基于BIM技術(shù)的電力在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在輸電線路運(yùn)維中的應(yīng)用研究

劉沛軒

摘??要：現(xiàn)如今我國(guó)是經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的新時(shí)期，人們的生活水平得到了提高，對(duì)電力供應(yīng)的質(zhì)量和數(shù)量提出了更高的要求。由于受地域限制以及環(huán)境的影響，輸電線路設(shè)計(jì)路徑不僅多變復(fù)雜而且自然地理?xiàng)l件極其惡劣，輸電線路頻繁遭遇各種威脅。加上線路中各種電力設(shè)備、電氣元件和電纜隨著服役年限的延長(zhǎng)而逐漸老化，嚴(yán)重影響了輸電線路穩(wěn)定、有效地工作。傳統(tǒng)運(yùn)維管理模式下，維護(hù)人員周期性巡視雖然可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，但是受其自身局限性的影響，對(duì)輸電線路在特殊氣候與環(huán)境中難以實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)測(cè)，并且對(duì)線路走廊外力的變化在巡視周期的真空期無(wú)法及時(shí)掌握，故而使輸電線路容易因缺乏監(jiān)測(cè)而于下一個(gè)巡視開(kāi)始之前便發(fā)生故障。

關(guān)鍵詞：輸電線路;線路運(yùn)維;在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

引言

社會(huì)與科技的高速發(fā)展大大增加了用電負(fù)荷，用電安全逐漸引起人們的重視。輸電線路桿塔的接地電阻直接影響著供電系統(tǒng)安全，輸電線路桿塔接地電阻越小，抗雷擊效果越好，電路受雷擊損害致使跳閘的可能性就越小，因此有效的輸電線路桿塔接地狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)方法就顯得尤為重要。利用在線監(jiān)測(cè)方法時(shí)刻監(jiān)視接地電阻，發(fā)現(xiàn)不合格接地電阻應(yīng)立刻采取應(yīng)對(duì)措施，可極大地增強(qiáng)輸電線路供電安全性;并且有效輸電線路桿塔接地狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)方法可準(zhǔn)確快速檢測(cè)出接地短路點(diǎn)，為電路搶修提供寬裕時(shí)間。但是當(dāng)前通常采用人工方式檢測(cè)輸電線路桿塔接地狀態(tài)，存在測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)、無(wú)法及時(shí)監(jiān)測(cè)到故障點(diǎn)的弊端。因此，本文提出新的輸電線路桿塔接地狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)方法。

1系統(tǒng)原理

首先，輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成呈明顯的多樣性，二級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式為該系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)模式，主要由線上監(jiān)測(cè)裝置部分，監(jiān)測(cè)中心，線路監(jiān)測(cè)基站等三大部分構(gòu)成，其中線上監(jiān)測(cè)裝置部分主要由溫度監(jiān)測(cè)儀，導(dǎo)線覆冰監(jiān)測(cè)儀等構(gòu)成。其次，要全面掌握輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的工作原理，則要對(duì)輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行整體的把控與掌握，而技術(shù)參數(shù)主要由環(huán)境運(yùn)行的參數(shù)與設(shè)備運(yùn)行的參數(shù)兩大部分構(gòu)成，輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)則主要是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信息與各類(lèi)參數(shù)的采集與分析，從而完成輸電線路的全面監(jiān)測(cè)和管理。同時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員則能通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)中心反饋的信息與參數(shù)進(jìn)行查閱與處理，有效的預(yù)防輸電線路在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，從而保證輸電線路安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

2在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在輸電線路運(yùn)維中的應(yīng)用

2.1線路覆冰厚度預(yù)測(cè)

模塊功能。對(duì)覆冰厚度可以覆冰物理參數(shù)與所需氣象參數(shù)為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算?；驹?。對(duì)可能覆冰量的計(jì)算，為獲取相應(yīng)模型，現(xiàn)假設(shè)：（1）線路運(yùn)行為無(wú)風(fēng)環(huán)境;（2）導(dǎo)線為半徑R的無(wú)線長(zhǎng)圓柱體;（3）被導(dǎo)線捕獲的全部雨滴均結(jié)成冰（即凍結(jié)系數(shù)為1），并且水密度，淞冰密度在上述假設(shè)條件下，線路覆冰厚度只取決于降水量，而與導(dǎo)線直徑無(wú)關(guān)。但在通常情況下，導(dǎo)線覆冰的形成總是在有風(fēng)天氣下進(jìn)行，并且導(dǎo)線被含有過(guò)冷卻水滴的濕空氣橫掠，此時(shí)相當(dāng)于擾流圓柱體的流動(dòng)，故流線將發(fā)生變化。一部分無(wú)風(fēng)時(shí)原本可以被導(dǎo)線捕獲的小水滴可能被風(fēng)吹走，因而存在一個(gè)導(dǎo)線捕獲水滴的過(guò)程，導(dǎo)線捕獲水滴量的多少與風(fēng)速和水滴直徑d（中值體積直徑）等因素有關(guān)，引入捕獲系數(shù)，并按以下試驗(yàn)關(guān)聯(lián)式進(jìn)行計(jì)

算：式中：V為空氣運(yùn)動(dòng)黏度，雨淞情況下取值13.2×

10-6m2/s;C為常數(shù)，雨淞情況下取值1.64。由上式可知，環(huán)境風(fēng)速越快、過(guò)冷卻水滴直徑越大，水滴所擁有的慣性力則越強(qiáng)，導(dǎo)線的捕獲系數(shù)也就越高。一般在雨淞形成時(shí)，風(fēng)速V<10m/s，因此，E值在0.7～0.9。將下雨產(chǎn)生的導(dǎo)線捕獲水量P×RW和風(fēng)吹濕冷空氣產(chǎn)生的導(dǎo)線捕獲水量V×W按矢量合成，考慮捕獲系數(shù)E及各物理量單位的統(tǒng)一，得到導(dǎo)線捕獲的總水量Wt（g/cm2·h）可表示為下式：最后，根據(jù)結(jié)果是否超過(guò)提示線、預(yù)警線、報(bào)警線給出檢修建議。此外，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在輸電線路運(yùn)維管理中的應(yīng)用還表現(xiàn)在絕緣子鹽密預(yù)測(cè)、桿塔傾斜預(yù)測(cè)和線路微風(fēng)振動(dòng)引起的疲勞壽命預(yù)測(cè)方面，對(duì)此同樣應(yīng)予以重視。

2.2技術(shù)方案

相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)采用具備接收氣象傳感器、磁場(chǎng)檢測(cè)儀的測(cè)量檢測(cè)板，對(duì)桿塔周?chē)臍庀笄闆r進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這些數(shù)據(jù)被通信模塊輸送到遠(yuǎn)端控制中心，并生成數(shù)據(jù)變化的直觀圖像，得到氣象參數(shù)變化曲線，再根據(jù)一定的函數(shù)關(guān)系對(duì)天氣趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備的殼體側(cè)面設(shè)置有與其垂直的第一、第二連接桿，兩根連接桿處于同一水平面，第一連接桿的一端固定安裝在檢測(cè)板的殼體上。與此同時(shí)，設(shè)備中還有一對(duì)活塞桿相對(duì)的第一水平液壓缸和第二水平液壓缸，第三水平液壓缸安裝固定于第一豎直液壓缸的活塞桿上，而第四水平液壓缸則固定于第二豎直液壓缸的活塞桿上，以此類(lèi)推，可以確定第三水平液壓缸和第四水平液壓缸的安裝位置。同時(shí)，第一弧形夾板安裝于第一水平液壓缸的活塞桿上，第二弧形夾板安裝固定于第二水平液壓缸的活塞桿上，以此類(lèi)推，可以確定第三弧形夾板和第四弧形夾板的安裝位置?；⌒螉A板的弧面在安裝時(shí)統(tǒng)一朝向塔桿。另外，設(shè)備還配有檢測(cè)板、控制模塊、磁場(chǎng)檢測(cè)儀、氣象傳感器、數(shù)據(jù)通信模塊、頂端安裝太陽(yáng)能供電板、氣象傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、降雨量傳感器以及氣壓傳感器等部件。

2.3輸電線路冰閃監(jiān)測(cè)

我國(guó)大部分地區(qū)的輸電線路都能遇到低溫嚴(yán)寒天氣很容易遭受寒冰覆蓋，從而出現(xiàn)冰閃故障，對(duì)此就需要對(duì)其進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，及時(shí)排查出冰閃故障，減少因?yàn)楦脖鶎?dǎo)致的輸電線路故障，具體的在線監(jiān)測(cè)原理為：第一，憑借測(cè)試輸電線路的拉力來(lái)分析有無(wú)冰體覆蓋，可以將拉力傳感設(shè)備配設(shè)于絕緣子串，對(duì)應(yīng)測(cè)試出輸電線路被冰體覆蓋后的受力情況，并負(fù)責(zé)采集四周客觀環(huán)境各項(xiàng)指數(shù)，例如：溫度、風(fēng)力大小、適度水平等，把這些參數(shù)傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)處理與分析功能，能夠妥善地向相關(guān)人員提供覆冰反饋信息，以便采取控制措施。第二，測(cè)試輸電線路的相關(guān)參數(shù)，例如：傾斜角、弧垂等集中分析輸電線路的覆冰情況，再對(duì)應(yīng)采集其他數(shù)據(jù)，例如：導(dǎo)線傾斜的弧度、角度等，并算出導(dǎo)線的重量，同其正常狀態(tài)時(shí)的重量加以對(duì)比，計(jì)算出覆冰量，也能評(píng)估出輸電線路的危險(xiǎn)程度。

2.4監(jiān)測(cè)輸電線路在線舞動(dòng)

輸電線路通常處于露天環(huán)境，自然會(huì)受到來(lái)自于大自然的各種力量的襲擊，例如：風(fēng)力、雨水等，其中風(fēng)力侵襲是最為常見(jiàn)的襲擊，當(dāng)輸電線路雨大大風(fēng)天氣時(shí)難免出現(xiàn)低頻率振動(dòng)，長(zhǎng)期的舞動(dòng)如果得不到控制則可能帶來(lái)不良危害，影響輸電線路的常規(guī)傳輸功能，甚至可能導(dǎo)致輸電線路斷線，或者造成短路、跳閘以及桿塔倒塌等故障。為了預(yù)防線路舞動(dòng)所帶來(lái)的故障，就要做好輸電線路在線舞動(dòng)監(jiān)測(cè)工作，具體的監(jiān)測(cè)方式為：第一，利用傳感器來(lái)搜集數(shù)據(jù)信息，妥善分析這些數(shù)據(jù)，傳感器能夠?qū)?lái)自于輸電線路的舞動(dòng)信息變?yōu)殡娏餍畔?，同時(shí)對(duì)這些信號(hào)實(shí)施妥善加工與處理，同時(shí)把測(cè)量數(shù)據(jù)信息憑借無(wú)線網(wǎng)來(lái)上傳到監(jiān)控設(shè)備，參照監(jiān)控機(jī)收到的信號(hào)、信息等能夠大致得出導(dǎo)線舞動(dòng)的相關(guān)信息、數(shù)據(jù)等，對(duì)應(yīng)判斷輸電線的舞動(dòng)情況。第二，視頻監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝在輸電線路系統(tǒng)中，該設(shè)備具有可視功能，也就是能透過(guò)視頻畫(huà)面來(lái)獲取線路的狀態(tài)，從而為輸電線監(jiān)測(cè)提供便利，監(jiān)測(cè)人員可以憑借輸電線坐標(biāo)系之間的圖像、以及相關(guān)參數(shù)等，再利用科學(xué)的計(jì)算來(lái)對(duì)應(yīng)得出輸電線路的旋轉(zhuǎn)角度，從而判斷其舞動(dòng)情況。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文通過(guò)導(dǎo)線溫度預(yù)測(cè)和線路覆冰厚度預(yù)測(cè)方面的分析，論述了在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在輸電線路智能化運(yùn)維中的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]??Q/GDW 11526-2016.架空輸電線路在線監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則[S].

[2]??Q/GDW 245-2008.架空輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通用技術(shù)條件[S].