輸電線路基于光纖傳感技術的多參量狀態監測系統研究與應用

輸電線路基于光纖傳感技術的多參量狀態監測系統研究與應用

根據目前輸電線路狀態監測系統存在的各種問題，項目針對輸電線路的塔體狀態、導線狀態、環境氣象條件，開展了塔線體系的力學分析、電磁場分析計算及實物模型試驗；研制了適用于輸電線路多參量綜合狀態監測的14種光纖傳感器以及用于緊固、防護、走纖的21種安裝金具，并對所有傳感器的計量性能、光學性能、環境適應性能進行了檢測和標定；完成了輸電線路光纖傳感系統的設計、施工、整體調試、運維等工作，并編制了施工工藝規范和運行維護技術規范。建設了輸電線路多參量的光纖傳感監測系統。項目主要創新點包括：

1)采用光纖傳感技術，構建了包括塔體狀態、導線狀態、環境氣象條件的輸電線路多參量綜合狀態監測系統，實現了輸電線路的脫冰跳動、微風振動、線路舞動等高級模型的應用。

2)研制了針對輸電線路特征參量進行監測的多種光纖傳感器，包括：鴨嘴式桿塔橫擔應變傳感器、組合式正交桿塔傾角傳感器、風杯式光纖Bragg光柵風速風向傳感器等。

3)針對輸電線路的特殊運行工況，研制了適用于輸電線路光纖傳感系統的全套安裝金具，包括：分離式環形抱箍、通用光纜走線夾、自平衡偏斜角環形夾、桿塔傾斜角傳感器防護罩、金屬鎧裝光纖防護套管等。

4)首次提出了輸電線路光纖傳感器施工工藝規范和運行維護方法，開展了輸電線路光纖傳感監測系統的施工、調試與運維工作。

本項目申報專利18項，已授權發明專利3項，已授權實用新型專利4項，實審狀態發明專利11項；已見刊或錄用論文15篇，其中EI檢索論文9篇，中文核心論文4篇。

輸電線路基于光纖傳感技術的多參量狀態監測系統已于2013年7月在項目實施過程中安裝于西衙門變電站以及110 kV西靖線，在2013年7月21日至2015年2月1日期間，共接收光纖波形信號91 554條，成功解析波形信號91 240條，解析成功率高達99.66%，并將解析后的數據按照監測的輸電線路運行工況要素 (導線溫度、導線振動、覆冰狀態、氣象環境、桿塔傾斜、絕緣子運行狀態等)傳輸到系統主站平臺。經過一年多的運行，該系統的運行穩定性，數據準確性，反饋實時性得到了昭通供電局的高度認可。該系統具有許多特點和優點，如：整體安全性高 (其本身由絕緣介質構成，適用于易燃、易爆、絕緣場景)、無需供電、測量精確高、響應速度快、抗干擾能力強、化學性能穩定、使用壽命長等。

項目在云南電網公司昭通供電局的應用表明，該系統監測數據穩定、可靠，項目在云南電網公司昭通供電局開展了工程應用，其監測數據穩定、可靠，在2014年至2015年冬季監測到覆冰過程，為防冰抗冰工作提供了決策支持。解決了制約輸電線路在線監測應用中的電源取能、系統通信缺陷、采樣率低、監測終端可靠性低的問題，能夠有效地降低輸電線路監測系統的運行維護成本，具有顯著的經濟效益和社會效益。

項目采用的光纖傳感技術提高了輸電線路狀態監測的可靠性、準確性和整體監測水平，達到國際先進水平，其中基于光纖光柵輸電線路覆冰狀態監測技術達到國際領先水平。