《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》

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该项目属于光纤传感技术在输电线路结构状态监测与分析领域的研究与应用。针对输电线路特殊运行环境,采用光纤传感技术,构建了塔体状态、导线状态和气象环境的多参量状态监测系统。解决传统监测系统中存在的三大问题:光纤传感器不需电源,克服了常规监测终端取能困难的问题;利用OPGW构建了光纤传输通道,克服了传统监测系统通信带宽低、传输稳定性差的问题;研制了多种光纤传感器和安装金具,克服了机电式传感器在恶劣环境下的抗干扰能力差、可靠性低、运行寿命短等缺陷。针对输电线路的特殊工况凝炼出7种反映结构状态的特征参量,研制出相关的14种光纤传感器和21种安装金具,对传感器的传感特性、光学性能、环境适应性等进行了检测和标定;完成了系统的设计、施工、调试、运维等工作,编制了施工工艺规范和运维技术规范,建设了输电线路多参量的光纤传感监测系统;利用光纤传感器和光纤传输通道,实现了输电线路状态数据的实时高速采集,完成了导线微风振动、大风舞动、脱冰跳动等动态过程的监测和分析。主要创新点如下:基于光纤光栅传感技术,开发了针对输电线路的塔线结构、塔基与环境等特征参量进行监测的14类光纤传感器,包括:环境检测、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。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。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,可对输电线路的脱冰跳动、微风振动、线路舞动等进行监测。编制了输电线路光纤传感器施工工艺规范和运行维护方法,为光纤传感系统的推广应用奠定了基础。该项目申报专利7项,已授权发明专利2项,已授权实用新型专利5项;已见刊或录用论文15篇,其中EI检索论文9篇,中文核心期刊4篇。项目成果在云南电网公司昭通供电局开展了工程应用,经过两年多的运行,系统稳定可靠、数据准确,监测到的覆冰过程为防冰抗冰工作提供了有效的决策支持。项目成果解决了制约输电线路状态监测应用中的电源取能困难、通信通道不可靠、数据采集率低、监测终端可靠性低等问题,为电力设备的监测和智能化提供了一种新的技术和发展方向,有利于提升输电线路运行水平,降低运行维护成本。项目成果具有显著的经济效益和社会效益,具有良好的推广应用前景。

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