输电线路自适应防冰除冰技术研究与应用

摘要： 本文聚焦输配电及用电工程领域，深入探究输电线路自适应防冰除冰技术。剖析输电线路覆冰危害，阐述传统防冰除冰技术局限，从智能监测感知、动态调控决策、高效除冰执行维度探讨自适应技术原理，研究其在不同环境、线路条件下应用策略，分析面临的传感器精准度、能源供应、系统集成挑战及应对，旨在提升输电线路应对覆冰灾害能力，保障电力可靠供应，推动电网安全稳定运行。

一、引言

在寒冷潮湿气候区域，输电线路覆冰是威胁电网安全运行的重大隐患。严重覆冰可致线路机械负荷剧增、弧垂加大、绝缘子闪络，引发倒塔、断线事故，造成大面积停电，影响社会生产生活正常秩序。输电线路自适应防冰除冰技术应运而生，其依据线路实时状态、环境参数智能应对覆冰问题，对保障电力系统韧性、可靠性意义非凡。

二、输电线路覆冰危害剖析

（一）机械破坏

当输电线路遭遇覆冰情况时，冰层会层层包裹导线，使其重量急剧攀升，垂直方向所承受的荷载远远突破原本的设计限定标准。这就致使杆塔各个部位受力不均衡，部分塔材不堪重负，开始出现弯曲变形现象，严重时甚至直接断裂。与此同时，绝缘子串上堆积的厚重冰层产生强大压力，令其机械强度大打折扣，绝缘子串极易发生倾斜，一旦倾斜角度过大，便可能脱落。如此一来，线路的整体结构完整性遭到严重破坏，进而引发一系列连锁反应，最终导致线路垮塌。而线路垮塌后的修复工作极为棘手，不仅需要耗费大量的人力、物力，还涉及复杂的技术操作，成本高昂。

（二）电气性能劣化

覆冰现象会对绝缘子的电气性能造成极大的负面影响，冰层附着在绝缘子表面后，改变了其表面原有的电场分布状态，致使绝缘性能显著降低。在正常运行电压的作用下，绝缘子表面极易发生闪络放电现象，使得跳闸事故频繁发生，供电的连续性被无情打断。另外，导线覆冰若出现不均匀状况，在风力等外力作用下，导线舞动的幅度会加剧，原本保持的相间距离迅速缩短，这无疑增大了相间短路的风险，整个电网的稳定运行受到严重威胁，稍有不慎便可能引发大面积停电事故。

三、传统输电线路防冰除冰技术局限

（一）定时巡检被动性

人工巡检受天气、地形限制，难以及时发现覆冰初期隐患；定时巡检间隔长，无法实时掌握线路覆冰动态，常错过最佳除冰时机，待发现严重覆冰时，线路已面临较大风险，事故预防滞后。

（二）除冰方法局限性

机械除冰如人工敲冰、滑轮铲冰，效率低、劳动强度大，易损伤线路设备；热力除冰能耗高，融冰装置需大功率电源，偏远山区电网难以满足，且融冰范围有限，无法兼顾长线路复杂覆冰情况；化学融冰药剂有腐蚀风险，污染环境，后续维护成本高。

四、输电线路自适应防冰除冰技术原理探讨

（一）智能监测感知

1.多参数采集：利用安装在杆塔、导线的传感器，实时采集环境温度、湿度、风速、风向、覆冰厚度、重量等参数。如光纤光栅传感器精准测量覆冰厚度，微气象传感器捕捉气象变化，为线路覆冰状态评估提供数据基础，实现全方位、全天候监测。

2.状态评估模型：基于大数据分析、机器学习算法，构建输电线路覆冰状态评估模型。输入实时监测数据，模型输出覆冰增长速率、危险程度预警，精准判断线路覆冰趋势，提前识别潜在风险，变被动为主动防御。

（二）动态调控决策

1.智能控制算法：依据覆冰状态评估结果，运行智能控制算法，自动生成最优防冰除冰策略。考虑线路负荷、电网运行方式、周边能源条件，权衡除冰效果与成本，如选择局部融冰、调整线路电流，实现精准、高效调控。

2.远程通信传输：借助无线通信技术，将监测数据、调控指令实时传输。从杆塔监测终端到电网调度中心，建立双向通信链路，确保信息流畅，调度人员远程监控、干预，保障防冰除冰措施及时执行。

（三）高效除冰执行

1.复合除冰手段：融合热力、机械、电磁等多种除冰原理，依线路工况智能切换。如先以电磁感应加热软化覆冰，再结合机械振动促使冰块脱落，充分发挥各方法优势，提高除冰效率，降低能耗与设备损伤。

2.分布式能源支撑：在偏远线路附近配置太阳能、风能发电装置，储能设备储能备用。为自适应除冰系统补充能源，解决传统电源接入难问题，确保在电网故障、停电时仍能持续运行，增强系统可靠性与适应性。

五、自适应防冰除冰技术应用策略研究

（一）不同气候区适配

1.寒冷高湿山区：强化耐寒、防潮传感器选型，提高设备可靠性；增大分布式能源装机容量，应对长时间恶劣天气能源需求；优化融冰策略，优先采用热力融冰结合机械辅助，保障线路安全稳定，抵御长时间、厚覆冰灾害。

2.干湿交替平原：关注昼夜温差大、寒潮频繁时段，利用智能监测提前预警；除冰方案侧重快速响应，电磁、机械复合除冰快速清除薄冰，减少线路舞动风险，降低对电网运行冲击，确保供电连续性。

（二）不同电压等级线路应用

1.特高压输电线路：鉴于其大容量、远距离传输重要性，构建高冗余、高精度监测系统，多重备份确保数据可靠；采用大功率、远程调控融冰装置，与电网调度紧密协同，保障特高压线路安全，维护跨区电网稳定。

2.中低压配电网：考虑成本与运维便捷性，推广小型化、模块化自适应除冰设备，依托物联网实现群控群调；结合配电网改造，优化线路布局，减少易覆冰段，提升配电网整体抗冰能力，保障用户可靠供电。

六、自适应防冰除冰技术面临的挑战及应对

（一）传感器精准度提升

1.问题剖析：复杂野外环境，传感器受电磁干扰、低温冰冻、灰尘侵蚀影响，测量误差增大，数据失真，导致覆冰状态误判，影响后续决策准确性，威胁线路安全。

应对策略：研发抗干扰、耐低温、自清洁传感器封装技术；定期校准传感器，利用无人机、机器人辅助巡检，对比人工测量数据，及时修正误差；优化传感器布局，多点采集取平均值，提高数据可靠性。

（二）能源供应保障

1.问题剖析：分布式能源受光照、风力不稳定制约，储能成本高、容量有限，极端天气下能源供应不足，自适应系统运行受限，无法持续有效防冰除冰。

应对策略：优化分布式能源选址与配置，综合气象、地理数据，提高能源捕获效率；研发新型储能材料、技术，降低成本、提升容量；探索混合能源供电模式，结合电网应急供电，确保能源稳定供应。

（三）系统集成难题

1.问题剖析：自适应防冰除冰系统涉及监测、通信、控制、除冰多环节，不同厂家设备兼容性差，软件接口不统一，集成困难，影响系统整体性能发挥，运维复杂。

应对策略：制定统一系统集成标准，规范设备接口、通信协议；加强产学研合作，推动设备制造商协同研发，提供一站式解决方案；建立系统集成测试平台，模拟复杂工况，严格测试验证，保障系统稳定性。

七、结论

输电线路自适应防冰除冰技术为应对覆冰灾害开辟新径，虽面临传感器、能源、集成挑战，但借技术改进、标准完善、协同创新之力可突围。精准、智能、高效应用该技术，可显著提升输电线路抗冰能力，筑牢电网安全防线，保障电力可靠供应，为经济社会发展注入稳定动力。

参考文献

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