆和一定的发展过程，表现为设备的电气、物理、化学等特性有少量渐进的变化，及时采集相应信息进行处理和综合分析后，根据其数值的大小及变化趋势，可预测设备的可靠性和剩余寿命，从而能及早发现潜伏故障，必要时可提供预警或报警信息。由于输电设备种类较多，结构差异很大，因此要求采用各种不同形式的传感器，将被测信号(电量和非电量)抽取出来，转换成监测装置可以检测的信号，并通过电缆送入监测装置在电力系统中得到应用。

2.2 在线监测系统构成(On-line monitoring system

constitutes)

输电线路在线监测技术主要分5个部分：网省公司监测中心、地市局监测中心、线路监测分机、通信网络和监测信息。

线路监测分机定时--实时完成输电线路电压、电流、导线温度、导线张力、导线舞动、导线微风振动、金具温度等信息的采集，通过全球移动通信系统(GSM)、通用分组无线业务(GPRS)、码分多址(CDMA)以及第三代数字通信(3G)模块发送至地市局监测中心，监测中心专家软件则利用各种修正理论模型、试验结果和现场运行结果来判断输电线路的运行状况，及时给出预报警信息，从而有效防止各类事故的发生。

在线监测系统按照布置情况分两种：集中式和

就地式。前者通过电缆将信号传输至中央控制站，

后者则仅在就地显示和处理。较早的集中式不能解

决模拟信号在长距离传输后的失真问题，而且现场

工作量大，维修困难；现在倾向于将微弱的模拟信

号就地进行数模转换，采用现场总线技术，将数字

信号传输至主机，由主机进行进一步处理、分析和

诊断；更近的集中式系统采用分层分布结构，应用

模块化设计和现场总线技术，把若干个变电站的检

测数据通过网络汇集到上层的数据分析与诊断系统，实现对多个变电站及输电线路电气设备状态实

时在线监测[5]。

在线监测系统的发展方向是分布式系统。这种

系统面向多台设备或整个变电站、发电厂，采用多

台计算机的分级管理体制形式。

图1 典型的分布式远程诊断系统

3输电线路运行状态在线监测(On-line monotoriing technology of Trans- mission lines working situation)

3.1过电压在线监测(Overvoltage Monitoring)

当前的过电压监测多采用集中处理方式，即通

过屏蔽电缆将信号引入系统主机，然后由主机进行

集中循环检测和数据处理。这种监测技术虽然充分

利用了设备的潜力，但有如下缺点：

①由于一次信号很小，经传感器耦合后被测参

数受模拟量传输过程中引入的干扰影响很大，测量

结果的有效性和稳定度不能保证；

②运行可靠性差，系统维护困难；

③故障诊断受人力、技术和地域的限制，其时

效性受到一定的影响；