[发明专利]输电线路监测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及输电线路监测技术，特别涉及输电线路覆冰及舞动状态监测技 术。

背景技术

输电线路因覆冰发生断线倒塔的事故时有发生。以2008年初我国南方冰灾 事故为例。据统计，国家电网公司系统由于覆冰引起10～110kV线路倒塔14万 多基，220kV及以上线路倒塔1500多基，致使707座变电站停运，江西500kV 电网基本瘫痪，湖南、贵州、浙江电网出现了大范围的冰闪跳闸和断线倒塔， 造成大面积停电和部分电网解列运行。贵州湖南等地不得不将早已停运的落后 小火电机组重新投入运营确保电力供应。作为国内重要的送端电网，四川电网 也遭到重创。架设在山区的二滩500kV线路因受灾而停运并且多处导线断裂、 铁塔损坏等等，清洁的水能不能外送负荷中心。总的来说，这次电网冰灾持续 时间长、影响范围广、覆冰强度大、危害程度深，引起了社会各界的高度重视， 也造成了巨大的经济损失和严重的社会影响。

在输电导线覆冰监测方面，国内主要采用如下两种办法。一是设立覆冰观 测站，在特殊区域设立专人职守的观测点，人工记录气象信息及覆冰情况。这 种方法的缺点是，观测站点偏远，生活艰苦，设立站点不可能太多，特别是一 些偏远山区，常常称为观测盲点，该方法人为因素过大，成本高。第二种方法 是在输电线路线路上安装测力、测重、风速等常规传感器，人工定期采集数据。 这种方法不能及时反映覆冰情况，很难判断覆冰的冰厚、冰量、覆冰类型等。

近两年也有了一些新的构想。综合起来主要分为2种。一种是对倾角-弧垂 进行实时测量，然后推算线路覆冰程度；另一种是通过视频监测来实现。在某 些技术方案中，也将两种技术方案集成到一台测量装置上。

输电线路一旦发生覆冰，则由于导线重量增加，最直观的表现就是导线弧 垂加大。导线张力大到一定程度后，就会导致杆塔、横担出现变形；在某些情 况下，如果出现张力不平衡，还会导致杆塔倾斜、倒塌。通过对导线的弧垂和 杆塔倾角进行测量，再结合导线温度测量和环境气象信息监测，可以通过计算 公式或者实验数据得到线路的覆冰程度。因此该方法具有一定的科学性。但在 导线振荡的情况下，该方法计算得到的覆冰误差较大，并且难以准确预测覆冰 和舞动的趋势。

输电线路视频监视系统可以将关键地段的现场图像信息传输到监测中心的 服务器上，运行管理人员通过查看线路的监测图像，实时观察和记录摄像机附 近线路覆冰的形成和发展过程、覆冰严重程度，以便采取正确处理措施。这种 方法具有监测结果直观、易于实现等优点，是目前国内输电线路覆冰在线监测 的主要手段。但这种方法有2个问题：一是视频监测终端在恶劣气象条件下可 能被冰雪遮蔽和冻结；二是该方法只能得到摄像机附近导线的覆冰及舞动情况， 对于其他位置处情况，则只能进行推测。

导线覆冰和舞动预警是指根据导线现有的覆冰情况、气象实测及预报数据， 预测下一时段(比如12小时)导线覆冰和舞动演变趋势。如果预测的结果是覆 冰或舞动有可能加剧的话，则给出提示信息提醒运行管理人员采取措施，避免 发生事故。目前在导线覆冰及舞动预警技术研究方面的文献不多见。

综上所述现有技术的缺点可以概括如下：

在传感器方面，现有监测技术均采用基于电测量的传感器。由于高压输电 线路(尤其是特高压线路)周围环境存在较强的电磁干扰，并且整套测量装置 暴露在野外恶劣的环境下，风吹日晒雨淋冰冻，导致电路设计复杂、故障率高。 而且某些输电线路经过恶劣地理环境和气象条件的区域，如高海拔重冰区，甚 至是无人区，测量装置又安装在杆塔上，导致后期维护困难。

现有监测技术多依赖于输电导线上绝缘子串附近的拉力测量装置，或者依 赖于视频图像。这类装置工作过程中多依靠蓄电池或者太阳能供电。蓄电池笨 重、寿命有限，而且替换的蓄电池需妥善处理，否则对环境有污染。太阳能电 池受气象条件影响很大，在实际应用中存在局限性。

某些监测技术采用视频图像监测方案，容易受大雾、夜晚、雨雪等气象因 素影响，摄像头也可能被冰雪覆盖，在某些情况下甚至无法工作。而且视频图 像只能拍摄摄像机附近的输电线路情况，而对于较远处的情况则无法探测。