输电线路在线监测与故障诊断

输电线路在线监测与故障诊断
发表时间：2019-08-19T09:57:31.907Z 来源：《防护工程》2019年10期作者：杨京蕊
[导读] 监测系统和故障诊断装置对于线路问题的预防和处理有着重要作用。

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摘要：监测系统和故障诊断装置对于线路问题的预防和处理有着重要作用。

本文主要研究了在控制和处理输电线路方面，监测以及故障诊断的作用技术。

分别对线路检测系统、信息传输、故障诊断的现状进行了研究，最后指出了在这方面存在的问题以及在以后发展中应该注意的方向。

关键词：输电线路；在线监测；故障诊断
输电线路在线监测系统是在对输电线路结构运行状态、线路理学理论研究、评估并具备大规模研究试验条件的基础上，采用包括新能源、嵌入式系统、电磁屏蔽、网络通信、无线传感网络、机械故障诊断和传感等各种新型技术，同时结合三维地理信息技术而开发的新一代高科技产品。

该系统主要通过无线的方式采集输电线路运行状态参数以及其周围的气象环境等参数，并利用线路在线监测管理平台在线进行分析输电线路存在的缺陷和潜在危害，并在图形上进行特殊展示和信息查看，协助运行部门对输电线路进行有效的维护。

1在线监测系统类型介绍
1.1山火
通过监测线路附近的温度、湿度、烟雾、CO2图像，实现对线路附近山火的实时监控，解决了实时监控输电线路沿线山火的难题，为输电线路防灾减灾节省了人力物力，且提供信息指导。

1.2覆冰
通过监测线路附近的温度、湿度、导线拉力、图像等，实现对线路附近覆冰的实时监控，解决了实时监控输电线路沿线覆冰难题，为指导下一步输电线路抗冰融冰工作提供准确数据。

1.3盐密
通过监测输电线路附近的盐密情况，对线路所在区域污秽做出判定，为下一步线路的防污工作提供信息指导。

1.4外力破坏
通过实时监测输电线路附近的外力破坏情况，及时掌握线路外力破坏类型、程度，为线路通道防外力破坏发生提供信息依据。

2信号传输系统现状
2.1污秽监测
污闪对于线路的外绝缘有着特别大的影响，在泄漏电流严重的情况下，绝缘子就容易发生闪络现象。

这种现象造成的事故仅在雷电灾害之下，但是它带来的损失却是雷电灾害的10倍。

在我国这种监测方法主要是有两类，接触式和非接触式监测。

非接触式指利用激光、超声波、无线电波等方式在现场检测，所花费的成本比较高，受到环境的干扰比较大，监测不够全面。

后来在国际上推出了一些测量污秽度的方法，并且经过一些研究发现，泄漏电流的认可度最高，它最容易被检测出来，也比较容易进行处理。

2.2弧垂监测
它对于线路的设计以及线路的运行都有着重要的意义。

温度、承受力、覆冰情况以及环境中风速等等这些因素都会对导线的弧垂度有影响，垂度小则会使线路的承受力过大，影响它的性能，而垂度过大则说明离地面太近，会影响线路安全。

常用的测量方法有四种：GPS 监测；通过测量温度和承受力来间接计算；通过摄影并根据图像来计算；自己通过测量导线上悬挂处的倾斜程度来进行计算。

这几种方法中最后一个方法更好，它所需要的成本低，计算准确并且计算过程比较简单。

2.3舞动监测受周围环境的影响。

导线常常会发生舞动的情况，并且舞动的时间较长，幅度较大，频繁舞动会对线路造成损坏，带来严重的事故。

对于这种现象主要有两种监测方式：①收集视频图像，在对这些图像进行识别；②利用传感器收集与线路舞动有关的参数。

对于前一种方法来说，虽然它的信息收集比较直观，但是由于对图像处理的技术还不成熟，算法改不完善等因素，导致它没有很高的精确度。

而后者这种方法则可以对导线舞动的各种信息进行收集和监测，更加精准。

3故障诊断系统研究现状
故障诊断是根据检测系统提供的信息，包括监测到的数据和数据处理结果，对设备的健康状态进行分析评估的方法。

为了实现输电设备诊断的自动化和智能化，很多智能诊断方法被引入到输电线路在线监测装置中。

目前体系较为成熟的诊断方法主要有人工神经网络诊断、模糊诊断、灰色系统诊断、粗糙集理论诊断、小波诊断和专家诊断等。

重庆大学的研究人员通过对污秽绝缘子闪络机理的研究，提出了基于3特征量的神经网络污秽度预测模型。

华北电力大学的研究人员根据目前输电线路在线监测系统存在的预测功能不完善，不能进行趋势分析，状态评估功能不够完善，缺少状态检修建议等不足，设计了输电线路在线监测评估辅助决策系统。

通过构建基于Elman神经网络结构的预测模型，实现了包括覆冰厚度、泄漏电流、杆塔倾斜角度等信息的趋势预测，并构建了对应于输电线路在线监测参数的基于多属性模糊层次法的评估模型，根据不同的告警级别给出状态检修的建议。

刘畅等人基于模糊马尔科夫原理，以输电线路年最大覆冰厚度值为基础数据，对下一年或几年的线路覆冰最大值进行预测，并根据多变量灰色预测模型，结合覆冰季节冰厚以及其他气象数据，预测输电线路的瞬时覆冰值。

4存在的问题
4.1监测装置稳定性与可靠性不足。

由于缺乏统一的行业标准，部分在线监测装置制造标准偏低，直接导致相关装置故障率较高，信息处理能力差，频繁发生误报警、漏报警等问题。

4.2监测精度及电磁兼容性能不足。

受限于当前传感器技术发展水平及特征量选取等因素，部分在线监测装置测量精度与离线测量结果存在较大偏差，且部分监测装置抗
电磁干扰性能较弱，使得测量结果可信度较低。

4.3相关理论不够完善。

诸如污秽绝缘子闪络和导线舞动等机理研究还未有统一的研究结论，对在线监测结果的准确性造成一定的影响。

4.4故障诊断算法有待优化。

目前部分故障诊断技术还停留在实验室模拟或仿真分析阶段，部分实际使用的诊断算法评估准确性还有待提高。

4.5信息孤岛问题突出。

现有在线监测装置大都根据某一类监测需求设计，从而导致监测信息重复性较高，且由于各类监测信息的数据格式和接口不同，使得信息交互困难，形成信息孤岛。

5未来展望：
为实现输电设备的状态检修，需要输电线路在线监测装置提供稳定、准确、可靠、全面的监测信息。

为此，需要对在线监测装置质量保障、监测特征量选取、相关理论算法及信息融合等方面开展进一步的研究工作，其未来发展方向主要为： 5.1在线监测装置的统一化、标准化、集成化
以统一的标准打造各类在线监测产品线，保障监测装置的稳定、可靠运行，并通过传感器集成技术实现输电线路在线监测装置的低功耗、多参量、高精度监测。

5.2监测技术多元化
紧随相关技术发展水平，进一步研究机器人巡线、无人机巡线、光纤传感器等新兴监测技术，积极推进基于OPGW光纤的通信传输技术，实现输电设备的全方位监测及监测信息的远距离、大带宽传输。

5.3信息模型全景化
积极开展输电设备全景信息模型研究工作，实现各类在线监测信息、自动化系统运行维护信息及资产管理信息的挖掘和融合，推进设备状态检修及全寿命周期管理的实施。

6结束语：
输电线路在线监测系统实现了对输电设备运行状况的实时监控，为故障诊断提供了全面的判断。

同时通过输电线路在线监测系统积累输电线路运行资料，帮助线路运行部门制定合理的检修时间间隔和预防性维护计划，有利于提供输电线路的维护和管理水平。

参考文献：
[1]王鹏.输电线路在线监测与故障诊断技术研究[J].通讯世界,2017(22):275-276.
[2]甘永达.输电线路的在线监测与故障诊断分析[J].通讯世界,2017(21):163-164.
[3]黄礼华,黄庆华.输电线路在线监测与故障诊断技术研究[J].电力安全技术,2016,18(07):24-27.
[4]翟进乾.配电线路在线故障识别与诊断方法研究[D].重庆大学,2012.。