输电线路基于光纤传感技术的多参量状态监测系统研究与应用

输电线路基于光纤传感技术的多参量状态监测系统研究与应用

根据目前输电线路状态监测系统存在的各种问题，项目针对输电线路的塔体状态、导线状态、环境气象条件，开展了塔线体系的力学分析、电磁场分析计算及实物模型试验；研制了适用于输电线路多参量综合状态监测的14种光纤传感器以及用于紧固、防护、走纤的21种安装金具，并对所有传感器的计量性能、光学性能、环境适应性能进行了检测和标定；完成了输电线路光纤传感系统的设计、施工、整体调试、运维等工作，并编制了施工工艺规范和运行维护技术规范。建设了输电线路多参量的光纤传感监测系统。项目主要创新点包括：

1)采用光纤传感技术，构建了包括塔体状态、导线状态、环境气象条件的输电线路多参量综合状态监测系统，实现了输电线路的脱冰跳动、微风振动、线路舞动等高级模型的应用。

2)研制了针对输电线路特征参量进行监测的多种光纤传感器，包括：鸭嘴式杆塔横担应变传感器、组合式正交杆塔倾角传感器、风杯式光纤Bragg光栅风速风向传感器等。

3)针对输电线路的特殊运行工况，研制了适用于输电线路光纤传感系统的全套安装金具，包括：分离式环形抱箍、通用光缆走线夹、自平衡偏斜角环形夹、杆塔倾斜角传感器防护罩、金属铠装光纤防护套管等。

4)首次提出了输电线路光纤传感器施工工艺规范和运行维护方法，开展了输电线路光纤传感监测系统的施工、调试与运维工作。

本项目申报专利18项，已授权发明专利3项，已授权实用新型专利4项，实审状态发明专利11项；已见刊或录用论文15篇，其中EI检索论文9篇，中文核心论文4篇。

输电线路基于光纤传感技术的多参量状态监测系统已于2013年7月在项目实施过程中安装于西衙门变电站以及110 kV西靖线，在2013年7月21日至2015年2月1日期间，共接收光纤波形信号91 554条，成功解析波形信号91 240条，解析成功率高达99.66%，并将解析后的数据按照监测的输电线路运行工况要素 (导线温度、导线振动、覆冰状态、气象环境、杆塔倾斜、绝缘子运行状态等)传输到系统主站平台。经过一年多的运行，该系统的运行稳定性，数据准确性，反馈实时性得到了昭通供电局的高度认可。该系统具有许多特点和优点，如：整体安全性高 (其本身由绝缘介质构成，适用于易燃、易爆、绝缘场景)、无需供电、测量精确高、响应速度快、抗干扰能力强、化学性能稳定、使用寿命长等。

项目在云南电网公司昭通供电局的应用表明，该系统监测数据稳定、可靠，项目在云南电网公司昭通供电局开展了工程应用，其监测数据稳定、可靠，在2014年至2015年冬季监测到覆冰过程，为防冰抗冰工作提供了决策支持。解决了制约输电线路在线监测应用中的电源取能、系统通信缺陷、采样率低、监测终端可靠性低的问题，能够有效地降低输电线路监测系统的运行维护成本，具有显著的经济效益和社会效益。

项目采用的光纤传感技术提高了输电线路状态监测的可靠性、准确性和整体监测水平，达到国际先进水平，其中基于光纤光栅输电线路覆冰状态监测技术达到国际领先水平。