智能電網(wǎng)—輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)

謝藝 范光秭

前言

美國是最早開展以在線監(jiān)測為前期的狀態(tài)檢修工作，日本也是從八十年代開始對(duì)電力設(shè)備實(shí)施以狀態(tài)分析和在線監(jiān)測為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修，而歐洲很多國家也采用狀態(tài)檢修來提高檢修效率。國外統(tǒng)計(jì)資料表明，他們?cè)趯?shí)施狀態(tài)檢修后，一般可使設(shè)備大修周期從3～5年延長到6～8年，甚至10年，并且1.5～2年即可收回實(shí)施狀態(tài)檢修所增加的投資。應(yīng)該說，國外在狀態(tài)檢修技術(shù)研究與實(shí)踐應(yīng)用方面都已取得了顯著成績。據(jù)美國電力研究院診斷檢修中心的統(tǒng)計(jì)表明，實(shí)施狀態(tài)檢修提高設(shè)備利用率在5%以上，節(jié)約檢修費(fèi)用25%～30%。我國開展?fàn)顟B(tài)檢修起步較晚，原水電部1987年頒布的《發(fā)電廠檢修規(guī)程》（SD230-87）指出，應(yīng)用診斷技術(shù)進(jìn)行預(yù)知維修是設(shè)備檢修的發(fā)展方向。應(yīng)該說，狀態(tài)檢修在國內(nèi)還是取得了一定的進(jìn)展。隨著國家智能電網(wǎng)的建設(shè)，作為狀態(tài)檢修重要的組成部分，輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)發(fā)展十分迅速。

1.輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)

輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)是指直接安裝在線路設(shè)備上可實(shí)時(shí)記錄表征設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)特征量的測量系統(tǒng)及技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測、狀態(tài)檢修的重要手段，狀態(tài)檢修的實(shí)現(xiàn)與否很大程度取決于在線監(jiān)測技術(shù)的成功與否。國外較早開展了輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的研究，并將自己國家成熟或試運(yùn)行的各類在線監(jiān)測設(shè)備推向中國市場，而國內(nèi)有能力從事這項(xiàng)技術(shù)研發(fā)的高等院校及科研院所由于缺乏市場能力和足夠的資金，無法將研制的成果批量產(chǎn)業(yè)化，導(dǎo)致我國目前成為全球輸電線路在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)需求最大的市場。最近幾年隨著高新技術(shù)企業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)出現(xiàn)了西安金源電氣有限公司等專業(yè)的在線監(jiān)測技術(shù)生產(chǎn)廠家，他們?cè)诜e極學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，立足本國電力國情，開發(fā)了一系列輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)，有效提高了現(xiàn)有輸電線路的運(yùn)行安全。

在線監(jiān)測技術(shù)基本原理可簡述如下：污穢積累、缺陷發(fā)展、自然災(zāi)害等對(duì)輸電線路的破壞大多具有各種前期征兆和一定的發(fā)展過程，表現(xiàn)為設(shè)備的電氣、物理、化學(xué)等特性有少量漸進(jìn)的變化，及時(shí)采集相應(yīng)信息進(jìn)行處理和綜合分析后，根據(jù)其數(shù)值的大小及變化趨勢，可預(yù)測設(shè)備的可靠性和剩余壽命，從而能及早發(fā)現(xiàn)潛伏故障，必要時(shí)可提供預(yù)警或報(bào)警信息。由于輸電設(shè)備種類較多，結(jié)構(gòu)差異很大，因此要求采用各種不同形式的傳感器，將被測信號(hào)（電量和非電量）抽取出來，轉(zhuǎn)換成監(jiān)測裝置可以檢測的信號(hào)，并通過電纜送入監(jiān)測裝置。

2.未來發(fā)展

輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，一方面可逐步取代傳統(tǒng)的人工巡檢，通過對(duì)輸電線路的實(shí)時(shí)監(jiān)測，充分掌握線路運(yùn)行狀態(tài)和氣象條件，將污閃、覆冰、微風(fēng)振動(dòng)以及設(shè)備自身故障等事故消除在萌芽狀態(tài)；另一方面可全面收集和積累線路運(yùn)行及氣象資料，為輸電線路設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)成為智能輸電線路的關(guān)鍵技術(shù)之一，其未來主要發(fā)展方向如下：

（1）提高實(shí)用性

目前逐步形成主流實(shí)用的在線監(jiān)測技術(shù)，如覆冰、氣象、圖像/視頻、微風(fēng)振動(dòng)等監(jiān)測技術(shù)還需要進(jìn)一步完善。隨著科技進(jìn)步和一些關(guān)鍵技術(shù)突破，一些高科技手段有可能應(yīng)用到輸電線路在線監(jiān)測領(lǐng)域，如線路巡線機(jī)器人、無人巡線飛機(jī)等。

（2）CMD的智能化與集成化

目前CMD主要完成信息的采集與傳輸，數(shù)據(jù)分析與計(jì)算功能通過后臺(tái)CAG來實(shí)現(xiàn)。未來數(shù)據(jù)采集、分析、計(jì)算、預(yù)警等模塊將會(huì)逐步嵌入到CMD中；CMA經(jīng)過幾次功能縮減，現(xiàn)在僅完成數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)加密功能，這部分功能完全可嵌入到CMD。如果再出臺(tái)CMD與傳感器之間的通信規(guī)約，則可實(shí)現(xiàn)CMD功能的智能化與集成化。

（3）輸電線路狀態(tài)評(píng)價(jià)技術(shù)發(fā)展

在線監(jiān)測技術(shù)要成為運(yùn)行維護(hù)的有效手段，就必須大力發(fā)展基于在線監(jiān)測技術(shù)的狀態(tài)評(píng)價(jià)技術(shù)，國家電網(wǎng)公司以及省電力公司大多已成立了輸變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)中心，將重點(diǎn)進(jìn)行這方面的研究工作。同時(shí)，有些骨干企業(yè)，例如西安金源電氣股份有限公司，也逐步建立了數(shù)據(jù)分析與狀態(tài)評(píng)價(jià)中心，開展了有關(guān)狀態(tài)評(píng)價(jià)方面的研究與應(yīng)用工作。

3.結(jié)語

輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)在國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司中得到大量應(yīng)用，部分監(jiān)測系統(tǒng)在某些省電力公司的某些電壓等級(jí)的設(shè)備已經(jīng)普遍推廣使用，如輸電線路覆冰、導(dǎo)線測溫、圖像監(jiān)測、桿塔傾斜等，并取得一定的效果。輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)逐步成為電網(wǎng)抵御自然災(zāi)害、人為因素和本體故障的有效手段。（作者單位：金元證券）

參考文獻(xiàn)：

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