周平江

（深圳市创银科技股份有限公司 广东省深圳市 518057）

1 绪论

近些年，因为线路设备发热而出现的变电站失压事故为电力公司带来巨大的经济损失，同时对电力公司的声誉和造成了一定的影响。当前线路设备发热已经成为保障输电和配电线路安全运行中急需要解决的问题，所以电力公司应该提高对预防输电和配电线路设备发热的重视程度，对无线温度传感器进行运用来有效监测电力电网线路的温度，从而及时发现线路设备的发热问题，然后针对发现的问题采取有效策略很好地解决。在本文中首先对110kV 电力线路发热情况以及电力架空线路发热的原因进行分析和介绍，然后阐述了无线温度传感器的类型与工作原理并对无源无线温度传感器在电力线路温度监测中的应用模式进行研究和探讨，实现了对区域的全方位监控。通过开展本文研究，期望能够为同行提供一些借鉴和参考。

2 110kV电力线路发热情况分析

2.1 某某地区电力架空线路发热情况介绍

以某某城市为例，一直到19年底，某某供电公司一共管制197 条110kV 的架空输电线路，总长度超过1533.964km。根据某某供电公司所公布的输电线路发热缺陷统计表，能够得知在15年的时候一共出现14 项输电设备发热缺陷，在16年的时候一共有17 项输电设备发热缺陷，在17年的时候一共出现15 项发热缺陷，在18年的时候出现10 项发热缺陷，在19年的时候一共出现7 项发热缺陷。由上述数据可以得知在15 到19年一共出现63 项输电发热缺陷，其中有25 项是输电线路设备中的并沟线夹发热引起的，26 项是输电线路设备中引流板发热引起的，9 项是由输电设备中避雷线悬垂线夹发热引起的，其余的都是由输电线路设备中的绝缘子发热引起的。具体请见表1。

由表1 能够得知，某某地区每年发生输电设备发热缺陷的次数比较多，在下文中主要针对几个比较经典的输电线路设备发热缺陷来分析和介绍。

表1：某某供电公司输电线路设备发热缺陷统计表

图1：系统构架类型图

（1）在2013年5月16日，某某地区架空输电线路中多线耐张塔B 相跳线并沟线夹发热烧断跳线，线路跳闸，重合不成功，这导致该条线路两端连接的变电站出现失压事故。其实在5月10日的时候，某某供电公司的工作人员在对110kV 平多线的温度进行巡视检测的时候就发现该处的并沟线夹温度过高，最高温度已经达到65，根据相关标准能够判断此时已经构成输电设备重大发热缺陷，也申请了停电消缺，供电局在5月16日同意申请，然而在停电消缺之前，供电局的相关工作人员没有提高对并沟线夹的温度监测力度，从而造成该设备温度不断提升，最终发生烧断跳线，为公司带来巨大的经济损失。

（2）在2013年9月15日，某某供电公司在使用直升机对110kV 的输电线路设备巡视的过程中发现悬垂线夹存在发热现象，当时温度已经超过70。在9月16日的时候，供电局工作人员再次对该处的温度进行检测，发现该处的温度已经超过80，由带电设备红外诊断应用规范能够得知，AC 项的温度最大值为38.45，环境温度32.8，由此可以判断该处出现的悬垂线发热属于紧急缺陷，立即采取了紧急停电处理并派专门的输电线路设备发热维修人员对该处进行检测和维修。

（3）在2016年5月30日，某某供电公司运行人员依据特级线路特殊运维计划的安排对110kV 的架空输电线路进行温度巡视监测，通过监测发现110kV 某某线N62 耐张塔A 相大号侧跳线引流板存在严重的发热缺陷，当时温度已经将近290，然而依据带电设备红外诊断应用规范的相关标准，BC 相的温度最大值不超过37.3，环境温度为38，由此将此处的引流板缺陷判定成紧急缺陷，并在当天采取措施对该处的发热缺陷进行处理。之前在2016年4月21日就曾使用全线直升机对110kV 某某线进行过发热缺陷检测，经检测并无异常。

（4）在2017年8月14日，某某供电公司对110kV 某某线（线路无负荷）进行红外测温检测，经检测发现该架空输电线路的绝缘子温度将近80，然而其他导向连接位置都没有检测到温度上升的现象，依据带电设备红外诊断应用规范将该处绝缘子的发热缺陷判断为紧急缺陷，当天对该线路进行停电处理并对该绝缘子进行替换。

2.2 电力输配电线路发热原因

2.2.1 110kV 平多线耐张塔B 相跳线烧断事故

通过对13年所出现的110kV 平多线耐张塔B 相跳线烧断事故来进行分析，可以得知导致这起事故的主要原因就是在对铝包带缠绕施工的时候没有严格依据相关标准来进行，这就造成并沟线夹和跳线之间没有实现良好接触，在这两者之间一直有微弱的放电腐蚀现象，这也是导致电力架空线路出现温度过高的原因。另外，在某某供电公司的工作人员找到该处的发热缺陷之后，没有尽快采取停电措施，同时也没有对该架空线路的负荷进行约束以及对该处的发热缺陷的重视程度不足等促使该处的发热缺陷进一步恶化，导致出现重大安全事故，为电力公司带来巨大的经济损失。

2.2.2 110kV 某某线直线塔架空地线悬垂线夹发热

在对110kV 某某线直线塔架空地线检测的时候发现该处的悬垂线的螺丝没有拧紧，而且对其铝包带缠绕也不够严密，这就造成悬垂线和避雷线之间没有良好接触，这就导致大约1 万伏的感应电没有与大地形成良好接触，从而造成悬垂线发热，出现温度过高的现象。

2.2.3 110kV 某某线耐张塔B 相大号侧跳线引流板发热

在对110kV 某某线耐张塔B 相大号侧跳线进行温度检测的过程中发现该架空线路的引流板的螺丝没有拧紧，在引流板与线夹连板这两者中间存在一定的空隙，从而空气中的粉尘进入到两个连板的空隙中，增加线路负荷，从而导致引流板温度升高。

2.2.4 110kV 某某线耐张塔A 相大号侧跳线引流板发热

在对110kV 某某线耐张塔A 相大号侧跳线施工的过程中，施工单位的施工工期比较短，为了能够按时完成施工任务，施工人员在具体施工的时候没有将引流板的螺丝拧紧，而且该处位置较高，风力较强，在风力的作用下引流板长时间处于晃动的状态，这就导致原本就没有拧紧的螺丝变得更加松动，从而造成螺丝处没有教好贴合，在大负荷的状态下，引流板温度升高。

2.2.5 110kV 某某线塔B 相大号侧合成绝缘子发热

对更换下来的旧的绝缘子进行观察，发现在其外护套上已经出现了很多细小的裂纹，而且已经有水顺着裂纹流入到绝缘子中，大大影响了绝缘子的绝缘水平。在泄露电流流经绝缘子的细小裂纹的时候，该位置对电阻的消耗要远远超过绝缘子的其他位置，从而出现局部温度上升的情况。

由上述可以得知，架空输电线路导向设备温度上升主要是因为导电体之间没有实现良好接触。而绝缘子温度有较大幅度上涨主要是因为绝缘子本身出现了破损。

3 智能电网中基于无线温度传感器的在线监测系统的应用

3.1 电力架空线路在线温度监控系统的设计

3.1.1 系统构架

无线温度传感系统主要包含三个部分，分别是温度传感器节点、监控中心以及监控站点。实际操作要严格依据操作规范来开展，把节点按照规定分别放置在各个回路导线上，然后传感器节点对架空线路中的数据信息进行监测、采集和传送，将这些信息运送到监控子站。无线温度传感系统主要对导线温度进行监测。一般来说，监控子站都是安装在传感器节点附近，该部分主要对接受的信息进行收集构成无线多条的网络，然后将收集到的数据信息传送到监控中心，由其来对这些信息进行集中处理。监控子站和传感器结构构成一个局域网络，具备较高性价比，而且所产生的综合效益也比较高，符合多种类型数据传送的要求。本文所采取的系统构架类型请见图1。

3.1.2 温度传感器节点的设计

对于在线监控系统来说，传感器节点是最基本的组成单元。传感器节点包含多种模块类型，不仅包含无线通信模块，还包括电源模块等模块类型。在实际应用和选择的时候要根据具体的温度监测需求来完成温度传感器选择。在实践操作过程中，由监控子站发出采集命令，在传感器节点收到命令之后就开始对温度信息进行收集和传输。

3.1.3 监控子站的设计

在对监控子站设计的时候可以在保障正常运转的基础上对可持续能源进行运用，从而大大降低对电能的耗费。对芯片的选择也应该在保障工作质量的基础上选择能源耗费比较低的芯片。

3.1.4 监控中心的设计

因为监控中心主要完成数据存储与数据处理工作，所以在对监控中心设计的时候，工作人员可以根据已经存储的数据构架一个数据库，为后续工作的开展提供数据基础，以便工作人员对数据开展科学分析，掌握架空线路温度变化的实时情况。

3.2 基于无线温度传感器网络的电力线路在线监测系统的应用

3.2.1 硬件设施应用

在硬件设施层面，在应用的过程中要能够跟上技术的发展，对一些先进的设备和技术进行运用来构建系统。对于芯片的选择，可以使用CC2530 芯片，这种芯片占用空间比较少，具备较高的灵敏度以及抗干扰性，而且自身本身就带有射频收发器，所以能够完成网络连接以及信息传输工作，信息传输速度也比较快。针对不同的环境以及监测条件可以从上述四种传感器中选择合适的来进行使用来完成温度的测量，总体的应用效果比较好，具备较高的综合效益，同时对在线温度监测的流程进行了简化，系统在运行过程中不仅节省了大量的时间，还可以减少能源的耗费。

3.2.2 软件系统应用

在系统正常运转的过程中，可以设计和安排网络工作流程，这有助于更好地开展工作。在监控子站运转的时候，第一步可以启动系统，然后初始化芯片，配置信息读取以及低能耗模式，将时间准确读入，假定到达要求的时间就能够使用无线通线网络来完成采集信息的输送工作。此外，在到达要求的信息采集时间之后，监控子站应该和传感器节点一起运转，把采集到的数据信息科学获取和存储。运行中，对于时间的读取需要间隔固定的时间。无线通信网络的应用会增加在线温度监测系统正常运转过程中对于能源的耗费，所以在具体设计的时候，应该设定程序控制，让在线温度监测系统能够自行完成开关动作，减少对于能源的耗费。

3.3 系统连接质量测试

在对基于无线温度传感器网络的电力线路在线监测系统应用的时候，需要对影响本系统运行质量的诸多因素进行分析和研究，可以对质量测试的方式进行运用，通过对传感器节点以及监控子站开展试验来完成系统连接质量测试。在对系统组成部分进行性能监测的时候，为了有效提升监测的效率，应该在前期做好充分的准备工作。此外，在对系统连接质量测试的时候，还应该对外界环境这个影响因素予以考虑，所以应该在不同的环境中予以测试，比如在相对空旷的环境、传输存在阻挡的环境以及电磁干扰比较强的环境等。在不同的测试环境中为了检测传输质量，还应该对监控子站与传感器节点这两者的距离进行调整，记录详细数据并完成数据的读取工作。在这个过程中，可以充分运用无线信道模型。无线信道模型不仅具备广泛的应用范围，还可以充分体现信号强度与通信距离的关系。经过实际检测，可以得知信号的强度与设备所处环境、监控子站和传感器节点的距离都有较大关联，如果设备所处环境比较空旷，遮挡物比较少以及距离比较短那么信息传输的速度就比较快，信息传输的质量就相对比较高。所以在线路铺设的过程中，需要提高对环境问题的重视程度，尽可能将设备建设在空旷的区域，远离电磁干扰严重以及遮挡物比较多的地区，从而保障系统的运行质量。

4 结语

社会在不断进步，科学技术水平以及人们的生活质量都在不断提升，这对电力公司所提供的电力服务提出了更高的要求。过去所发生的电力输配电线路发热缺陷问题对电力公司的正常经营以及人们的生活质量都造成了较大影响，对此，电力公司应该提高对电力线路发热缺陷的重视程度，在对实际情况以及原因有准确把握的基础上对基于无线温度传感器网络的智能电网线路在线监测系统进行应用。在实践操作的过程中，通过对先进的无线传感器网络技术进行运用来改进在线监控系统，提高对智能电网线路温度的监测力度，排查并消除一切安全隐患，从而更好地预防电网、设备事故的发生，为社会提供更加稳定的电力供应。