DOI: 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2020. 06. 003
王麒，殷铭，杨富磊，等. 输电线路检修现场三维安全距离预警系统［J］ . 机电工程技术，2020，49（06）：7-9.
输电线路检修现场三维安全距离预警系统*
王麒1，殷铭2，杨富磊1，张松刚1，何正浩2
（1. 国网河南省电力公司郑州供电公司， 郑州450000；2. 华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室， 武汉430074）
摘要：为防止施工机械过于接近高压输电线路而引发事故，设计了一种适用于输电线路带电检修的三维安全距离预警系统。系统采用三维电场传感器，以电场强度与安全距离作为综合判据，通过设计三维电场传感器，分析其测量原理，并通过实验验证传感器测量精度。同时，利用仿真计算确定考虑施工机械吊臂影响的电场报警阈值，并进行预警系统整体设计，最后通过现场应用测试验证系统功能。结果表明，该系统能够实现及时、有效预警，对输电线路带电检修的安全保障具有重要意义。
关键词：预警系统；三维电场传感器；电场阈值；检修安全
中图分类号：TP212 文献标志码：A 文章编号：1009－9492 ( 2020 ) 06－0007－03
Three-dimensional Safety Distance Early-warning System for Transmission
Line Maintenance
WANG Qi1，YIN Ming2，YANG Fulei1，ZHANG Songgang1，HE Zhenghao2
（1. Zhengzhou Power Supply Company, State Grid He′nan Electric Power Company , Zhengzhou 450000, China; 2. State Key Laboratory of
Advanced Electromagnetic Engineering and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China）
Abstract: In order to prevent accidents caused by construction machinery being too close to high-voltage transmission lines, a three-dimensional safety distance warning system for live maintenance of transmission lines was designed. The three-dimensional electric field sensor was adopted in the system, and the electric field intensity and safety distance were taken as the comprehensive criterion. Through the design of the three-dimensional electric field sensor, the measurement principle was analyzed, and the measurement accuracy of the sensor was verified through experiments. At the same time, the electric field alarm threshold considering the influence of construction machinery boom was determined by simulation calculation, and the overall design of the early warning system was carried out. The function of the system was verified by field application test. The results show that the system can realize timely and effective early warning,which is of great significance to the security of live maintenance of transmission lines.
Key words: early warning system; 3D electric field sensor; electric intensity threshold; maintenance security
引言
电力运维和检修是保证电网系统安全运行的重要环节。近年来，由于机械与高压输电线路相触碰或距离过近而引起的跳闸触电事故时有发生[1]，此类事故可能造成大面积停电、人身伤亡和设备损坏，严重威胁电网的安全运行。
此类问题的传统解决方式包括树立安全警示牌、设置竹排保护屏障、提高操作人员安全意识等[2]。在输电线路检修现场，对于线路是否带电、施工机械是否进入高场强区均没有相应提示，而现有的近电报警装置往往存在报警判据单一、难以应对复杂电磁环境、监测范围小、不适用大型机械等问题。由于电力电缆反射面积小、反光能力低，导致距离传感器对电缆识别的难度大，同时距离传感器测量角度较窄，限制了距离报警的可靠性；现有的一维电场传感器又存在一定缺陷，当测量方向电场较弱，而垂直于测量方向的电场分量已经达到危险范围时，传感器难以识别。因此，以电场或距离作为单一报警判据时，可能产生报警系统漏判现象。
针对上述问题，本文设计了一种以距离过限、电场过限作为综合判据的安全距离预警系统；为同时测量各方向的电场强度，设计三维电场传感器，分析传感器的测量原理与测
量精度；考虑施工器械吊臂引起的电场畸变，设置不同电压等级的电场报警阈值，最后进行系统整体设计和现场实验测试，验证其预警准确性与可靠性。
结束语
本文为了解决检修机械过于接近高压输电线路引发的安全问题，设计了一种三维安全距离预警系统，得出以下结论。
（1） 三维电场传感器可测量各方向电场，消除电场预警盲区，传感器测量误差在5%以内。
（2） 研究电场报警阈值，计算输电线路周围电场时，机械吊臂对电场的影响不可忽略，吊臂存在时，电场可增强至原电场的3.5倍。
（3） 经实验验证，本文系统可实现多电压等级输电线路检修现场的及时可靠预警，可提高施工器械的作业安全性。