智能化輸電線路設(shè)計技術(shù)探討

張成才

（河南國控租賃有限公司，河南鄭州 450000）

0 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)得到了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，與此同時，輸電線路智能化設(shè)計已經(jīng)引起了相關(guān)部門的廣泛關(guān)注。電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，生產(chǎn)管理愈加復(fù)雜，但是我國當(dāng)前電力系統(tǒng)運行維護(hù)和管理方式比較粗放，造成了不必要的資源浪費，智能化輸電線路很好的解決了這一問題，不斷具備完善的狀態(tài)檢測和評價技術(shù)手段，而且能夠?qū)崿F(xiàn)線路局部微氣象和走廊環(huán)境監(jiān)測，鞏固、提升電網(wǎng)的運行管理水平[1]。筆者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗，首先講述了智能化輸電線路的現(xiàn)狀，然后提出了輸電線路智能化設(shè)計的內(nèi)涵和目標(biāo)，最后講述了輸電線路智能化設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)，具有一定的現(xiàn)實意義和參考價值。

1 智能化輸電線路現(xiàn)狀

輸電線路作為電力系統(tǒng)重要組成部分，不僅曝露在自然環(huán)境中，而且要受到機(jī)械負(fù)荷和電力負(fù)荷的影響，承受雷擊、洪水、滑坡和沉陷的影響，長時間運行會造成電力系統(tǒng)老化、疲勞，埋下安全隱患，所以加強輸電線路巡檢，通過巡檢掌握輸電線路運行狀況，并且及時消除輸電線路缺陷，保證輸電線路的安全性和穩(wěn)定性。經(jīng)過多年發(fā)展，我國電力系統(tǒng)智能化輸電線路已經(jīng)取得了不菲的成績，積極應(yīng)用高強度、耐熱、大截面導(dǎo)線，通過使用節(jié)能預(yù)絞絲金具，消除電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)，全面貫徹地質(zhì)遙感和同塔多回的“兩型三新”設(shè)計理念。輸電線路智能化設(shè)計融入“全壽命設(shè)計”觀念，進(jìn)行了防污閃、防風(fēng)偏、防雷擊設(shè)計，利用計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立智能化輸電線路管理平臺，實現(xiàn)輸電線路的立體化、智能化控制[1]。但是還存在諸多不足之處，比如輸電線路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低，抵御自然災(zāi)害的能力偏低，比如沿海抵御暴雨的能力較低，山區(qū)抵御覆冰能力較低。運行管理方式相對粗放，線路巡視的準(zhǔn)確性和精確性難以達(dá)到設(shè)計要求，智能化輸電線路評估診斷系統(tǒng)技術(shù)手段不夠完善的，線路運行狀態(tài)、氣象條件檢測不夠全面，而且受到通信技術(shù)的限制，自動化、智能化、信息化和互動化程度較低。

2 智能化輸電線路設(shè)計內(nèi)涵和目標(biāo)

輸電線路智能化設(shè)計應(yīng)該將電氣技術(shù)、檢測技術(shù)、通信技術(shù)和人工智能技術(shù)結(jié)合起來，實現(xiàn)線路運行狀態(tài)的檢測、分析、識別，并且建立信息化、自動化管理。智能化輸電線路首先采用巡檢手段和在線檢測手段獲取線路運行情況，建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺，并且進(jìn)行分析、評估和診斷，對電力系統(tǒng)運行和管理提供相應(yīng)的應(yīng)對之策，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和互動。

2.1 智能化和信息化

輸電線路的智能化和信息化指的是利用傳感器技術(shù)、遙感技術(shù)、通信技術(shù)和信息技術(shù)實現(xiàn)對電力系統(tǒng)輸電線路的狀態(tài)檢測，并且利用智能化技術(shù)對電力系統(tǒng)運行進(jìn)行智能化控制，將采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和分析，建立共享平臺，并且作為基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，判斷電力系統(tǒng)輸電線路的運行狀態(tài)。降低認(rèn)為因素帶來的漏檢或者錯檢，實現(xiàn)了無人員檢測，無需要安裝特別在意，實現(xiàn)了自動定位、自動定時，人員考勤自動化，信息記錄規(guī)范化。

2.2 安全性和可靠性

電力系統(tǒng)輸電線路安全性和可靠性指的是輸電線路具有抵御極端惡劣情況的能力，對于外部打擊也具有一定的自愈能力。輸電線路能夠通過自我故障診斷、定位，及時準(zhǔn)確的找出故障地點，并且制定相應(yīng)的處理措施，減少輸電線路停電事故，保證供電的連續(xù)性和可靠性。通過自動化設(shè)備完成數(shù)據(jù)存儲、查詢、分析、匯總和報表輸出，保證全過程高效監(jiān)管。智能化輸電線路采用分級代碼管理模式，進(jìn)行缺陷分級分類管理模式，為用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了極大的靈活性，同時也最大限度的提高了安全性和可靠性[2]。

2.3 經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性

提高電力系統(tǒng)輸電線路運行的經(jīng)濟(jì)性主要是通過大量信息融合，評估電能運行效率，通過調(diào)控、優(yōu)化輸電線路運行方式，減少線路損耗，提升電網(wǎng)運行效率和資產(chǎn)利用率，降低減少線路造價。智能化電力系統(tǒng)輸電線路提高了輸電容量，減少新建輸電線路，改善了生態(tài)環(huán)境，節(jié)約了土地資源和材料資源。由于采用自動無人巡查模式，所以節(jié)約了人力資源的投入，有效提高故障診斷的可靠性，提高了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益[2]。

3 智能化輸電線路設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)

3.1 輸電線路在線檢測系統(tǒng)

輸電線路在線檢測系統(tǒng)主要功能是采集和分析輸電線路鐵塔、導(dǎo)地線和絕緣子的狀態(tài)，實現(xiàn)對輸電線路全方位、立體化監(jiān)控，主要包括輸電線路圖像視頻在線監(jiān)測系統(tǒng)、微氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)、桿塔傾斜在線監(jiān)測系統(tǒng)、覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)、絕緣子泄漏電流在線監(jiān)測系統(tǒng)、導(dǎo)線金具溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)、風(fēng)偏、舞動、弧垂在線監(jiān)測系統(tǒng)。

輸電線路在線檢測系統(tǒng)包括兩部分：數(shù)據(jù)采集部分和數(shù)據(jù)分析處理部分，其中數(shù)據(jù)采集部分包括太陽能供電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)，采用高性能主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并且由太陽能供電系統(tǒng)進(jìn)行供電，實現(xiàn)全天候供電作業(yè)。通過設(shè)定相關(guān)程序?qū)崿F(xiàn)環(huán)境參數(shù)（溫濕度、風(fēng)向）采集，并且通過視頻探頭不間斷實時控制。數(shù)據(jù)采集部分對數(shù)據(jù)采集處理后，傳送至后臺控制中心，并且對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后指定塔桿防范措施，降低事故發(fā)生概率的。電力系統(tǒng)輸電線路在線檢測系統(tǒng)通常采用積木式結(jié)構(gòu)，針對不同情況設(shè)定檢測不同參數(shù)，建立統(tǒng)一化平臺。微氣象監(jiān)測系統(tǒng)主要檢測輸電線路走廊微氣象參數(shù)，保證技術(shù)人員準(zhǔn)確掌握線路運行環(huán)境情況。視頻在線檢測系統(tǒng)采用數(shù)字視頻壓縮技術(shù)和紅外探測技術(shù)直觀展現(xiàn)線路運行情況，并且具有強大查詢、碧霄、分析功能。桿塔傾斜在線監(jiān)測系統(tǒng)通過檢測桿塔縱向傾斜、橫向傾斜和復(fù)合傾斜角度，及時判斷桿塔傾斜法陣趨勢，特別適合應(yīng)用在礦產(chǎn)開采地區(qū)。輸電線路智能終端采用分布式方式安裝在導(dǎo)線或者塔桿上面，每個監(jiān)測點配置儀態(tài)通信管理及，通過無線設(shè)備實現(xiàn)信息溝通，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，不但能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，而且可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，并且對數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時展示[3]。

3.2 無人直升飛機(jī)智能巡檢系統(tǒng)

隨著電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，輸電線路已經(jīng)延伸到無人區(qū)和少人區(qū)，人工為主的巡線方式越來越難以男足實際要求，無人直升機(jī)智能巡查系統(tǒng)很好的解決了這一問題，并且提升了線路巡檢自動化和精細(xì)化水平。無人直升機(jī)飛行巡檢相比于人工巡檢具有很多特殊的優(yōu)勢，從不同角度拍攝到圖像，提供更加完備的數(shù)據(jù)資料，彌補人工巡線的不足。配置了高清晰照相機(jī)、攝像機(jī)，在可見光條件下識別松動、損壞等問題；紅外測溫儀的應(yīng)用，使得無人直升機(jī)可以在紅外條件下檢測到導(dǎo)線、間隔棒的發(fā)熱。此外，無人直升機(jī)還可以通過專用儀器計算出高負(fù)荷條件下，迅速計算出導(dǎo)線間距是否合理。無人直升機(jī)的快速、便捷是人工巡線難以比擬的，極大地降低了巡線作業(yè)風(fēng)險、成本、時間和勞動強度，無人直升機(jī)在40分鐘就可以完成4基桿塔、5 000千米輸電線路的巡檢任務(wù)。無人直升機(jī)巡檢現(xiàn)已在低海拔地區(qū)得到常態(tài)化應(yīng)用，可大大提高巡檢效率和質(zhì)量[3]。

3.3 GPS智能化線路巡檢系統(tǒng)

GPS智能化線路巡檢系統(tǒng)有服務(wù)器、掌上電腦和全球定位系統(tǒng)組成，通過地理信息電子地圖和GPS空間定位，以塔桿為參照物，具有監(jiān)督檢測設(shè)備工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)線路缺陷，易于操作，成本低，使用時間長的特點。

GPS線路巡檢系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)線路巡查管理的流程化和規(guī)范化，系統(tǒng)以明確的操作流程和檢查表格最大限度保證線路巡查的有效性和準(zhǔn)確性，通過信息交互實現(xiàn)線路閉環(huán)管理，GPS定位技術(shù)進(jìn)行桿塔坐標(biāo)定位和人員到位管理大幅提高工作效率。輸電巡檢主要由設(shè)備管理、巡視標(biāo)準(zhǔn)管理、巡檢管理、缺陷管理、查詢統(tǒng)計、PDA移動端功能、系統(tǒng)接口等功能模塊組成。GPS智能化線路巡檢系統(tǒng)關(guān)鍵在于將GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)記錄下來并且傳遞到服務(wù)器，杜絕了線路巡視漏檢、巡檢不到位、不及時的現(xiàn)象。掌上電腦不但能夠更加靈活的擴(kuò)展了使用范圍，而且最大限度提高了運行效率，此外掌上電腦可以接入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，實現(xiàn)巡檢數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸。

3.4 輸電線路狀態(tài)評價系統(tǒng)

輸電線路狀態(tài)評價系統(tǒng)首先要建立一個設(shè)備信息狀態(tài)匯總系統(tǒng)，、故障診斷、趨勢分析、狀態(tài)預(yù)警、告警和檢修策略制定生產(chǎn)管理平臺。通常情況下，首先要以設(shè)備為核心，以狀態(tài)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)，獲取設(shè)備臺賬信息、在線檢測數(shù)據(jù)，建立評價模型，對重大缺陷或者隱患進(jìn)行狀態(tài)預(yù)警，并且以表格、圖片的形狀進(jìn)行顯示，將設(shè)備狀態(tài)分為“良好、正常、注意、異常、重大異?！蔽寮?，結(jié)合柔性交流輸電技術(shù)、直流融冰兼動態(tài)無功補償技術(shù)、特高壓直流輸電技術(shù)，通過綜合優(yōu)化策略提出相應(yīng)的檢修決策。

4 結(jié)語

隨著電力系統(tǒng)的不斷進(jìn)步，輸電線路智能化設(shè)計已經(jīng)成為了加強電力系統(tǒng)設(shè)計重要措施，加強線路巡查，對輸電線路進(jìn)行優(yōu)化，能夠最大限度取得經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展添磚加瓦。

［1］湯廣福，賀之淵，滕樂天，等.電壓源換流器高壓直流輸電技術(shù)最新研究進(jìn)展［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2013（22）：39-44，89.

［2］徐政，屠卿瑞，裘鵬.從2010國際大電網(wǎng)會議看直流輸電技術(shù)的發(fā)展方向［J］.高電壓技術(shù)，2010（12）：3070-3077.

［3］王孔森，盛戈皞，劉亞東，等.基于輸電線路軸向張力的導(dǎo)線弧垂在線監(jiān)測系統(tǒng)［J］.華東電力，2011（03）：339-343.