1 引言
随着电网向特高压大电网不断发展,输电线路的安全运行涉及多项经济、
技术指标。其中,采空区因地质倾斜与沉降产生的非荷载应力将极有可能导致
杆塔构件破坏、断裂、变形,造成电气安全距离不够、故障跳闸、倒杆塔断线
等严重事故的发生
[1,2]
。
为了保证输电线路的安全稳定运行,已有研究提出多种针对防雷绝缘
[3]
、形
变倾斜
[4]
、风偏闪络
[5]
等的监测防治方案。如文献[6]研究了基于地面散射电流
的分散式监测技术,但这一方案主要保障了在线监测的有效可靠,对离线监测没
有突出的改进;文献[7]通过特征聚类实现了输电线路绝缘子的红外定位及自动
辨识,但这一方案过度依赖先验参数的选取且不具有普遍适用性;文献[8]建立了
四跨绝缘子串-导线耦合体系有限元模型以确定输电线路的风偏闪络,但拟合公
式的方法计算结果较正常值小,而刚性直棒法没有考虑风速的脉动影响。
采空区的地表会发生塌陷或水平移动的地质形态改变,这一地质变化更易
造成输电杆塔的倾斜与基础不均匀沉降,导致输电杆塔发生严重的电气事故。
针对这一区域的输电杆塔监测,文献[9]提出基于扩频编码的电磁探测系统,实现
采空区的有效勘探,虽然提高了探测效率,但电磁探测系统准确度的提高以强发
射功率为代价,经济性差;文献[10]基于北斗卫星实现输电杆塔的在线监测,但这
一方案不能满足离线状态下的数据分析要求;文献[11]通过采空区输电杆塔的承
载力计算,判 断倾斜位移的安全范围,这 一方案虽然为安全运行提供参考依据,
但不能对杆塔状态进行在线监测。
上述针对采空区输电杆塔的监测方法,均难以同时满足监测系统的经济性
和实时性要求。因此提出基于磁场传感与北斗定位的采空区输电杆塔倾斜监测
与预警方法,通过磁阻传感器与北斗定位等多源监测信息融合,基于双因素分级
叠合法,有效构建输电杆塔的风险预警,提高了故障检测的响应速度与运维能力;
通过 TMR 传感器得到磁通值波动情况,以及其与对应杆塔倾斜监测预警影响因
子之间的关系,实现对故障程度的有效判断及预警。
2 磁场传感模型
通过磁 场 传 感 的 杆塔监 测 模 式 ,首 先 需要确 定 架 空 输 电线的 磁 场 方 程 ,如
图 1 所示是典型的输电塔之间的高压传输线示意图,A、B、C 三相输电线周围