動態增容技術（DTLR）作為一種有效提高輸電線路容量的方式有了快速發展和廣泛應用。DTLR的顯著特征是輸電線路在保證安全運行條件下可即時動態調整輸送容量。實現線路動態增容的關鍵是能夠對導線所處的環境和其本體狀態進行實時監測，對導線的運行狀態進行精確評估和預測。DTLR系統一般由三部分構成，分別為環境及導線狀態的監測裝置、數據通信傳輸及接收裝置、數據分析及容量評估系統。根據監測對象，DTLR可分為間接法和直接法兩種。

DTLR的間接方法是測量或預測氣象數據，主要包括環境溫度、風速、風向、日照和降雨等，將氣象變量作為載流量計算的條件，對導線輸送容量進行限額計算。在實際應用中，通常是沿著線路或在關鍵位置安裝微型氣象站來獲取氣象數據。除采用實時監測的氣象參數計算導線載流量外，還可使用大量數據建立氣象數值預報模型，預測線路走廊的環境參數變化。國內外已有眾多學者基于氣象歷史數據及氣象預測提出了導線的動態增容模型。

DTLR的直接方法是通過對導線本體狀態參數進行監測來實現的。導線運行狀態參數主要包括導線溫度、弧垂、離地間隙和應力等。在實際應用中，直接法一般也需要實時環境狀態參數，但在建立增容計算模型時需要采用導線本體狀態數據。相比于間接法，直接法更直觀地呈現了導線的運行狀態，其增容評估系統主要基于導線測量狀態而非理論計算值。下面分別簡單介紹基于直接法的增容技術及其研究和應用現狀。

① 基于導線溫度測量的增容技術

從導線容量理論模型可知，導線的載流量與導線的最高允許運行溫度直接相關，基于載流量與溫度之間的關系即可計算出 給定溫度條件下的導線容量。在線路運行時，已知導線即時溫度及線路電流，可推算出給定允許溫度下的導線額定容量。基于導線溫度測量是一種較為便捷的增容技術。

架空導線溫度在線測量有多種方式。傳統方式為點式接觸法測量溫度，由于該方法僅可代表線路上的某一具體位置溫度，在實際應用中一般是在線路的關鍵位置布置多個測量溫度點。采用紅外熱成像技術對整條線路進行非接觸式掃描測量溫度，該種方式易受到天氣的影響，測量溫度精度相對較低。

近年來，分布式光纖測量溫度及光纖光柵測量溫度傳感技術在架空線路中也有了一定的應用，其原理是基于光纖中背向反射光的強度及光纖光柵中波長變化與溫度之間的關系計算線路中光纖敷設位置的溫度，該方式的顯著優點是無需對測量裝置提供外部電源。在上述測量方式中，目前應用廣泛且成熟度較高的方式仍然是傳統點式溫度傳感器或接觸式測量溫度。

②基于弧垂或離地間隙測量的增容技術

導線運行時的熱膨脹效應會導致導線離地或建筑物之間的距離變小，從而影響線路的安全運行。架空導線離地面或建筑物的高度是輸電線路設計及運行人員所需考慮的安全問題。在GB 50545—2010《110~750kV架空輸電線路設計規范》中，對導線弧垂的計算原則以及不同電壓等級、不同環境條件下導線對地面的最小距離進行了詳細的規定。

架空導線弧垂測量的傳統方法為采用經緯儀進行弧垂測量，這一方法常用于線路敷設及緊線操作中，其原理示意圖見圖1。

圖1 經緯儀測量示意圖

通過經緯儀測量α角和β角，再結合懸掛點的已知高度即可計算導線弧垂（f）。該方法獲取的導線弧垂具有較高的精度，但需要在現場布置設備和人力。因此，在復雜地形條件下很難采用該方法對導線弧垂進行實時測量。

近年來，采用激光測距方法對導線弧垂的測量有了一定的應用。該方法的特點是安裝簡單，但需要事先確定線路安裝點，并建立對應地面水平面。隨著巡線機器人及無人機技術的發展，基于圖像識別的智能監測技術在輸電導線的弧垂測量方面也有了初步應用。通過機器人或無人機攜帶相機拍攝導線圖像，再通過圖像處理技術對線路進行重建，最終實現導線弧垂參數的計算。另外，隨著雷達探測及通信技術的快速發展，采用激光雷達和調頻連續波雷達通過對輸電線路的掃描，利用點云數據重建線路的三維空間模型，并實時計算導線的弧垂，也具有很高的精度。

③基于應力測量的增容技術

導線的受力狀態直接決定其安全運行。對于運行的線路，導線的應力與溫度及弧垂直接相關。通過實時監測導線的應力可以推算出導線的溫度和弧垂參數，以保證導線處于溫度及弧垂安全規程限制條件內。導線應力的測量主要采用應力傳感器，主要包括應變片式傳感器和光纖傳感器。美國Nexans公司開發的CAT-I輸電線路監測系統通過測量線路的應力及環境溫度等參數，對線路的可用容量進行實時估算，可在保證安全的條件下實現線路增容 10%～30%。

由于應力傳感器裝置須經過導線端部與鐵塔連接，在線路實際運行中，考慮到安全原因，國內很少對導線的應力狀態參數進行直接監測。目前，我國輸電線路中的應力監測主要應用于導線覆冰狀態的測量。

輸電導線增容技術研究及應用已有20多年的歷史，經歷了從靜態增容到動態增容，從單變量到多變量相互校驗的發展歷程。

2005年，我國華東電力試驗研究院對迎峰度夏期間的環境溫度、風速和日照強度進行了連續監測，依據實際環境參數核算輸送容量，提出了限額條件下的安全時間和限定時間內的安全限額兩種動態增容方法。2006年，重慶電力公司在220kV線路上安裝了導線測溫系統，驗證了導線溫度上升在過渡時間內線路的實際載流能力。廣東電網公司基于當地運行線路氣象數據及實測弧垂數據，由增容系統進行驗算，確認特定線路可多輸送30%～50%的檢修及應急負荷，實現了線路安全增容運行。

另外，隨著新能源的快速發展，DTLR在風電場送出線路中有著廣泛的應用。利用風速、輸電線路最大載流量和風機發電容量之間的關系建立的增容技術，實現了風機總功率和導線最大容量的動態匹配；特別是，可再結合風電場儲能系統的容量和功率，實現了風電場的經濟運行和清潔能源的消納。目前，我國已在該領域進行了示范性項目的建設。英國在風電場新能源送出中，使增容系統成為電網控制系統的一個組成部分，在電網安全運行的條件下，將線路輸送容量提高20%。

總的來看，世界各國在輸電線路的增容技術方面均已經開展了大量的研究工作，但我國在新能源領域中增容技術的應用相對于歐美國家較為滯后。從當前國內外應用的現狀來看，增容技術無論是采用間接方法還是直接方法，均存在許多問題。

除監測環境參數的設備可直接固定在鐵塔上外，其他輸電線路在線監測設備均需要與導線本體相連。溫度、弧垂和應力測量設備自身的精度直接決定了增容系統的精度及可靠性。雖然在GB/T 35697—2017《架空輸電線路在線監測裝置通用技術規范》中，關于溫度及弧垂等在線測量設備的精度均有相應的規定，但在實際線路中，這些測量設備受其自身精度及安裝位置的限制，并不能準確反映導線實際運行的狀態，因此，易造成測量的偏差。

當前，大多數在線監測裝置均需要提供外部電源。若采用蓄電池方式，則需要考慮電池更換的周期和便捷性。近年來，隨著在線取電技術的發展，測量裝置的自身質量也在提高，還可能會產生其他安全問題。

輸電線路的增容技術除依賴測量設備外，還需要可靠的增容模型。目前，在溫升、弧垂及應力與導線容量關系方面已有許多理論研究，但這些經典公式中很多參數的取值與導線本體、地理位置及環境有關。為了獲得準確的參數，需要進行大量的試驗驗證工作；為了提高預測精度，也需要更為復雜精細的算法工具。

在實際應用中，除需要采用導線監測裝置的實時測量數據驗證增容模型外，還需要對未來時間段內自然界溫度、風速、風向、日照和濕度等外部環境參數進行預測。增容模型系統涉及大量數據的采集、識別、通信及存儲等，而數據的即時處理對計算機硬件配置及軟件功能提出了更高的要求，只有在滿足這些條件后，才能保證增容系統的可靠性要求。

增容技術在實際應用中需要考慮系統安全性問題。當線路容量增加時，導線運行溫度升高，其連接終端甚至變壓器等線路關鍵器件的溫度也會升高。因此，需要考慮整個線路系統中所有器件可承受的耐溫能力，這也是當前輸電部門對增容技術應用持保守觀點的原因之一。

對于既有線路的增容技術應用，需要增加監測裝置、通信和終端數據分析系統，而保持系統長期穩定運行又需要投入大量人力和物力。因此，增容系統的成本與其為線路增加輸送容量所獲得經濟效益的平衡也是電力企業關注的問題。

隨著架空導線材料性能的提高和監測，以及通信技術水平的進步，近年來，輸電線路增容技術有了快速發展。如何充分挖掘現有線路的輸送能力和通過線路改建提高線路容量，已成為當前輸電領域的熱點問題。

從線路容量理論模型可以看出，導線的允許運行溫度越高，其輸送容量越大。考慮到線路整體的安全及壽命，電力運行部門對于提高導線允許運行溫度往往是謹慎的。提高既有線路的導線允許運行溫度需要對導線材料及連接金具的耐熱性能進行全面評估，以保證線路在增容時的安全性。

對于傳統的鋼芯鋁絞線，雖然不同國家對其允許最高運行溫度有所差異，但均不大于100℃。近年來，具有耐高溫、低弧垂特種性能的架空導線（包括殷鋼芯耐熱鋁合金絞線、間隙型特強鋼芯耐熱鋁合金絞線和鋁基陶瓷纖維芯耐熱鋁合金絞線等）在一些特定場合中有了一定的應用，這些導線的允許運行溫度大于100℃，甚至可以達到200℃。采用這些導線直接替換原線路中的鋼芯鋁絞線，當提高導線允許運行溫度時，其輸送容量可大幅度提高。

應用各種設備對線路所處的環境及導線狀態進行實時監測，并在遵循現有規程及保證線路運行安全的條件下，采用增容模型提高既有線路的輸送容量，已成為當前電力領域一種重要的增容手段。采用DTLR可以評估線路短時過載能力，為線路超原負荷運行提供決策。特別是在風力場輸電線路中，結合風速變化、導線運行狀態和儲能系統，采用DTLR可以大幅度地提高線路的輸送容量。