OPGW覆冰监测及直流融冰技术研究及应用.pdf

1、国网信通公司 王颖 2024年4月 成都OPGW覆冰监测与融冰技术研究及应用1OPGW覆冰及危害 OPGW兼具地线和通信功能，是电力通信系统的主要传输媒介和保障电网安全运行的重要基础设施。其悬挂高度高于导线，直径小于导线，正常运行时温度低于导线；同一覆冰天气下，OPGW结冰厚度大于导线。覆冰后OPGW弧垂增大、与导线间隙变小，易引发放电、断线、倒塔等事故，造成电力通信中断、电网停运等后果，严重威胁电网的安全运行。2OPGW覆冰严重影响电力的生产安全 近年来，极端覆冰天气多发。2023年迎峰度冬期间，我国经历了近年来最强雨雪冰冻灾害，OPGW光缆覆冰时间长、范围广，程度高。国网范围出现大范围覆冰

2、天气时间长达86天，覆冰范围涵盖14个省（市），山东、河南等不易覆冰省份均出现严重覆冰；OPGW覆冰程度高，超过覆冰设计值100%的约60条线路，涉及10个省份。覆冰导致的光缆中断、性能劣化等故障数明显上升，对电网安全稳定运行带来重大威胁。01020304050020406080100120湖北四川湖南河南重庆江西山西陕西山东浙江冀北安徽福建江苏2023-2024年冬季全网OPGW覆冰情况统计覆冰厚度小于100%线路覆冰厚度大于100%线路全国覆冰区域分布图目 录3OPGW覆冰监测技术研究4015 传统覆冰监测技术1.人工观冰2.图像视频3.拉力传感在覆冰区域电网线路下方设置模拟导线，观冰站(

3、哨)人员通过卡尺进行测量后上报覆冰数据。缺点：设置成本高、人工观测存在数据误差（20%-30%）、人身风险高。在电网杆塔上安装图像或视频监拍装置，通过平时与覆冰情况下拍照对比推算线路覆冰情况。缺点：供电通信不可靠、监拍功能不可靠（镜头易覆冰冻结、雾化）、运行维护成本高。线路绝缘子串与横梁之间安装拉力传感器，测量绝缘子串、导线拉力等，推算线路覆冰数据。缺点：技术复杂度高、安装实施难度大、供电通信不可靠、运行维护成本高。现场+“点”测的方式，实施成本高、受环境影响大6 基于分布式光纤传感的覆冰监测 基于光传感的覆冰监测技术利用光在光纤中传输的物理特性，利用检测装置接收到的光散射信号计算光纤的损耗、

4、振动、温度和应变等，推算出光缆覆冰情况和线路导线的等值覆盖情况。1.监测区域由“点”到“线”。可得整条线路覆冰数据，依托随线架设的光缆进行长距离“线”的区域监测，监测区域有效扩展。2.供电通信可靠性高。传感检测设备安装于变电站内，可依托通信网实时可靠回传。3.应用实施难度低。直接利用通信光缆，设备室内安装维护，有效降低建设和运维实施难度。7 基于光传感的覆冰监测技术原理背向散射光入射光瑞利散射布里渊散射布里渊散射拉曼散射拉曼散射温度温度应变温度应变斯托克斯光反斯托克斯光振动ROTDROTDRBOTDROTDR利用的光信号在光纤中的拉曼散射原理、布里渊散射原理和瑞利散射原理。8 基于光传感的覆冰

5、监测技术原理拉曼散射-测温三种光传感覆冰监测技术对比表对比项拉曼散射布里渊散射瑞利散射监测参量温度温度、应力振动监测距离30km80km120km覆冰厚度测算能力不具备具备具备覆冰厚度测算误差/大小l 检测范围检测距离受限（最长30km）l 单一温度特性无法对线路覆冰厚度进行估算。多用于地下电缆通道的火灾监测。布里渊散射-测温、测应变瑞利散射-测振动l 覆冰初中期拉力较小不足以耗尽光纤余长，无法及时有效监测覆冰厚度；l 应变和温度解耦分析覆冰等值厚度复杂度较高。l 瑞利散射信号相位与传输介质振动频率相关；l 可利用覆冰前后通信光缆的固有振动频率发生变化，计算线路等值覆冰厚度。9 基于光纤瑞利散

6、射的覆冰监测原理OTDR：当光纤发生振动时，会引起光纤长度、折射率、纤芯直径的变化，光纤返回的瑞利散射光相位同步发生变化，进而导致散射光的强度和频率发生变化。l 将通信光缆等效于单摆，根据覆冰前后通信光缆的固有振动频率变化，推算单摆摆长变化，计算线路等值覆冰厚度。l 冰、风以及线路下方车辆活动均可导致线路产生振动，覆冰振动影响为持续型低频信号，风、线路下方车辆活动等为突发型高频信号，通过信号过滤、数据排噪排除影响。10 基于光纤瑞利散射的覆冰监测原理光纤受到振动光纤微结构、折射率变化相位变化振动强度变化振动频率变化分布式光纤振动传感(DVS)分布式光纤声波传感(DAS)通过振动幅度来检测振动，