周恺2018年11月-全国输配电技术协作网首页.PDFVIP

分布式光纤覆冰监测技术 在北京电网中的应用 国网北京电科院，周恺 2018年11月， 广州 - 1 - 主要汇报内容 一 项目背景 二 基本原理 三 项目内容 四 实施效果 五 总结 - 2 - 一、项目背景 北京电网承担着保障党和国家首脑机关 及首都各类重大政治、文化交流活动安全可 靠性供电的重要使命。近年来，极端天气导 致北京电网覆冰故障频发，成为威胁电网安 全的突出问题。 2015年11月 ，北京地区出现历史罕见的 雨雪冰冻恶劣天气 ，受此影响 ，多条线路因 导地线严重覆冰引发线路跳闸 ，部分线路覆 冰程度远超设计水平。昌海、京聂、高泉、 聂康线等严重覆冰故障 ，部分线路发生地线 断线 ，北京电网防覆冰工作形势严峻 ，刻不 容缓。 - 3 - 一、项目背景 1、防冰工作基础薄弱： 线路设防低：线路多为无覆冰设计； 运维经验不足：冰在哪 ？多严重 ？运维抢修力量布置 ？ 2 、传统覆冰监测存在局限性： 存在室外环境恶劣、设备老化、蓄电池寿命较短、通信信号易受干扰、安装 耗费人力、监测面较窄等问题。监测有效性、可靠性、安全性较低。 仅仅依靠传统的覆冰监测方法已不能满足电网安全运行的需要，因此需要探 索一种覆冰监测的新方法，指导电网覆冰实时监测、运维抢修等诸多工作。 基于此，北京公司开展了基于分布式光纤覆冰监测技术的研究与应用工作。 二、基本原理 1、项目原理 通过安装在变电站内的监测主机发射脉冲激光进入OPGW 的一芯冗余光纤中 ，依据不同覆冰状态下OPGW 中光纤内部的脉冲激光的散射光特征变化，利用监 测主机解析散射光特征得到OPGW 的应力和振动状态，通过信号解调和高精度算 法识别线路覆冰区段并给出导地线实时等值覆冰厚度。 OPGW覆冰，引起其内部光 纤的应变ε和温度T 变化，其变 化量可通过监测光纤反向散射光 频移f 解耦求得。 - 5 - 二、基本原理 光纤的布里渊频移与光纤应变和温 度线性关系 OPGW缆线所受应力 大小关系 采用架空线状态方程描述当外界 环境发生变化后，架空线的水平 应力、比载等参数的变化情况 OPGW覆冰后的比载 光OPGW的覆冰前和覆冰后的比 载与OPGW单位长度质量关系 覆冰后OPGW单位长度质量 覆冰后的等值覆冰厚度 - 6 - 二、基本原理 与传统监测方式相比，输电线路分布式覆冰监测技术在监测范围、设备稳定性和安装 维护、抗电磁干扰和信息安全等方面具有显著优势。 监测范围 •可实现对整条线路逐档距的覆冰状态监测，利用复用技术还可实现对多条线路覆冰状态的实时监测； 设备稳定性 •监测主机安装在变电站内，运行环境良好，设备稳定性高；