輸電線路基于光纖傳感技術(shù)的多參量狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究與應(yīng)用

根據(jù)目前輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)存在的各種問題，項目針對輸電線路的塔體狀態(tài)、導(dǎo)線狀態(tài)、環(huán)境氣象條件，開展了塔線體系的力學(xué)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(tài)監(jiān)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(xué)性能、環(huán)境適應(yīng)性能進行了檢測和標(biāo)定；完成了輸電線路光纖傳感系統(tǒng)的設(shè)計、施工、整體調(diào)試、運維等工作，并編制了施工工藝規(guī)范和運行維護技術(shù)規(guī)范。建設(shè)了輸電線路多參量的光纖傳感監(jiān)測系統(tǒng)。項目主要創(chuàng)新點包括：

1)采用光纖傳感技術(shù)，構(gòu)建了包括塔體狀態(tài)、導(dǎo)線狀態(tài)、環(huán)境氣象條件的輸電線路多參量綜合狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了輸電線路的脫冰跳動、微風(fēng)振動、線路舞動等高級模型的應(yīng)用。

2)研制了針對輸電線路特征參量進行監(jiān)測的多種光纖傳感器，包括：鴨嘴式桿塔橫擔(dān)應(yīng)變傳感器、組合式正交桿塔傾角傳感器、風(fēng)杯式光纖Bragg光柵風(fēng)速風(fēng)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(tǒng)的全套安裝金具，包括：分離式環(huán)形抱箍、通用光纜走線夾、自平衡偏斜角環(huán)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(guī)范和運行維護方法，開展了輸電線路光纖傳感監(jiān)測系統(tǒng)的施工、調(diào)試與運維工作。

本項目申報專利18項，已授權(quán)發(fā)明專利3項，已授權(quán)實用新型專利4項，實審狀態(tài)發(fā)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(shù)的多參量狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)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(shù)據(jù)按照監(jiān)測的輸電線路運行工況要素 (導(dǎo)線溫度、導(dǎo)線振動、覆冰狀態(tài)、氣象環(huán)境、桿塔傾斜、絕緣子運行狀態(tài)等)傳輸?shù)较到y(tǒng)主站平臺。經(jīng)過一年多的運行，該系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，反饋實時性得到了昭通供電局的高度認可。該系統(tǒng)具有許多特點和優(yōu)點，如：整體安全性高 (其本身由絕緣介質(zhì)構(gòu)成，適用于易燃、易爆、絕緣場景)、無需供電、測量精確高、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強、化學(xué)性能穩(wěn)定、使用壽命長等。

項目在云南電網(wǎng)公司昭通供電局的應(yīng)用表明，該系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠，項目在云南電網(wǎng)公司昭通供電局開展了工程應(yīng)用，其監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠，在2014年至2015年冬季監(jiān)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(jiān)測應(yīng)用中的電源取能、系統(tǒng)通信缺陷、采樣率低、監(jiān)測終端可靠性低的問題，能夠有效地降低輸電線路監(jiān)測系統(tǒng)的運行維護成本，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

項目采用的光纖傳感技術(shù)提高了輸電線路狀態(tài)監(jiān)測的可靠性、準(zhǔn)確性和整體監(jiān)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(tài)監(jiān)測技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。