[發(fā)明專利]輸電線路監(jiān)測方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910305115.0
• 申請日: 2009-08-03
• 公開（公告）號: CN101614602A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張昌華;黃琦;饒云江;曹永興;冉曾令;陳勇;劉群英;易建波
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01B11/16;G01P15/093;G01B11/26;G01L5/04;G01G19/00;G01B11/06
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所
• 代理人: 李順德

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及輸電線路監(jiān)測技術(shù)，特別涉及輸電線路覆冰及舞動狀態(tài)監(jiān)測技 術(shù)。

背景技術(shù)

輸電線路因覆冰發(fā)生斷線倒塔的事故時有發(fā)生。以2008年初我國南方冰災(zāi) 事故為例。據(jù)統(tǒng)計，國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)由于覆冰引起10～110kV線路倒塔14萬 多基，220kV及以上線路倒塔1500多基，致使707座變電站停運(yùn)，江西500kV 電網(wǎng)基本癱瘓，湖南、貴州、浙江電網(wǎng)出現(xiàn)了大范圍的冰閃跳閘和斷線倒塔， 造成大面積停電和部分電網(wǎng)解列運(yùn)行。貴州湖南等地不得不將早已停運(yùn)的落后 小火電機(jī)組重新投入運(yùn)營確保電力供應(yīng)。作為國內(nèi)重要的送端電網(wǎng)，四川電網(wǎng) 也遭到重創(chuàng)。架設(shè)在山區(qū)的二灘500kV線路因受災(zāi)而停運(yùn)并且多處導(dǎo)線斷裂、 鐵塔損壞等等，清潔的水能不能外送負(fù)荷中心。總的來說，這次電網(wǎng)冰災(zāi)持續(xù) 時間長、影響范圍廣、覆冰強(qiáng)度大、危害程度深，引起了社會各界的高度重視， 也造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會影響。

在輸電導(dǎo)線覆冰監(jiān)測方面，國內(nèi)主要采用如下兩種辦法。一是設(shè)立覆冰觀 測站，在特殊區(qū)域設(shè)立專人職守的觀測點(diǎn)，人工記錄氣象信息及覆冰情況。這 種方法的缺點(diǎn)是，觀測站點(diǎn)偏遠(yuǎn)，生活艱苦，設(shè)立站點(diǎn)不可能太多，特別是一 些偏遠(yuǎn)山區(qū)，常常稱為觀測盲點(diǎn)，該方法人為因素過大，成本高。第二種方法 是在輸電線路線路上安裝測力、測重、風(fēng)速等常規(guī)傳感器，人工定期采集數(shù)據(jù)。 這種方法不能及時反映覆冰情況，很難判斷覆冰的冰厚、冰量、覆冰類型等。

近兩年也有了一些新的構(gòu)想。綜合起來主要分為2種。一種是對傾角-弧垂 進(jìn)行實(shí)時測量，然后推算線路覆冰程度；另一種是通過視頻監(jiān)測來實(shí)現(xiàn)。在某 些技術(shù)方案中，也將兩種技術(shù)方案集成到一臺測量裝置上。

輸電線路一旦發(fā)生覆冰，則由于導(dǎo)線重量增加，最直觀的表現(xiàn)就是導(dǎo)線弧 垂加大。導(dǎo)線張力大到一定程度后，就會導(dǎo)致桿塔、橫擔(dān)出現(xiàn)變形；在某些情 況下，如果出現(xiàn)張力不平衡，還會導(dǎo)致桿塔傾斜、倒塌。通過對導(dǎo)線的弧垂和 桿塔傾角進(jìn)行測量，再結(jié)合導(dǎo)線溫度測量和環(huán)境氣象信息監(jiān)測，可以通過計算 公式或者實(shí)驗數(shù)據(jù)得到線路的覆冰程度。因此該方法具有一定的科學(xué)性。但在 導(dǎo)線振蕩的情況下，該方法計算得到的覆冰誤差較大，并且難以準(zhǔn)確預(yù)測覆冰 和舞動的趨勢。

輸電線路視頻監(jiān)視系統(tǒng)可以將關(guān)鍵地段的現(xiàn)場圖像信息傳輸?shù)奖O(jiān)測中心的 服務(wù)器上，運(yùn)行管理人員通過查看線路的監(jiān)測圖像，實(shí)時觀察和記錄攝像機(jī)附 近線路覆冰的形成和發(fā)展過程、覆冰嚴(yán)重程度，以便采取正確處理措施。這種 方法具有監(jiān)測結(jié)果直觀、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，是目前國內(nèi)輸電線路覆冰在線監(jiān)測 的主要手段。但這種方法有2個問題：一是視頻監(jiān)測終端在惡劣氣象條件下可 能被冰雪遮蔽和凍結(jié)；二是該方法只能得到攝像機(jī)附近導(dǎo)線的覆冰及舞動情況， 對于其他位置處情況，則只能進(jìn)行推測。

導(dǎo)線覆冰和舞動預(yù)警是指根據(jù)導(dǎo)線現(xiàn)有的覆冰情況、氣象實(shí)測及預(yù)報數(shù)據(jù)， 預(yù)測下一時段(比如12小時)導(dǎo)線覆冰和舞動演變趨勢。如果預(yù)測的結(jié)果是覆 冰或舞動有可能加劇的話，則給出提示信息提醒運(yùn)行管理人員采取措施，避免 發(fā)生事故。目前在導(dǎo)線覆冰及舞動預(yù)警技術(shù)研究方面的文獻(xiàn)不多見。

綜上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)可以概括如下：

在傳感器方面，現(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)均采用基于電測量的傳感器。由于高壓輸電 線路(尤其是特高壓線路)周圍環(huán)境存在較強(qiáng)的電磁干擾，并且整套測量裝置 暴露在野外惡劣的環(huán)境下，風(fēng)吹日曬雨淋冰凍，導(dǎo)致電路設(shè)計復(fù)雜、故障率高。 而且某些輸電線路經(jīng)過惡劣地理環(huán)境和氣象條件的區(qū)域，如高海拔重冰區(qū)，甚 至是無人區(qū)，測量裝置又安裝在桿塔上，導(dǎo)致后期維護(hù)困難。

現(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)多依賴于輸電導(dǎo)線上絕緣子串附近的拉力測量裝置，或者依 賴于視頻圖像。這類裝置工作過程中多依靠蓄電池或者太陽能供電。蓄電池笨 重、壽命有限，而且替換的蓄電池需妥善處理，否則對環(huán)境有污染。太陽能電 池受氣象條件影響很大，在實(shí)際應(yīng)用中存在局限性。

某些監(jiān)測技術(shù)采用視頻圖像監(jiān)測方案，容易受大霧、夜晚、雨雪等氣象因 素影響，攝像頭也可能被冰雪覆蓋，在某些情況下甚至無法工作。而且視頻圖 像只能拍攝攝像機(jī)附近的輸電線路情況，而對于較遠(yuǎn)處的情況則無法探測。