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摘 要：输电线路极容易产生覆冰的问题，威胁到国家电力系统安全，也是我们需要解决的技术难点和重点。对输电线路的覆冰状况可以进行在线监测，这项技术的实施和应用可以极大程度上解决此类问题。在出现冰灾的时候，可以使用该技术进行预警，更好地发展输电线路覆冰在线监测技术。
关键词：输电线路；覆冰；在线监测；直流融冰系统
中图分类号：TM755 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）33-0039-02
在出现极端寒冷的天气情况下，输电线路覆冰状况时有发生，这会造成输电线路受到严重损害，从而造成部分电网瘫痪或者全网停运。融冰技术与覆冰预警系统技术的发展对于电网的发展有重大意义。
1 当前输电线路覆冰在线监测技术存在的问题
目前，输电线路覆冰在线监测技术发展迅速，但是仍有很多问题，主要有三个方面。①覆冰计算模型的优劣直接影响结果准确性。②通信传输方式对于检测数据传输有影响，影响传输数据的时效性。③装置电源可以对工作效率产生影响。
2 系统的结构
本系统由三部分所组成，即前端信息采集系统、中间通讯系统和后台软件的分析系统。
2.1 前端信息采集系统
前端系统的主要功能就是可以对导线的覆冰模型进行计算与各种状态量的加工、存储和采集，内容包括前端的硬件系统和能够保障采集、加工和存储、传送数据等功能。
2.2 通信的方式
本系统的通信方式由GPRS通信和光纤通信、无线通信所组成。
2.3 后台软件系统
直流融冰与动态无功补偿系统在融冰方面使用覆冰在线监测的软件系统，这套系统是一套综合了数据收集、数据应用与数据存储为一体的系统，它不依赖一些在线监测装置的厂家自己的软件与平台，而是根据编制统一的数据通信规约而进行数据通信传输活动，把实时监测到的数据送到电力部门的PI实时与历史数据平台进行管理，用户的系统应用开发要基于此平台。
3 监测装置的功效
3.1 前端监测终端
前端监测终端的平台使用的是模块化的设计方式，以主控制器为基础，各种传感器采集的单元可以按需选配，主控、通讯的部分设备、电源可以共享。该监测的终端平台是以ARM为主的控制器，有较强的扩展功能。
具体的优点有：它支持多路串口接入，北斗卫星的收发设备可以接入。还支持RS485总线数据的接受与发送，另外还有多路开关量输出与输入和RF通讯都被支持。内部含有无线通信的模块，根据不同用户的要求来选择CDMA模块或者GPRS模块。内部带有蓄电池可以对充电功能进行管理，外部的电源可以接入，多路电源输出控制功能也支持，电源输出电压是可以进行调节的。
3.2 模拟导线覆冰的监测采集单元
模拟导线覆冰的监测采集单元的作用是模拟导线覆冰厚度值等，模拟导线覆冰的监测采集单元是由一米长的模拟导线和图像传感器、称重拉力传感器、加热装置等公共组成。称重拉力传感器可以实时的监测模拟导向重量。覆冰的厚度直接可以反映出总重量的改变，图像传感器的工作主要是要向下拍摄模拟导线的覆冰情况，加热装置在周围环境覆冰严重的情况下会自动打开加热功能，工作方式是摄像头镜面融冰。重量数据利用RS485总线连接到主控制器，模拟视频信号被连接到主控器的内部压缩模块，后台可以根据静态的图像和实时视频两种方式来查看模拟导线的覆冰情况。
4 输电线路覆冰在线监测系统的特点
4.1 通讯的传输方式
此系统中的通信传输方式使用目前OPGW光缆空置的纤芯来进行自行设计。制造信号转换装置，创新地使用了无线网络的十光纤通信技术以及双通道无缝切换、互备技术等。光纤接入使用了更加简单高效的直接OPGW接头盒来接入，达到了最高100 M/s的速度，系统在线监测数据和视频信号往后台传输，这就让后台可以实时的看到清晰的动态画面了，这解决了以往每10 min才能传送一副静态图像的问题。
4.2 电能的供应系统
架空输电线路的在线监测系统在进行电能供应时一个比较难处理的问题，使用耐低温与超高温不爆炸、比能量高、自放电率低的物质作为电池是必须的，符合这些特点物质如磷酸铁锂电池就是非常好的材料，它能够作为供能与储存能源的电源，太阳能是一种补充电源，可以保障电路在使用时不能中断，在闲置的时候可以休眠，这样很大程度上提升了能量充分使用率，系统经过了架空线路一个多月的持续低温和阴雨恶劣天气的考验，剩余的能量十分充足，这就彻底解决了该系统在低温、强电磁干扰、冰冻、高湿度等环境下产生覆冰情况的供电难题，从而保障了检测设备运行的稳定性。
4.3 覆冰计算的模型
多模式的覆冰监测融合了互补策略，开发出来了具有统一规约的，在PI的数据库中结合了覆冰监测等一系列功能的一体化软件，可以说两档三塔模型相比单塔模型与单塔两档模型有一定的优势，也就是两档三塔模型可以计算出不平衡的张力与杆塔荷载的变化，同时对档内的不均匀覆冰荷载情况也予以考虑，提升了计算覆冰厚度的准确性与垂直档距的计算准确性。绝缘子串的拉力测量、模拟导线测量和导线倾角测量的有机结合可以准确算出导线覆冰的厚度。
5 输电线路覆冰在线监测技术在直流融冰系统的应
用实例
2011年浙江地区发生电路覆冰情况，浙江电网使用了输电线路覆冰在线监测技术来很好的解决了这一问题。持续降雪降温，在线监测的数据表明冰雪的荷载不断上涨，最严重的是500 kV的双信5465线在38 h之内增加80%，覆冰的厚度高达10 mm，增长速度为0.2 mm/s，之后启动直流融冰兼动补装置，对双信5465线路开始直流融冰，在直流融冰的过程里进行模式的转换和电流的设置，融冰的电流升流与降流都做到了无级推子调节，电流达到四千安培的时候，导线的温度会从-3 e上升到+7 053 e，导线上的覆冰开始迅速脱离，整个融冰在1.5 h之内就可以全部完成，系统正常运行。在这次浙江的输电线路覆冰在线监测技术的使用当中，直流融冰模式和动补运行模式可以做到功能上切换灵活，操纵简便，单模式投入与退出的操作都十分简便，步骤很少，不易出错。另外，布局非常合理，运行安全得以保障，对于浙江的电网安全运行有非常重要的保障作用。该技术对于浙江地区电网的正常运转有非常重要的作用，保证了整个浙江地区的电网运行安全，也促进了科技的发展，而且对该地区的经济发展与社会稳定都有非常重要的作用和现实意义，因此，该项目的技术研究有很高的推广价值和实用价值。
2012年，云南与贵州两省出现了长时间的低温雨雪天气，南方电网公司的部分电力线路严重覆冰，一天之内被覆冰的线路有88条，仅云南电网公司就投入44套直流融冰的装置，采用多种措施积极应对，开展了线路特巡和检测覆冰预警、融冰装置的状态、改造和加固输电线路等一系列工作，做好了抗冰保电的准备工作。云南电网通过进行了线路抗冰与加固工程、建设覆冰的监测和预警系统、直流融冰技术这三项重大措施，大大提升了电网的抗冰能力，确保了电网的稳定运转。
6 结 语
毫无疑问，输电线路覆冰在线监测技术有非常重要的现实意义，目前该技术还在不断的完善发展中，还有一些问题，例如覆冰在线监测的硬件稳定性问题、摄像头抗冰能力等，都需要进一步改善，以期使该技术更好地为我国电网服务。
参考文献：
[1] 蒋建，李成榕，马国明，等.架空输电线路覆冰监测用FBG拉力传感器的研制[J].高电压技术，2010，（12）.
[2] 马国明，李成榕，全江涛，等.架空输电线路覆冰监测光纤光栅拉力倾角传感器的研制[J].中国电机工程学报，2010，（34）.
[3] 赵国帅，李兴源，傅闯，等.线路交直流融冰技术综述[J].电力系统保护与控制，2011，（14）.
[4] 蒋兴良，杜珍，莫文强，等.重庆地区电网覆冰的海拔高度特性[J].高电压技术，2011，（6）.
[5] 杨风利，杨靖波，付东杰，等.输电线路导线舞动荷载分析[J].中国电机工程学报，2011，（16）.
关键词：输电线路；覆冰；在线监测；直流融冰系统
中图分类号：TM755 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）33-0039-02
在出现极端寒冷的天气情况下，输电线路覆冰状况时有发生，这会造成输电线路受到严重损害，从而造成部分电网瘫痪或者全网停运。融冰技术与覆冰预警系统技术的发展对于电网的发展有重大意义。
1 当前输电线路覆冰在线监测技术存在的问题
目前，输电线路覆冰在线监测技术发展迅速，但是仍有很多问题，主要有三个方面。①覆冰计算模型的优劣直接影响结果准确性。②通信传输方式对于检测数据传输有影响，影响传输数据的时效性。③装置电源可以对工作效率产生影响。
2 系统的结构
本系统由三部分所组成，即前端信息采集系统、中间通讯系统和后台软件的分析系统。
2.1 前端信息采集系统
前端系统的主要功能就是可以对导线的覆冰模型进行计算与各种状态量的加工、存储和采集，内容包括前端的硬件系统和能够保障采集、加工和存储、传送数据等功能。
2.2 通信的方式
本系统的通信方式由GPRS通信和光纤通信、无线通信所组成。
2.3 后台软件系统
直流融冰与动态无功补偿系统在融冰方面使用覆冰在线监测的软件系统，这套系统是一套综合了数据收集、数据应用与数据存储为一体的系统，它不依赖一些在线监测装置的厂家自己的软件与平台，而是根据编制统一的数据通信规约而进行数据通信传输活动，把实时监测到的数据送到电力部门的PI实时与历史数据平台进行管理，用户的系统应用开发要基于此平台。
3 监测装置的功效
3.1 前端监测终端
前端监测终端的平台使用的是模块化的设计方式，以主控制器为基础，各种传感器采集的单元可以按需选配，主控、通讯的部分设备、电源可以共享。该监测的终端平台是以ARM为主的控制器，有较强的扩展功能。
具体的优点有：它支持多路串口接入，北斗卫星的收发设备可以接入。还支持RS485总线数据的接受与发送，另外还有多路开关量输出与输入和RF通讯都被支持。内部含有无线通信的模块，根据不同用户的要求来选择CDMA模块或者GPRS模块。内部带有蓄电池可以对充电功能进行管理，外部的电源可以接入，多路电源输出控制功能也支持，电源输出电压是可以进行调节的。
3.2 模拟导线覆冰的监测采集单元
模拟导线覆冰的监测采集单元的作用是模拟导线覆冰厚度值等，模拟导线覆冰的监测采集单元是由一米长的模拟导线和图像传感器、称重拉力传感器、加热装置等公共组成。称重拉力传感器可以实时的监测模拟导向重量。覆冰的厚度直接可以反映出总重量的改变，图像传感器的工作主要是要向下拍摄模拟导线的覆冰情况，加热装置在周围环境覆冰严重的情况下会自动打开加热功能，工作方式是摄像头镜面融冰。重量数据利用RS485总线连接到主控制器，模拟视频信号被连接到主控器的内部压缩模块，后台可以根据静态的图像和实时视频两种方式来查看模拟导线的覆冰情况。
4 输电线路覆冰在线监测系统的特点
4.1 通讯的传输方式
此系统中的通信传输方式使用目前OPGW光缆空置的纤芯来进行自行设计。制造信号转换装置，创新地使用了无线网络的十光纤通信技术以及双通道无缝切换、互备技术等。光纤接入使用了更加简单高效的直接OPGW接头盒来接入，达到了最高100 M/s的速度，系统在线监测数据和视频信号往后台传输，这就让后台可以实时的看到清晰的动态画面了，这解决了以往每10 min才能传送一副静态图像的问题。
4.2 电能的供应系统
架空输电线路的在线监测系统在进行电能供应时一个比较难处理的问题，使用耐低温与超高温不爆炸、比能量高、自放电率低的物质作为电池是必须的，符合这些特点物质如磷酸铁锂电池就是非常好的材料，它能够作为供能与储存能源的电源，太阳能是一种补充电源，可以保障电路在使用时不能中断，在闲置的时候可以休眠，这样很大程度上提升了能量充分使用率，系统经过了架空线路一个多月的持续低温和阴雨恶劣天气的考验，剩余的能量十分充足，这就彻底解决了该系统在低温、强电磁干扰、冰冻、高湿度等环境下产生覆冰情况的供电难题，从而保障了检测设备运行的稳定性。
4.3 覆冰计算的模型
多模式的覆冰监测融合了互补策略，开发出来了具有统一规约的，在PI的数据库中结合了覆冰监测等一系列功能的一体化软件，可以说两档三塔模型相比单塔模型与单塔两档模型有一定的优势，也就是两档三塔模型可以计算出不平衡的张力与杆塔荷载的变化，同时对档内的不均匀覆冰荷载情况也予以考虑，提升了计算覆冰厚度的准确性与垂直档距的计算准确性。绝缘子串的拉力测量、模拟导线测量和导线倾角测量的有机结合可以准确算出导线覆冰的厚度。
5 输电线路覆冰在线监测技术在直流融冰系统的应
用实例
2011年浙江地区发生电路覆冰情况，浙江电网使用了输电线路覆冰在线监测技术来很好的解决了这一问题。持续降雪降温，在线监测的数据表明冰雪的荷载不断上涨，最严重的是500 kV的双信5465线在38 h之内增加80%，覆冰的厚度高达10 mm，增长速度为0.2 mm/s，之后启动直流融冰兼动补装置，对双信5465线路开始直流融冰，在直流融冰的过程里进行模式的转换和电流的设置，融冰的电流升流与降流都做到了无级推子调节，电流达到四千安培的时候，导线的温度会从-3 e上升到+7 053 e，导线上的覆冰开始迅速脱离，整个融冰在1.5 h之内就可以全部完成，系统正常运行。在这次浙江的输电线路覆冰在线监测技术的使用当中，直流融冰模式和动补运行模式可以做到功能上切换灵活，操纵简便，单模式投入与退出的操作都十分简便，步骤很少，不易出错。另外，布局非常合理，运行安全得以保障，对于浙江的电网安全运行有非常重要的保障作用。该技术对于浙江地区电网的正常运转有非常重要的作用，保证了整个浙江地区的电网运行安全，也促进了科技的发展，而且对该地区的经济发展与社会稳定都有非常重要的作用和现实意义，因此，该项目的技术研究有很高的推广价值和实用价值。
2012年，云南与贵州两省出现了长时间的低温雨雪天气，南方电网公司的部分电力线路严重覆冰，一天之内被覆冰的线路有88条，仅云南电网公司就投入44套直流融冰的装置，采用多种措施积极应对，开展了线路特巡和检测覆冰预警、融冰装置的状态、改造和加固输电线路等一系列工作，做好了抗冰保电的准备工作。云南电网通过进行了线路抗冰与加固工程、建设覆冰的监测和预警系统、直流融冰技术这三项重大措施，大大提升了电网的抗冰能力，确保了电网的稳定运转。
6 结 语
毫无疑问，输电线路覆冰在线监测技术有非常重要的现实意义，目前该技术还在不断的完善发展中，还有一些问题，例如覆冰在线监测的硬件稳定性问题、摄像头抗冰能力等，都需要进一步改善，以期使该技术更好地为我国电网服务。
参考文献：
[1] 蒋建，李成榕，马国明，等.架空输电线路覆冰监测用FBG拉力传感器的研制[J].高电压技术，2010，（12）.
[2] 马国明，李成榕，全江涛，等.架空输电线路覆冰监测光纤光栅拉力倾角传感器的研制[J].中国电机工程学报，2010，（34）.
[3] 赵国帅，李兴源，傅闯，等.线路交直流融冰技术综述[J].电力系统保护与控制，2011，（14）.
[4] 蒋兴良，杜珍，莫文强，等.重庆地区电网覆冰的海拔高度特性[J].高电压技术，2011，（6）.
[5] 杨风利，杨靖波，付东杰，等.输电线路导线舞动荷载分析[J].中国电机工程学报，2011，（16）.