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摘要：随着智能电网和泛在电力物联网的发展，高压输电线路柱上设备供电问题亟待解决。高压输电线路工作中，总是会受到暴风、雷电等各种各样的自然因素干扰，从而导致输电线路发生故障。不仅对人们的工作和生活带来影响，还引发了很多安全问题，因此对输电线路出现的电力故障因素，设计输电线路监测方案是我们要解决的首要问题。针对输电线路覆冰、雷击、外力破坏等因素对输电线路稳定运行造成影响因素，国内目前多采用建立各类工况环境信息模型，从多种数据融合分析的角度开展输电线路多种环境信息模型的研究；以提高输电线路安全性和可靠性为目的，研究基于输电线路在线巡视系统的智能预警系统的原理。
关键词：高压输电线路；在线监测技术；应用
引言
众所周知，输电线路往往运输距离长、覆盖范围广，导致人工巡视无法实时监控，线路一旦发生故障，不能及时判断故障类型并排除故障。基于此，本文主要对高压输电线路在线监测技术的应用做具体论述，希望通过本文的分析研究给行业内人士以借鉴和启发。
1输电线路金具介绍
输电线路金具是被广泛应用在输电线路中的铁或铝制金属附件，主要用来抑制导线振幅和消振，种类和用途繁多。输电线路金具主要有如下类型。（1）悬垂线夹：用于将导线和绝缘子串联接在一起并固定，将避雷器固定在杆塔上，固定换位杆塔上的支持换位导线及耐张转角杆塔的跳线，包括固定型和释放型。（2）耐张线夹：用于固定导线及承受导线张力，在耐张串组或杆塔上固定导线，包括压接型，分可拆卸式和不可拆卸式。（3）联接金具：用于将绝缘子、悬垂线夹、耐张线夹及保护金具等连接组合成悬垂或耐张串组，包括专用型——碗头挂板、球头挂环及双球连棍，通用型——各种挂环、挂板及联板。（4）接续金具：用于两根导线之间的接续，以接续电流通路，承担导线张力，包括螺栓型和压接型。（5）防护金具：用于防止导线、避雷线振动，改善电压分布，减少电晕，包括防振型和保护型。
2在线监测设备无线供电系统
在线监测设备无线供电系统主要是一种新型高压输电线路在线检测设备无线供电系统结构示意图如图１所示。CT取电装置从输电线上获取电能，经发射端电能变换装置后转换为高频交流电，通过发射线圈、多中继线圈、拾取线圈组成的耦合机构将电能传输至拾取端，经拾取端电能变换装置后转换成可靠和稳定的低压直流电源给柱上设备供电。发射端位于高压侧，而拾取端位于低压侧，因此电能传输过程中需要经过绝缘子连接。
图１无线供电系统
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连接金具、护套和伞裙等结构，每一谐振线圈均绕制于伞裙内。该系统利用绝缘子作为ＣＴ取电装置和在线监测设备之间承载ＭＣ－ＷＰＴ系统耦合机构的载体，相比双线圈ＷＰＴ系统，大大减少了整体装置的体积和重量，增加了传输距离。为了简化分析过程，此处将感应ＣＴ取电等效为一个直流电压源表示。
3高压输电线路在线监测技术的应用
3.1预警技术
在电力输电线路高压设备故障预警技术主要有两大类：基于专家知识预警方法和基于数据分析预警。基于专家知识预警法主要是依据相关专家启发性经验知识为基础、根据设备当前状态推理、演绎、模拟推理过程，实现故障预警。常用的方法有专家系统、故障决策树、模糊逻辑等。这种方法对专家库的丰富程度有很高的依赖性。基于数据分析预警则是根据监测的大量数据，进行机器学习、信息融合、多元统计等算法，实现数据变化趋势的预测。这种方式算法时间复杂度比较高，算法效率有待提高。
3.2电网设备停运过程建模
电网设备的故障模式大致可分为2类：①累积性故障（如变压器本体内绝缘老化、线路绝缘子积污老化、线材老化等）；②随机性故障（如变压器外部附件故障、线路雷击闪络故障等）。本文研究重点是预防性检修，其对象是可修复的累积性故障，所以只考虑第1种故障模式。对于变压器，考虑本体内绝缘老化故障；对于线路，考虑绝缘子污闪故障。但所提模型是可以通过简单扩展来适应随机故障模式的。建立设备停运模型需重点讨论以下问题。1）在中短期的设备或系统的运行可靠性评估中，设备的停运交替过程在概率意义上还没有进入平稳状态，所以用时变停运模型的瞬时状态解来更加准确地描述设备停运过程。2）建立多状态马尔可夫转移过程来表示设备的劣化过程。首先，选取某一可通过在线监测得到的特征量，用来表征设备的劣化程度。本文选取变压器油中气体体积分数作为特征量表征其本体内绝缘老化程度，选取线路绝缘子的泄露电流作为特征量表征其积污程度。
3.3微气象传感器的应用
微气象传感器的应用主要指的是监测环境温湿度及大气压强的传感器基础配件是百叶箱，可以安置多种传感器，例如温湿度传感器、大气压力传感器等，均可放入其中用于电塔输电线路的微气象监测。温度传感器所用的是热敏电阻，阻值随温度的变化而变化，湿度传感器原理是当水蒸气吸附在感湿薄膜上，原件上的电阻率和电阻值都会发生变化而工作，可以测量导线湿度。利用温湿度传感器可以测量电塔的周围环境温湿度，通过与历史数据对比，反应电塔输电线路的运行情况。采用的大气压力传感器的量程是0～120Kpa，工作温度在-20℃～+60℃，0%RH～80%RH之间，由直流电压10～30V供电。压力传感器是基于空气压强为测量对象，实现感应的传感器。输电线路故障预警装置主要监测电塔线路的倾斜角，风速、风向，温湿度，经纬度，大气压强等。通过对这些数据的监测掌握输电线路信息，以提高输电线路安全性和可靠性。
3.4加速度传感器的应用
加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器，属于机械量传感器[5]。由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件等部分组成。输电线路监控预警装置采用的是十轴陀螺仪姿态传感器，它可测量电塔的倾斜角，把加速度传感器固定在电塔上，当输电线铁塔振动或姿态改变时，加速度传感器的敏感轴由于力的作用会产生一定角度，敏感轴上的加速度会发生改变。通过收集加速度传感器的信息反映铁塔的振动或姿态变化。
3.5在线监测系统软件设计
在线监测系统监测平台为多用户B/S结构的电力线路智能巡检管理系统，系统采用ThinkPHP企业应用技术框架，采用分层模块化功能设计、使系统具有良好的能力性。系统分电力线路智能巡检管理和智能硬件检测系统。后台管理系统完全采用PHP语音进行开发，具有跨平台特性，可以安装部署到WindowsServer（2008及以上）、Linux操作系统。该系统平台采用的HibernateORM数据映射模型、可部署到Oracle等大型数据库、也可部署到PostgreSQL等开源数据库。低功耗的无线传感器网节点能够在高压塔架周围实现一个无线传感网络，采集环境温度、风速、风向、日照、铁塔状态等数据，并通过每个塔架上的GPRS节点将数据回传至控制中心。
结语
在线监测应用可以对感知层采集到的数据进行计算、处理和知识挖掘，从而实现对高压输电线路的实时控制、精确管理和科学决策。本文对高压输电线路在线监测技术进行分析，希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。
参考文献：
[1]封国林，侯威，支蓉.极端气候事件的检测、诊断与可预测性研究[M].北京：科学出版社，2012.
[2]方丽华，熊小伏，方篙，王建，洪毅文，沈智健.基于电网故障与气象果关联分析的系统风险控制决策[J].电力系统保护与控制，2014，42（17）：113-119.
[3]李建明，风激励高压输电塔体-线缆致灾因子监测系统设计[J].科技风，2017（24）：197.