輸電線路雷擊跳閘是電網(wǎng)運(yùn)行的主要故障類型之一，大量電網(wǎng)運(yùn)行統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，雷擊跳閘在輸電線路故障跳閘中占比極高，且多數(shù)雷擊跳閘事故與輸電線路桿塔接地裝置老化劣化、接地電阻參數(shù)超標(biāo)存在直接關(guān)聯(lián)。在傳統(tǒng)輸電線路運(yùn)維體系中，桿塔接地電阻普遍采用數(shù)年一次的人工離線巡檢模式，該模式需申請線路停電、人工登桿作業(yè)，檢測效率低下，無法實(shí)時捕捉接地裝置的動態(tài)劣化趨勢，難以適配智能電網(wǎng)實(shí)時感知、主動預(yù)警、精準(zhǔn)運(yùn)維的發(fā)展需求，在此行業(yè)背景下，桿塔接地電阻在線監(jiān)測技術(shù)逐步迭代成熟，并在電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化推廣應(yīng)用。
一、技術(shù)背景與發(fā)展歷程
輸電線路桿塔接地系統(tǒng)是疏導(dǎo)雷擊故障電流、防范線路絕緣擊穿、降低雷擊跳閘風(fēng)險的核心防護(hù)設(shè)施，接地電阻數(shù)值是判定接地裝置運(yùn)行有效性、保障線路防雷性能的核心技術(shù)指標(biāo)。結(jié)合國內(nèi)電網(wǎng)桿塔接地檢測技術(shù)的迭代升級過程，行業(yè)內(nèi)普遍將其發(fā)展分為三個階段：
第一階段為純離線人工檢測階段。該階段完全依靠作業(yè)人員攜帶檢測儀器登桿作業(yè)，檢測前需斷開接地引下線、辦理線路停電作業(yè)手續(xù)，單基桿塔檢測耗時長、作業(yè)流程繁瑣，整體檢測周期長、巡檢覆蓋范圍有限，僅能實(shí)現(xiàn)階段性抽樣檢測，無法掌握接地裝置的實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)。
第二階段為便攜式帶電檢測階段。免拆線、不停電的便攜式接地檢測設(shè)備逐步普及應(yīng)用，徹底擺脫了傳統(tǒng)檢測依賴停電作業(yè)的局限，有效降低了停電損失和運(yùn)維成本，但該技術(shù)仍依賴人工逐基桿塔現(xiàn)場檢測，屬于定點(diǎn)、定時的靜態(tài)檢測方式，無法實(shí)現(xiàn)接地狀態(tài)的全天候動態(tài)監(jiān)測，難以捕捉接地裝置的瞬時劣化和突發(fā)異常。
第三階段為物聯(lián)網(wǎng)化在線監(jiān)測階段。隨著物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算、低功耗傳感技術(shù)的發(fā)展，桿塔接地監(jiān)測終端實(shí)現(xiàn)了低功耗、寬溫域、強(qiáng)抗干擾的技術(shù)突破，無需人工現(xiàn)場值守，可長期在線采集接地電阻數(shù)據(jù)，目前已在全國高雷擊、高風(fēng)險重點(diǎn)輸電線路中規(guī)模化部署，大幅提升了桿塔接地狀態(tài)的全域、實(shí)時感知能力。
二、核心原理深度解析
目前行業(yè)主流的桿塔接地電阻在線監(jiān)測技術(shù)采用非接觸式異頻電流注入檢測原理，設(shè)備可直接帶電安裝于輸電線路桿塔接地回路，無需斷開接地引下線，全程不影響輸電線路正常帶電運(yùn)行，適配電網(wǎng)不停電運(yùn)維需求。
監(jiān)測終端內(nèi)置高精度恒流源模塊，可向桿塔接地回路注入與工頻電流存在固定頻率偏差的小幅值恒定檢測信號，同時依托高精度有源濾波技術(shù)，有效濾除工頻干擾、地電位反擊、現(xiàn)場雜散電流等各類環(huán)境干擾雜波，精準(zhǔn)采集接地回路的電壓響應(yīng)參數(shù)。終端通過內(nèi)置邊緣計算模塊，實(shí)時運(yùn)算換算得到精準(zhǔn)的接地電阻數(shù)值，行業(yè)主流設(shè)備測量精度穩(wěn)定，誤差可控制在行業(yè)規(guī)范允許范圍內(nèi)。
設(shè)備采集的接地電阻實(shí)時數(shù)據(jù)、終端設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，可通過4G/5G、LoRa、北斗短報文等多通信方式傳輸至電網(wǎng)運(yùn)維云平臺。平臺具備異常閾值自動告警、歷史數(shù)據(jù)趨勢回溯、多桿塔數(shù)據(jù)橫向?qū)Ρ取顟B(tài)統(tǒng)計分析等核心功能。部分一體化智能監(jiān)測終端集成雷擊監(jiān)測功能，可同步采集雷擊次數(shù)、雷擊電流參數(shù)，輔助評估接地裝置遭受雷擊后的損傷狀態(tài)，為桿塔接地裝置全生命周期運(yùn)維管理、故障分析研判提供持續(xù)、完整的數(shù)據(jù)支撐。
三、技術(shù)優(yōu)勢與局限性
相較于傳統(tǒng)人工離線檢測模式，桿塔接地電阻在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢十分突出，可有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)運(yùn)維模式的短板：
一是實(shí)現(xiàn)全天候全時段監(jiān)測。設(shè)備可24小時不間斷采集接地電阻數(shù)據(jù)，徹底解決傳統(tǒng)人工巡檢周期長、存在大量監(jiān)測盲區(qū)的問題，能夠及時捕捉接地裝置動態(tài)劣化、參數(shù)突發(fā)超標(biāo)等異常情況，有效降低因接地失效引發(fā)的雷擊跳閘故障概率。
二是全程不停電作業(yè)。在線監(jiān)測設(shè)備安裝、運(yùn)行、維護(hù)均無需線路停電，規(guī)避了傳統(tǒng)檢測模式的停電申請、停電作業(yè)流程，大幅降低了電網(wǎng)運(yùn)維作業(yè)風(fēng)險，減少線路停電帶來的經(jīng)濟(jì)損失和供電可靠性影響。經(jīng)行業(yè)通用測算，長距離高壓輸電線路采用在線監(jiān)測技術(shù)后，可大幅節(jié)約停電運(yùn)維成本，綜合運(yùn)維效益顯著。
三是數(shù)據(jù)可追溯、可分析。系統(tǒng)可連續(xù)存儲每基桿塔的接地電阻歷史數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，建立單塔專屬的接地狀態(tài)全生命周期電子檔案，為電網(wǎng)運(yùn)維決策、故障溯源、狀態(tài)評估、檢修規(guī)劃提供全面、連續(xù)的數(shù)據(jù)支撐，推動運(yùn)維模式從被動搶修向主動預(yù)判轉(zhuǎn)變。
同時，當(dāng)前接地電阻在線監(jiān)測技術(shù)仍存在一定應(yīng)用局限性。在換流站、特高壓變電站周邊等強(qiáng)電磁耦合區(qū)域，復(fù)雜電磁環(huán)境會對監(jiān)測信號產(chǎn)生干擾，易導(dǎo)致設(shè)備測量精度波動；在高海拔、高寒、極端低溫等特殊氣候區(qū)域，常規(guī)太陽能供電終端續(xù)航能力不足，難以保障全年穩(wěn)定運(yùn)行；此外，在線監(jiān)測設(shè)備初期部署、組網(wǎng)建設(shè)成本高于傳統(tǒng)人工巡檢模式，受成本約束，暫不具備全網(wǎng)全面普及的條件，優(yōu)先適配重點(diǎn)線路、高風(fēng)險區(qū)域部署。
四、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范要求
國內(nèi)輸電線路桿塔接地檢測已形成完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，現(xiàn)有DL/T系列輸電線路桿塔接地裝置測量相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則，明確規(guī)范了接地電阻檢測設(shè)備的測量精度、工作環(huán)境、防護(hù)等級、運(yùn)行參數(shù)等核心技術(shù)要求，是在線監(jiān)測設(shè)備研發(fā)、檢測、應(yīng)用的核心依據(jù)。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一規(guī)定了在線監(jiān)測終端的通信傳輸、數(shù)據(jù)安全、設(shè)備功耗等通用技術(shù)指標(biāo)，規(guī)范了設(shè)備入網(wǎng)、數(shù)據(jù)接入、運(yùn)維管理的全流程要求，保障監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和統(tǒng)一性。
國際層面，IEC雷電防護(hù)相關(guān)系列標(biāo)準(zhǔn)，明確將輸電設(shè)施接地狀態(tài)持續(xù)監(jiān)測作為高雷擊區(qū)域電網(wǎng)防雷防護(hù)的重要技術(shù)手段，為國內(nèi)在線監(jiān)測技術(shù)的國際化適配、標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用提供了參考依據(jù)。
五、應(yīng)用場景與選型建議
結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)維需求和技術(shù)適配性，接地電阻在線監(jiān)測技術(shù)主要適配四大核心應(yīng)用場景，針對性解決傳統(tǒng)運(yùn)維痛點(diǎn)：
第一，高雷擊區(qū)域高壓輸電線路桿塔。年雷暴日高的區(qū)域，桿塔接地裝置長期受雨水沖刷、土壤酸堿腐蝕影響，接地電阻易持續(xù)劣化，雷擊跳閘風(fēng)險極高，且人工巡檢頻次有限、成本偏高，是在線監(jiān)測技術(shù)的核心應(yīng)用場景，可有效提升防雷運(yùn)維精準(zhǔn)度。
第二，新能源基地送出輸電線路。風(fēng)電、光伏基地多布局于偏遠(yuǎn)山區(qū)、戈壁、荒漠等區(qū)域，線路分布分散、運(yùn)維通達(dá)性差，人工登桿檢測難度大、作業(yè)成本高，在線監(jiān)測可實(shí)現(xiàn)無人值守常態(tài)化監(jiān)測，大幅降低運(yùn)維難度。
第三，高可靠性供電需求區(qū)域輸電桿塔。石化、軌道交通、核心工商業(yè)園區(qū)等關(guān)鍵負(fù)荷區(qū)域，對供電穩(wěn)定性、安全性要求極高，突發(fā)停電易引發(fā)重大經(jīng)濟(jì)損失和社會影響，通過在線監(jiān)測可提前排查接地隱患，保障供電可靠性。
第四，跨重要民生設(shè)施輸電線路。跨越高鐵、高速公路、主干航道、居民區(qū)等重點(diǎn)設(shè)施的輸電線路，故障影響范圍廣、安全風(fēng)險高，需依托在線監(jiān)測技術(shù)實(shí)現(xiàn)接地狀態(tài)實(shí)時管控，杜絕接地失效引發(fā)的線路故障。
在設(shè)備選型方面，需結(jié)合應(yīng)用場景、環(huán)境條件、運(yùn)維需求綜合考量：首先，設(shè)備需嚴(yán)格符合*及電力行業(yè)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的精度、性能要求，強(qiáng)電磁干擾區(qū)域優(yōu)先選用高抗干擾性能的監(jiān)測終端，保障復(fù)雜工況下的測量精度；其次，結(jié)合部署區(qū)域通信條件選型，偏遠(yuǎn)無公網(wǎng)覆蓋區(qū)域，優(yōu)先適配LoRa專網(wǎng)或北斗短報文通信模式，保障數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸；*，匹配現(xiàn)場環(huán)境工況選型，沿海鹽霧腐蝕區(qū)域需選用防腐蝕、防鹽霧防護(hù)設(shè)備，高寒、高海拔區(qū)域選用寬溫適配、低溫續(xù)航穩(wěn)定的供電及監(jiān)測設(shè)備，保障設(shè)備全年穩(wěn)定運(yùn)行。
六、技術(shù)發(fā)展趨勢與展望
結(jié)合智能電網(wǎng)、數(shù)字電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展方向，桿塔接地電阻在線監(jiān)測技術(shù)將朝著多參量融合、智能化預(yù)判、系統(tǒng)化融合三個核心方向迭代升級。
一是多參量一體化融合感知。未來智能監(jiān)測終端將集成接地電阻、雷擊參數(shù)、桿塔傾斜、線路覆冰、環(huán)境溫濕度等多維度監(jiān)測功能，實(shí)現(xiàn)單終端、多參數(shù)一體化采集，替代單一功能監(jiān)測設(shè)備，有效降低組網(wǎng)部署和設(shè)備運(yùn)維成本，實(shí)現(xiàn)桿塔運(yùn)行狀態(tài)的全域感知。
二是AI賦能預(yù)測性運(yùn)維。依托長期積累的海量接地運(yùn)行數(shù)據(jù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)、人工智能算法構(gòu)建接地裝置劣化預(yù)測模型，可精準(zhǔn)研判接地電阻的劣化趨勢，提前預(yù)判參數(shù)超標(biāo)、接地失效等潛在風(fēng)險，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)“故障后告警”向“故障前預(yù)測、提前運(yùn)維”的模式升級，從源頭降低雷擊跳閘故障概率。
三是深度融入電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)維體系。后續(xù)接地狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、異常告警信息將全面對接電網(wǎng)調(diào)度、智能運(yùn)維平臺，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)與電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度、設(shè)備檢修計劃的聯(lián)動匹配，調(diào)度系統(tǒng)可根據(jù)桿塔接地運(yùn)行狀態(tài)動態(tài)優(yōu)化線路運(yùn)行方式，精準(zhǔn)落實(shí)防雷運(yùn)維措施，全面提升智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。
