基于磁场测量的架空输电线路防外力破坏监控技术研究

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近年来,随着国家建设的不断发展,输电线路走廊资源越来越紧张,经常出现吊车、泵车等大型机械在输电线路下方施工作业时误碰带电线路,引起线路短路跳闸、导线损伤,甚至车毁人亡的重大事故。对于架空输电线路来说,大型机械导致的外力破坏成为了威胁其安全稳定的重要原因之一,极易造成经济损失与重大社会影响,输电线路的安全防护和通道保护区内的建设施工产生了突出矛盾。但是,因为架空输电线路具有分布范围广、传输距离远、附近地形条件复杂、极易受环境和气候影响等特点,如单纯依靠人力巡视或定点值守来保障,则投入成本大且防护效率低,因此,急需研究行之有效的架空输电线路防止外力破坏的监控技术及相应配套装置,用以代替传统的人工防护手段。针对上述问题,论文基于电力公司长久以来对于架空输电线路防止外力破坏的基本诉求和经验实践,把磁场测量技术引入该领域,尝试提出基于磁场测量的架空输电线路新型防外力破坏监控技术,研发与之相配套的装置设备,主要包括以下研究内容。1、对110kV与220 kV电压等级不同回路、不同塔型、不同导线分裂形式情况下的架空输电线路磁场分布情况进行了分析,综合考虑导线弧垂等影响因素,结合现场实测数据,提出基于ANSYS的仿真计算模型,为课题顺利推进奠定理论基础。2、依据前述磁场强度仿真计算模型,提出正常负荷情况下输电线路导线、大型施工机械间的距离反算技术,设计反算数学模型,开发反算软件,根据现场实测磁场强度,反算实时距离。3、提出适用于架空输电线路防外力破坏监控系统的在线取能电源技术,通过对电磁理论与技术现状进行分析,论证在线电网供能的可行性;根据监控装置各组成部分不同的功能需求,提出在线取电与锂电池相结合的供电模式。4、提出强电磁环境下的无线通信技术,通过对无线射频技术、无线跳频技术和无线扩频技术进行分析,提出监测系统各部分间的通信方式,以保证无线通信的可靠性与实时性,并对通信协议进行分析并制定方案。5、根据前述工作,对防外破监控装置硬件进行系统总体设计,系统主要包括电流测量装置、磁场测量装置、报警装置和抗干扰无线通信模块等部分,以完成“电流测量-入侵监测-分级预警”任务的磁场防外破成套装置。本论文所提出的基于磁场测量的架空输电线路防止外力破坏监控技术在监控效率、监控精度、覆盖范围等方面具有独特的优势,不仅可以实现输电线路通道内大型车辆施工现场的全覆盖,而且采用的磁场测量技术大大提高了监控精度,且可有效屏蔽周围环境的干扰,契合实际需求,具有十分广阔的市场需求和巨大的市场潜力,必将产生良好的经济性。
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