摘要：随着社会的发展，我国的电力行业随之进步。近些年，在电网的实际运行过程中，输电线路覆冰是常见的一种气象灾害，它会严重影响电路运行的安全性和稳定性。在我国输电线路发展中，覆冰发生的几率非常高，因而出现了绝缘子断裂、导线断线等事故，对电力系统的安全造成了很大的威胁。所以，针对架空输电线路覆冰问题需要安装在线监测系统，对覆冰进行准确的检测，从而制定有效的防护措施，保证架空输电线路能够正确运行。论文针对架空输电线路覆冰问题展开讨论，分析覆冰在线检测装置，并提出架空输电线路覆冰的有效防护措施。
关键词：架空输电线路；覆冰；在线监测装置；防护
引言
随着经济和技术的发展，我国已建成坚强的超、特高压主干电力网络。随着不断的创新改造，输电线路遭受覆冰、雷击、大风等自然灾害的频率逐年下降。对于大多数常见气象区，设计满足设计规范的输电线路已能抵御天气变化，但对于局部气象区的输电线路还需要进一步细化研究、监控。电力线路中的某一小段甚至一两基铁塔之间，在系统性天气的影响下（局部气候），受特殊地形影响，该地区范围内某部分气候因子扰动增强，超过该地区设计的冰、风条件值，从而有可能危及输电线路运行的地区，称为“微地形微气象区”。微地形微气象区多位于交通不发达的偏远地区，如山区、谷地等。此类区域在遭遇极端天气时，线路运维人员难以在短时间内赶赴现场开展特巡工作。若要赶赴现场，受极端天气影响，人身安全得不到保障。近年来，智能采集技术得到了突破，有必要在该区域安装智能采集设备，实时监控电力设备安全。
1新型覆冰在线监测系统简介
新型覆冰在线监测系统采用3级网络架构，即覆冰在线监测装置（终端）、传输网络及主站系统。覆冰在线监测系统结构示意图如图1所示。
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图1覆冰在线监测系统结构示意图
1.1覆冰在线监测装置
覆冰在线监测装置由高电位在线监测装置（安装于导线）、低电位在线监测装置（安装于地线支架）以及自动气象站（安装于铁塔第1平台）3个部分组成。装置可实时采集环境温湿度、风速风向、雨量等微气象数据，导线应力、温度等线路运行数据，以及导线、线路走廊的图像数据等。
1.2传输网络
传输网络采用GPRS及先进通信技术，将现场采集数据及图像信息传输至主站系统，具备定时、实时（召回）采集2种工作方式。
2探析架空输电线路覆冰在线监测装置
2.1架空输电线路覆冰在线监测装置的结构
随着时代的不断发展，当前的架空输电线路监测装置系统与传统的监测装置系统相较发生了一定的变化，它采用了在线监测装置、传输网络、以及主站系统这3级的网络架构，其中在线监测装置结构包括了三个部分。首先是高电位在线监测装置，它在输电线路上直接安装即可，主要收集的数据包括导线的图像、导线的温度等，进而将其输送到主站系统中。高电位在线监测装置监测覆冰的厚度主要是以导线应力为前提条件，施工操作相对较为简单。其次是低电位在线监测装置，它通常在输电杆塔地线支架上进行安装，供电需求主要依靠的是蓄电池和太阳能电池板，对图像的采集可以手动实现或定时获取。最后，当采集完相关信息之后对图像进行压缩处理，进而按照特定的通讯方式将数据传输至主站系统。
2.2倾角传感器采集单元
绝缘子倾角主要用于采集微地形微气象区的风向和风力大小，因为风向和风力决定了线路覆冰的种类和形状。绝缘子倾角通过传感器采集后通过RS485汇总到杆塔上安装的状态监测装置处，状态监测装置按照第1章节讲解的计算方法进行计算，结合拉力采集的输电线路挂点处的应力大小，便可基本求得该微地形微气象区的覆冰厚度及情况，最后将处理后的数据发送到后台主站。图2是倾角测量单元的硬件组成框图。整个系统由SCA100T倾角传感器、低通滤波器以及带高精度AD转换单片机等组成。
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图2 倾角测量单元的硬件组成框图
倾角传感器采用的是高精度双轴倾角传感器，具有体积小、安装方便、轻便等优势，重量仅为1.2g。倾角传感器中设置了一个硅敏感微电容传感器，另外设置了ASIC电路专用的集成电路。ASIC集成电路综合了EEPROM存储器、信号放大器、AD转换器、温度传感器和SPI串行通信接口等零部件，构成了一整套智能传感系统。
2.3架空输电线路覆冰在线监测装置的检测方法
通常来说，在线检测装置会大量收集气象数据、导线覆冰后的有关数据等，同时，还会结合相关的监控图像，将这些数据整合，判断出杆塔、输电线路、绝缘子等结构中的覆冰状态。在这个过程中检测的方式有多种，包括视频观察手段、导线倾斜角检测办法及气象分析手段等。其中视频观察手段在目前应用来说相对成熟。它主要是在线路杆塔上部安装检测装置，以保证能够全面检测杆塔和线路等部分的覆冰状况。不过这种方式在遇到恶劣风暴和冰雪天气时，容易导致视频模糊，检测效果受到影响。导线倾斜角检测办法是将测量球装置在输电线路上，不仅可以测量导线的电流及导线的温度，还会对覆冰状态下导线所发生的弧垂变化进行检测。另外，气象分析手段是将检测装置安装在输电线路上，这种检测装置除了能够检测各种气象条件，还可以检测导线的温度，当完成检测之后，各种数据会传输到监控总站。
3架空输电线路覆冰的有效防护措施
3.1架空输电线路覆冰交流融冰防护策略
在带负荷且没有停电的情况下可以应用交流线路实现对架空输电线路覆冰的防护，同时也可以参照线路覆冰的状况，对线路进行停电处理，从而达到短路融冰效果。通常来说，短路手段的操作比较简单，技术也相对成熟，但是在负荷线路较大的情况下，停电会对区域内的用户造成巨大危害。这种覆冰防护措施凭借线路发热来完成融冰的目的，所以要对线路的电流进行扩展，在实际应用过程中，技术人员需要按照电网的潮流分布情况进行调整，促使导线的电流能够高于临界水平，从而达到防护输电线路覆冰的目的。同时，还可以使用无功功率融冰的办法，即对功率进行递减从而获取较多的无功，将导线的温度进行提升，通常来说，技术人员可以对电压的相位进行直接调整。但要注意的是，这种手段在控制无功功率时非常困难，而且还会影响整个电网系统的稳定性，所以较少使用。
3.2架空输电线路中合理运用新型材料
为了及时规避一些覆冰问题的出现，应该积极运用新型的材料构建起架空输电线路，更好地保护强化输电线路的运行效果。可以使用复合芯软铝导线，其结构重点是新型的材料所制成的芯线，通过碳纤维的中心层和玻璃包覆制成了单根芯棒，这样可以及时将传统芯线加以替代，由此更好地规避一些隐患。这种新型的导线体现出耐高温、容量大等优势之处，属于世界上少有的能够代替传统钢芯铝绞线和铝合金导线的材料，其彰显出产业化的发展模式，在具体运用过程中，能够及时地满足经济性及安全环保的要求
结语
针对现有覆冰监测技术存在的不足，研发了新型的输电线路覆冰监测装置。现场实际使用效果表明，新装置可成功实现对环境微气象数据、导线特征数据及线路走廊等图像数据进行采集，可在严重覆冰前期发出预警信息。系统投入运行后，可帮助积累内蒙古地区覆冰与微气象在线监测数据，建立覆冰与微气象数据库，为进一步研究覆冰机理与覆冰预测模型奠定基础。
参考文献
[1]毕建军.EPON技术在输电线路视频监测中的应用研究[D].保定：华北电力大学，2011.
[2]王 峰，阎春雨，毕建刚，等.变电设备状态监测系统的设计方案[J].电力建设，2011，32（11）：31-35.