输电线路导线断股和表面损伤识别技术

高鹏翔

摘要：为了有效地提高输电线路的运行效率，降低故障频率，国内外许多研究机构对输电导线的组成材料、故障机理和运行状态进行了大量的研究，取得了一些研究成果，如输电导线组成材料的改进、导线表面损伤的微观变化过程、断线的故障检测等。这些方法主要从材料和机理上进行预防，对运行中导线存在的断股、破损等问题主要采用人工检测，这种方法费时、准确度低、安全性差。基于此，对输电线路导线断股和表面损伤识别技术进行研究，以供参考。

关键词：关导线断股;表面缺陷;图像处理;输电线路

引言

当今社会经济发展速度不断提升，人们正常工作和生活的运转离不开各项资源的支撑，其中电力资源能否稳定、持续的供给在很大程度上决定着人们的生活质量能否得到保障，日常工作能够正常运转，同时电力资源的消耗也是非常大的。因此，对于保障供电质量，整个社会都有着更高的要求。在这样的背景下，电力企业对于电力系统输电线路的运检工作也投入了越来越多的精力，并持续进行深化改革，不断提高运检一体化的管理水平，确保运检一体化管理工作更加全面，持续的对电力系统输电线路运检工作的工作质量进行优化，更大限度的提升工作效率，确保客户能享受到更高质量的供电服务。

1输电线路检修与维护的重要性

目前，大多数输电线路都是通过山区河谷或在地理条件复杂的地区建造的，如深林。由于输电线路长、传输距离长，输电线路容易受到当地自然条件的干扰，如强风、冰冻和雷击等极端天气的影响，输电线路容易受到干扰或损坏。此外，由于输电线路的高设计参数，有许多复杂的附件，每个附件都与整体运行密切相关，如果有一个附件，就会出现输电线路难以甚至瘫痪安全运行的问题。因此，可以看出，通过加强输电线路的维护，输电线路存在的问题可以得到有效的减少，安全缺陷可以得到及时的解决，从而避免各种缺陷的积累，而这些缺陷最终可能导致较大的损失和频繁的供电故障。因此，它在电力行业发挥着重要作用。目前，输电线路的运行已经普及。这种新型维护模式主要依靠监控强度和诊断状态水平，实时检查设备的工作状态，并根据返回的数据判断设备是否有问题。

2输电线路中存在的问题

2.1工作任务重，输电线路运检工作人员不足，综合素质有待提高

随着经济的发展，我国电网规模也越来越大，从而使得对于输电线路运检工作的需求也在不断增大，而运检工作人员的数量增加速度确和电网规模的扩张速度存在一定的差距，从而导致运检工作人员严重不足，不能按时完成运检任务，从而为运检周期和运检质量的保证带来了不良的影响。同时，由于输电线路数量不断增多，覆盖面也越来越大，相关设备的精密度也在不断提高，这些硬件设施条件的提高也为运检工作人员的专业能力提出了新的要求，但是目前对于运检工作人员的专业能力培训也存在一定的滞后，这也在很大程度上为运检工作的质量保证造成了不良的影响。

2.2自然因素

电力线路图通常内置在难以到达的地方，附近没有避难所，所以电力线路直接往外走，在闪电天气中很容易扭动。此外，雷击还容易导致绝缘子闪放电或雷击导线断裂和其他故障。闪电具有突破电力线路的能力，可见这会导致安全事故。同时，这也无助于确保电网的安全和稳定。此外，下雨、下雪或大风等恶劣天气对电力线路的顺利运行没有贡献。

3输电线路导线断股和表面损伤识别技术

3.1输电线路导线断股与缺陷检测技术

提出的导线断股和表面缺陷在线检测技术由3部分组成:基于航空视觉传感器和无人机(unmannedaerialvehicle，UAV)的在线监测装置、4G通信网络、安装了导线断股及缺陷分析软件的监控中心。在搭建的无人机巡查系统中，在无人机上安装了高清晰度数码相机，当无人机在输电线路上空移动时，可捕捉输电线路的图像，然后将获得的图像压缩，通过4G通信网络发送到监控中心。在此基础上，利用嵌入了相应算法的导线缺陷分析软件，最终实现导线缺陷的自动分析。1)图像采集装置图像采集装置主要部件是大疆DJIJY－UAV－10无人机，它携带1台分辨率为1200万像素、快门速度为8～1/8000s的数码相机。利用4G通信模型将导线图像传输到地面监控中心，并接收监控中心的时间设置、采样间隔、实时采样甚至航空图像采集传感器初始化等命令。2)监控中心监控中心由计算机、视频服务器和数据库服务器组成。计算机中安装了图像接收和压缩软件以及导线缺陷分析软件。经过图像接收和解压软件生成导线图像后，由导线断股和缺陷分析软件进行处理，有效地检测图像中可能存在的缺陷。使用的分析软件是结合VC++和HALCON开发的，主要功能包括图像实时导入、算法分析、故障诊断、报警传输、图像显示和缺陷信息显示;专用数据库建立在Oracle11g中。

3.2健全完善一体化管理制度，提高各部门协作配合能力

由于电网改革进度不断推进，电力企业所需要的工艺、技术也在不断的升级、更新，这也就对企业的管理工作提出了更新、更高的要求。要想做好新时代中的电力企业管理工作，首先就要更新企业的管理思路和管理理念。这就需要在各部门之间建立起良好、高效的协作关系，对输电线路的运检一体化管理的相关工作建立起完善的工作制度，为各项工作的开展提供制度保障。对于输电线路的运检工作，也要建立起更加全面的电网模型，收集全面的电网相关数据，对于所发现的各种问题都要第一时间制定检修计划并认真落实到位，防止安全隐患的进一步扩大。同时，电力企业针对安全生产还要建立起完善的组织架构，确保在实际工作中各部门之间能够高效的协调到位，各部门之间顺利运转确保输电工作的稳定。另外，输电线路的实时运行状态也要在电力企业的全面掌握中，企业在人工运维的前提下，同时开展技术监测，确保两者之间共同发挥合力，保证输电线路的正常运行。最后，电力企业还要建立完善的突发事件应对方案，确保在遇到突发事件时，能够妥善的予以解决。

3.3断线再接地故障的识别判据及保护逻辑

针对线路发生断线故障时，线路保护可能在断线故障后拒动或者基于输电可靠性不做选切，经一定时间，该断线故障可能演化为短路接地故障，此时输电线路上的距离保护和零序电流保护都具备故障切除能力。在输电线路保护中增加判据式，当线路在发生断线故障且两侧距离保护没有动作，若此时电流和电压变化量满足则可以确定线路发生了断线再接地故障，并向线路两侧距离保护发出动作信号。综上所述，新增的断线再接地故障保护逻辑不会影响输电线路现有的保护正常工作，且所提识别判据所需要的电压和电流均可在保护安装处直接获得，无需增加额外的测量设备。

3.4多种防振措施结合

总的来说，风引起的地面线振动频率在10-130赫兹之间，常规防振锤很难达到80赫兹以上，即使是防振效果好的预扭防尘锤也不可能达到100赫兹以上。必须采取各种防振措施的组合，并且阻尼导线在高频率上具有良好的防振性能。因此，防振锤和阻尼导线应加在风振很强的区域，以防止接地线断裂。预扭型FR推荐用于防振锤，可降低中高频风振。阻尼丝是一种奇特的分散式振动发生器，结构简单，但操作机构复杂。当架空线振动时，固定在架空线上的阻尼导线会连续振动，引起架空线和阻尼导线本身之间的摩擦，消耗一些能量。此外，一些振动能量通过阻尼线和空气线之间的连接点被振动波反复折射，破坏了齿轮的稳定振动。与防振锤相比，阻尼线的主要特点是:(1)重量轻，不易在固定点形成死点。(2)各种形状，通过调节花边方便改变固有频率。(3)高频带的防振效果较好，但低频带的防振效果不如防振锤。(4)阻尼线消能特性曲线的频率变化非常凹凸，低耗能，低耗能，谷底振幅小。

结束语

输电线路的运行特性容易受到绝缘老化、环境侵蚀、复杂气象、人为破坏等因素的影响，近年来断线故障的发生比例逐年增高。断线故障会使输变电系统处于非全相运行状态，若处理不及时，容易引起关联设备损坏及重大安全事故。继电保护装置主要针对线路上的短路和接地故障，对于断线故障的诊断和保护整定问题已相当棘手。

参考文献

[1]王飞.特高压输电线路杆塔结构抗震性能研究[D].中国地震局工程力学研究所,2020.

[2]曹应平.架空导线表面损伤特征及其对电晕特性的影响[D].华北电力大学,2019.

[3]毛先胤,彭赤,黄良,吕乾勇,张伟,蔡力.输电线路架空导线雷击断线断股试验研究[J].通信电源技术,2018,35(11):57-59+113.

[4]张新春,曹应平,韩春雨,白云灿.基于图像处理的输电线路导线表面损伤特征研究[J].图学学报,2018,39(03):440-447.

[5]刘新慧.输电线路导线断股与损伤的图像识别算法研究[D].西安工程大学,2018.