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摘 要：在供电系统中，输电线路承担着将电能输送至各用电设备的重要职责，因而其运行状态的改变将直接影响到电网的运行可靠性。然而由于高压输电线路多是露天作业，受天气变化影响较大，因而需实时监测其运行情况。本文就在高压输电线路中应用的在线监测技术进行研究论述，并对其在应用中存在的问题加以分析讨论，以实现对高压线路运行状态的全面监控及运维管理。
关键词：高压输电线路 在线监测 运行 技术
随着我国工业经济的快速发展及人们生活质量的提高，日均用电量在不断增长，因而电网规模需不断扩大才能满足用户用电需求。输电线路是电网系统中重要的组成部分，其实现将发电站经变压器装置输送的电能送达到用户所需的用电设备中，然后由于高压输电线路安装在露天高空作业，易受露天环境影响，如天气、洪涝、地震等不定性因素，因而增加运维管理难度，因而实现对输电线路的自动化在线监测能力是当前电力负责人员需慎重考虑的重要问题。
一、高压输电线路监测的主要内容
1.线路承载的负重
高压输电线路承载的负重值直接体现杆塔当前载重的状态，若线路的负重在杆塔所能承受的范围之外，则杆塔可能会因负重过大而发生倒塌现象，进而造成整个输电线路的运行故障。在露天高压输电线路中，其负重基本上包括有输电线本身的重量以及其表面覆盖如冰雪、灰尘等。
2.输电线弧摆及风摆
输电线的弧摆幅度是线路在风力作用下所受的切向拉力所致，切向拉力越大则其弧摆幅度越大，对杆塔的所施的拉力也相应地加大。若切向拉力值超过杆塔所能承受的最大值，则与线路负重过多的结果相同，即引起杆塔倒塌，造成供电中断或其他事故。
3.绝缘子的状态
在高压输电线中经常发生的漏电及短路事故，多是由绝缘子上附属物的堆积造成的，这些附属物部分是由空气中的悬浮颗粒造成，部分来源于降雨、风尘等。若这些附属物累积到一定程度，则将会影响到绝缘子的绝缘性能，增大线路发生短路及漏电的风险。
4.天气气象变化
由于高压输电线路受天气变化的影响最大，因而对输电线路周边的降水、气温、风向及风力变化应进行实时预报，从而便于线路工作人员对输电线路做好预防及防护工作，避免输电线路故障问题的发生。
二、高压输电线在线监测技术
当前在高压输电线路中常用的在线监测系统，主要在通过使用移动通讯如GPRS或3G等应用较为成熟的通信网络，以太阳能蓄电池或是电流互感器作为主要电源供电，将采集到线路上的信号输送至总的调度网络后实现对线路运行状态的监测。下图图1所示为在线监测系统的主要功能模块。
1.输电线路主要监测功能模块
输电线路的监测模块主要包括有覆冰、气象条件、导线温度及其弧摆等，开展这些功能模块的监测可实现对输电线路的全面监控。以下将对这些功能模块分别展开介绍。
（1） 输电线路的覆冰监测系统
输电线路的覆冰监测即是对输电导线上的覆冰情况进行实时把握，从而避免在极端恶劣天气条件下输电线路及绝缘子受覆冰影响，减少线路发生断线、倒塌等事故。输电线路的覆冰在线监测系统主要是使用安装在线路上的传感器装置，实时采集输电过程中线路上的绝缘子串拉力及其风偏角、倾斜角、风向及风速变化、当地气温及空气湿度等影响因子，并将这些信息传送至数据分析单元，并在已编写的程序算法下计算输电线路的冰厚度，最后根据输电线路现场的作业环境判断是否需对覆冰进行处理。
（2） 输电线路图像监控系统
在输电线路中安装图像监控装置如摄像机等可实现对输电线路及其周边工作环境的全面监控，使线路负责人员在监控室中便可掌握杆塔所处环境情况如天气变化等，并能及时找出线路的故障问题或开展预防措施。输电线路中的图像监控主要是在现代视频压缩技术、图像处理技术及远距离通信技术等基础上进行的，从而可取代传统的人为地到线路工作现场进行监测，提高其工作效率。
（3） 输电线路导体温度监测系统
导线的温度变化关系着其使用寿命及线路中流经电流的状态，因而对导线温度变化的监测便至为重要。其温度在线监测系统主要是利用输电线路中的电流、太阳强度、风速及风向变化以及环境温度等获得，包括有测量温度部分、塔上监测设备、通信单元以及数据分析查询系统部分。
（4） 输电线路导线弧摆监测系统
上述中提到，输电线路中导线弧摆程度将影响到杆塔的稳定性，因而对导线弧摆的监控也是输电线路在线监控系统的重要组成。输电线路中导线弧摆监测系统以安装在导线弧摆的最低点或需重点监测的位置为宜，主要是通过高能电池或是导线感应取能，对导线离地的距离进行实时性测量，并将数据汇总，从而对导线的弧度变化进行预警分析，以防其接地，实现对输电线路达到保护功能。
2.输电线路在线监测系统的通信
在输电线路在线监测系统中，根据通信距离及传输速度的不同，其通信方式也相应地有所不同，具体情况为：若是信号采集模块如上述中提到的导体温度、弧摆等系统与塔上的监测装置间进行通信，则可使用Zigbee、WIFI等通信方式，其可满足1至3km的通信距离的要求；然而若实现塔上的监测系统与状态监测代理系统（CMA）间的通信，则可使用RJ45、RF或Zigbee等方式；最后，若是CMA与CAG（状态信息接入网关机）间进行通信，则需使用OPGW、WIFI、GPRS、3G或卫星通信等方式，杆塔上监测系统若允许接入光纤，则可通过光端机将杆塔上采集到的数据传送到中心CAG装置中。若杆塔不具备将安装光纤的条件，则可在WIFI通信方式下将收集到的各信息汇总后传送至有光纤的杆塔监测系统中，并按照其传送方式将数据共享到中心CAG。
三、输电线路在线监测系统存在的若干问题
1.监测系统使用的电源问题
由于输电线路的电压等级在kV以上，而监测系统的供电电压则是几十伏特，因而其供电电源无法直接从输电线路中引出或是以降压的方式获得，需另接电源设备。在输电线路的在线监测系统中，一般是使用太阳能蓄电池对系统就进行供电。然而受蓄电池使用寿命的限制，这种供电方式无法长久、大面积地使用，因而会影响到在线监测系统运行的稳定性，并增加成本投入。
针对这种锂电池使用受限的问题，可在此基础上根据电磁感应现象配合使用磁场，在整流电路、功率调节电路等作用实现对电压的转换，满足供电电源需求。
2.监测系统的通信问题
由于输电线路在线监测系统多为远距离通信，因而其主要依靠于传输性能稳定的GPRS或3G通信网络技术进行通信。然而由于远距离的输电线路其杆塔分布散而多，若在每个杆塔监测点都配备相应的通信终端设备，则会增加系统的通信费用；另外在一些偏远地区由于GPRS或3G网络信号的覆盖力较弱，其通信效果将更差。
针对通信投资成本高的问题，可使用当前应用较为成熟的电子载波通信将监测信号传送至通信终端，或是在线路信号强度较高的位置安装3G网络通信模块，提高信号质量，如此便可明显降低对通信设备的运维费用。
四、结束语
高压输电线路的正常运行是保障电网稳定、可靠供电的重要环节，因而加强对输电线路的在线监控可有效提高对输电线路的运行可靠性。由于当前供电线路在线监测技术仍不够成熟，在多方面存在问题，因而需电力工作人员继续深入开发，提高其系统工作性能，从而实现对输电线路的有力监控。
参考文献：
[1] 吕玉祥，占子飞等.输电线路覆冰在线监测技术的设计及应用[J].电网技术.2010（10）.
[2] 刘丽榕，辛培哲.输电线路在线监测系统通信传输方式研究[J].电力系统通信.2011（04）.
[3] 刘祺.高压输电线路的在线监测[J].科技创业.2011（01）.
[4] 谢志武.压输电线路在线监测技术研究[J].中国电力教育.2013（11）.
关键词：高压输电线路 在线监测 运行 技术
随着我国工业经济的快速发展及人们生活质量的提高，日均用电量在不断增长，因而电网规模需不断扩大才能满足用户用电需求。输电线路是电网系统中重要的组成部分，其实现将发电站经变压器装置输送的电能送达到用户所需的用电设备中，然后由于高压输电线路安装在露天高空作业，易受露天环境影响，如天气、洪涝、地震等不定性因素，因而增加运维管理难度，因而实现对输电线路的自动化在线监测能力是当前电力负责人员需慎重考虑的重要问题。
一、高压输电线路监测的主要内容
1.线路承载的负重
高压输电线路承载的负重值直接体现杆塔当前载重的状态，若线路的负重在杆塔所能承受的范围之外，则杆塔可能会因负重过大而发生倒塌现象，进而造成整个输电线路的运行故障。在露天高压输电线路中，其负重基本上包括有输电线本身的重量以及其表面覆盖如冰雪、灰尘等。
2.输电线弧摆及风摆
输电线的弧摆幅度是线路在风力作用下所受的切向拉力所致，切向拉力越大则其弧摆幅度越大，对杆塔的所施的拉力也相应地加大。若切向拉力值超过杆塔所能承受的最大值，则与线路负重过多的结果相同，即引起杆塔倒塌，造成供电中断或其他事故。
3.绝缘子的状态
在高压输电线中经常发生的漏电及短路事故，多是由绝缘子上附属物的堆积造成的，这些附属物部分是由空气中的悬浮颗粒造成，部分来源于降雨、风尘等。若这些附属物累积到一定程度，则将会影响到绝缘子的绝缘性能，增大线路发生短路及漏电的风险。
4.天气气象变化
由于高压输电线路受天气变化的影响最大，因而对输电线路周边的降水、气温、风向及风力变化应进行实时预报，从而便于线路工作人员对输电线路做好预防及防护工作，避免输电线路故障问题的发生。
二、高压输电线在线监测技术
当前在高压输电线路中常用的在线监测系统，主要在通过使用移动通讯如GPRS或3G等应用较为成熟的通信网络，以太阳能蓄电池或是电流互感器作为主要电源供电，将采集到线路上的信号输送至总的调度网络后实现对线路运行状态的监测。下图图1所示为在线监测系统的主要功能模块。
1.输电线路主要监测功能模块
输电线路的监测模块主要包括有覆冰、气象条件、导线温度及其弧摆等，开展这些功能模块的监测可实现对输电线路的全面监控。以下将对这些功能模块分别展开介绍。
（1） 输电线路的覆冰监测系统
输电线路的覆冰监测即是对输电导线上的覆冰情况进行实时把握，从而避免在极端恶劣天气条件下输电线路及绝缘子受覆冰影响，减少线路发生断线、倒塌等事故。输电线路的覆冰在线监测系统主要是使用安装在线路上的传感器装置，实时采集输电过程中线路上的绝缘子串拉力及其风偏角、倾斜角、风向及风速变化、当地气温及空气湿度等影响因子，并将这些信息传送至数据分析单元，并在已编写的程序算法下计算输电线路的冰厚度，最后根据输电线路现场的作业环境判断是否需对覆冰进行处理。
（2） 输电线路图像监控系统
在输电线路中安装图像监控装置如摄像机等可实现对输电线路及其周边工作环境的全面监控，使线路负责人员在监控室中便可掌握杆塔所处环境情况如天气变化等，并能及时找出线路的故障问题或开展预防措施。输电线路中的图像监控主要是在现代视频压缩技术、图像处理技术及远距离通信技术等基础上进行的，从而可取代传统的人为地到线路工作现场进行监测，提高其工作效率。
（3） 输电线路导体温度监测系统
导线的温度变化关系着其使用寿命及线路中流经电流的状态，因而对导线温度变化的监测便至为重要。其温度在线监测系统主要是利用输电线路中的电流、太阳强度、风速及风向变化以及环境温度等获得，包括有测量温度部分、塔上监测设备、通信单元以及数据分析查询系统部分。
（4） 输电线路导线弧摆监测系统
上述中提到，输电线路中导线弧摆程度将影响到杆塔的稳定性，因而对导线弧摆的监控也是输电线路在线监控系统的重要组成。输电线路中导线弧摆监测系统以安装在导线弧摆的最低点或需重点监测的位置为宜，主要是通过高能电池或是导线感应取能，对导线离地的距离进行实时性测量，并将数据汇总，从而对导线的弧度变化进行预警分析，以防其接地，实现对输电线路达到保护功能。
2.输电线路在线监测系统的通信
在输电线路在线监测系统中，根据通信距离及传输速度的不同，其通信方式也相应地有所不同，具体情况为：若是信号采集模块如上述中提到的导体温度、弧摆等系统与塔上的监测装置间进行通信，则可使用Zigbee、WIFI等通信方式，其可满足1至3km的通信距离的要求；然而若实现塔上的监测系统与状态监测代理系统（CMA）间的通信，则可使用RJ45、RF或Zigbee等方式；最后，若是CMA与CAG（状态信息接入网关机）间进行通信，则需使用OPGW、WIFI、GPRS、3G或卫星通信等方式，杆塔上监测系统若允许接入光纤，则可通过光端机将杆塔上采集到的数据传送到中心CAG装置中。若杆塔不具备将安装光纤的条件，则可在WIFI通信方式下将收集到的各信息汇总后传送至有光纤的杆塔监测系统中，并按照其传送方式将数据共享到中心CAG。
三、输电线路在线监测系统存在的若干问题
1.监测系统使用的电源问题
由于输电线路的电压等级在kV以上，而监测系统的供电电压则是几十伏特，因而其供电电源无法直接从输电线路中引出或是以降压的方式获得，需另接电源设备。在输电线路的在线监测系统中，一般是使用太阳能蓄电池对系统就进行供电。然而受蓄电池使用寿命的限制，这种供电方式无法长久、大面积地使用，因而会影响到在线监测系统运行的稳定性，并增加成本投入。
针对这种锂电池使用受限的问题，可在此基础上根据电磁感应现象配合使用磁场，在整流电路、功率调节电路等作用实现对电压的转换，满足供电电源需求。
2.监测系统的通信问题
由于输电线路在线监测系统多为远距离通信，因而其主要依靠于传输性能稳定的GPRS或3G通信网络技术进行通信。然而由于远距离的输电线路其杆塔分布散而多，若在每个杆塔监测点都配备相应的通信终端设备，则会增加系统的通信费用；另外在一些偏远地区由于GPRS或3G网络信号的覆盖力较弱，其通信效果将更差。
针对通信投资成本高的问题，可使用当前应用较为成熟的电子载波通信将监测信号传送至通信终端，或是在线路信号强度较高的位置安装3G网络通信模块，提高信号质量，如此便可明显降低对通信设备的运维费用。
四、结束语
高压输电线路的正常运行是保障电网稳定、可靠供电的重要环节，因而加强对输电线路的在线监控可有效提高对输电线路的运行可靠性。由于当前供电线路在线监测技术仍不够成熟，在多方面存在问题，因而需电力工作人员继续深入开发，提高其系统工作性能，从而实现对输电线路的有力监控。
参考文献：
[1] 吕玉祥，占子飞等.输电线路覆冰在线监测技术的设计及应用[J].电网技术.2010（10）.
[2] 刘丽榕，辛培哲.输电线路在线监测系统通信传输方式研究[J].电力系统通信.2011（04）.
[3] 刘祺.高压输电线路的在线监测[J].科技创业.2011（01）.
[4] 谢志武.压输电线路在线监测技术研究[J].中国电力教育.2013（11）.