（国网内蒙古东部电力有限公司额尔古纳市供电分公司 内蒙古呼伦贝尔市 022250）
摘要：在我国经济实力逐渐壮大，科学技术不断创新的今天，电力系统中大量的架空输电线路等输变电设备长期暴露于大气环境之中，其运行的安全性直接关系到电力系统的运行安全。
关键词：输电线路；运行状态；预警；安全评估；系统设计
引言
随着我国经济实力不断加强，我国电力行业获得良好的发展。从运行角度建立融合架空线路信息和气象环境信息的大风灾害预警模型，提前为电网调度、运行人员提供有针对性的分析结果和决策支持，成为经济高效的提升电网防风减灾能力的技术路线之一。
1制约因素
根据故障分析可知，制约输电线路可靠性的主要因素由杆塔、绝缘子串、金具、导线和接地装置组成。1）杆塔主要由铁塔和钢筋混凝土电杆组成，其制约因素主要包括杆塔的倾斜程度、表面完整度、铁件变形量、辅材变形量、螺栓坚固程度、电杆保护层完整度、电杆裂纹情况、拉线直径变化和拉线防盗措施；2）绝缘子串主要有瓷质绝缘子和合成绝缘子两种，其制约因素主要包括表面清洁度、爬电比距、零值率、钢角松动情况；3）金具是输电线路中的需要经常更换的原件，直接影响输电线路的日常运行。其制约因素主要有金具的生锈、磨损、强度和松动情况；4）导线是输电线路的主要组成部分，承担着传输电能的主要任务，其制约因素主要有断股数量、绞线生锈、弧垂偏差、导地线连接和强度；5）接地装置主要由基本防护装置、地质状态和接地电阻等组成，是输电线路检修较少的设备，其制约线路可靠性的因素主要有金属生锈、地质状态、接地电阻、防护措施和接地铺设等情况。
2输电线路运行状态预警和安全评估系统设计
2.1主要内容、在线监测系统分析
应用平台研究开发在线监测管理系统可接收现场监测单元的实时数据,也可控制监测单元。监测数据管理平台提供一定范围内、多参数、可扩展的线路监测的良好通信和数集平台；实现多传感器、多参数的信息监测；实现数据的智能化管理、开放性功能。分析现场数据,诊断线路现场情况,采取分级预警机制,计对不同的预警等级,启动和釆取相应等级的应急预案；线路监测地理信息系统平台开发将输电线路信息与地理信息结合,形成输电线路电子地图,包含输电线路路径图和巡视路径图。实现输电线路的图形化信息管理：综合信息集成开发实现了与生产管理系统、调度自动化系统、雷电定位系统、污区图、仓库管理等相关业务系统数据集成,为数据综合分析应用提供了基础支撑,方便线路生产管理人员从整体上把握线路运行状态并进行综合分析、处理。实现了在线监测信息、在线预警信息、在线评价信息、综合评价信息、建议检修策略、检修工器具管理等一体化运行监控信息以及检修信息的集成应用；在线评价与线路检修的流程联动。研究成果成功应用于国网山东省电力公司检修公司输电线路管理。应用集成覆冰监测、导地线微风振动监测、风偏监测、导线温度弧垂监测、气象环境监测、图像视频实时监控、杆塔倾斜监测、舞动监测等设备状态实时监测功能；集成应用±660KV银东线、500KV华德线路等超高压输电线路图像视频、覆冰、微风振动、导线舞动等监测设备多套,监测类型涵盖了国网企业标准规定的全部类线路监测类型。通过对线路运行状态进行集中搜集、展示,釆用合理的预警判断规则和预警手段,做到及时预警和有效定位,及时指导检修处理工作的开展,避免突发事件造成设备停运,减少跳闸停电次数,避免对企业的正常生产、居民生活等造成影响。
2.2功能设计
(1)输电设备状态信息实时监测。
根据公司所辖线路及杆塔上安装的状态监测设备的类型，监控平台应具备以下在线监测功能:气象环境监测、输电线路覆冰监测、导地线微风振动监测、导线温度监测、导线舞动监测、杆塔倾斜监测、图像/视频实时监测。(2)预警功能。通过对各类在线监测信息、离线监测信息、电网实时信息和设备基础信息的综合分析，判断线路的危险临界条件，超过临界值时，及时通过多种有效的方式向生产、运行、调度、应急指挥等部门发布报警信息，并且对报警设备进行定位。结合气象监测、雷电定位、视频监测等状态监测信息，在出现大风、覆冰、暴雨等极端恶劣气候条件，以及受严重外力破坏、火灾、地质等线路灾害时，能及时进行灾害预警、定位，并且与应急指挥中心联动，指导抢修工作。(3)应急辅助指挥功能。根据监测系统信息和现场测试结果，有针对性地制定线路运行、巡检策略。在线路发生故障、事故时，制定科学合理的应急抢修方案，发布事故处理指令，调度抢修工作，为指挥现场作业提供辅助决策信息。
2.3视频监测分机设计
（1）云台摄像机。摄像机是文中提出的防外力破坏智能预警系统的最前端装置，其拍摄效果直接关系到智能视频分析部分识别算法的难易和计算结果的准确度，因此摄像机的选取对于系统至关重要。结合该系统的应用特点，笔者采用带云台的可见光模拟摄像机，实现24 h不间断监控(可控)，采用二自由度云台实分机的主控板主要由ARM+DSP构成，其中ARM为主要控制芯片，视频图像采集处理模块通过SIP协议与其进行通信，将采集到的视频信息传给ARM端，ARM再调用DSP中的视频差异化算法，来分析采集的现场图片，如果分析结果显示有大型机械靠近、行人爬塔等人为破坏发生时，程序可以联动喊话器对可疑人员进行告警，同时，后台监控中心彩信平台将收到的现场报警信息以彩信形式实时发送给工作人员，Web服务器将信息同步到用户PC机端，用户还可以通过手机登陆系统服务器再次查看。考虑到视频监测分机安装于户外，存在取电困难问题，所以采用风光互补加蓄电池供电系统，在设计中对充放电电路采用了保护设计。现全方位监控，可调节摄像机的预置位、焦距、光圈等参数实现高质量的视频采集。（2）电源模块。电源模块采用风光互补供电系统，主要包括风力发电机、太阳能板、电源充放电控制电路、电流电压采集、加热电路等5部分，。其中对蓄电池的充放电进行了保护电路设计：充电时，当蓄电池的电压达到上限，保护电路则停止对蓄电池充电以防止电池充爆；放电时，当蓄电池电压低于下限阈值，保护电路则停止放电，以防止蓄电池亏损。另外，供电系统配置有加热功能，当冬季到来时外界温度达到设定温度值以下且蓄电池电量充足的情况下，多余的太阳能或者风能就会给整个系统加热，保证蓄电池的质量及放电效率。
2.4界面设计
第一，功能性是指软件界面应包含完整的功能模块，即FTA软件需包括图形绘制、计算分析、模块化和共因失效分析等模块；第二，美观性是指软件界面的视觉、概念和语言均容易被理解和识别，同时界面的组件应尽量实现动态化、立体化和图标化；第三，反馈性是指用户在操作过程中应得到实时反馈，获取系统的实时状态。同时，软件界面的反馈应包括视觉反馈和听觉反馈，需要强调的是，当用户进行违规或非法操作时，软件应使用对话框的形式提醒用户。
结语
本文分析了引起输电线路的多种故障，从中提取了制约其可靠性的主要因素，在此基础上，通过引入故障树分析法，利用最小割集理论建立了故障树模型，并给出了相应的模型计算方法，形成了一个输电线路运行状态可靠性的评估系统。
参考文献
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