【国家电网_王颖_】2024年OPGW覆冰监测及直流融冰技术应用报告_44页_4mb

OPGW覆冰监测与融冰技术研究及应用总结

核心内容

OPGW（光纤复合架空地线）兼具地线和通信功能，是电力通信系统的重要传输媒介和电网安全运行的关键基础设施。OPGW因悬挂高度高于导线、直径小于导线、温度低于导线，在相同覆冰天气下结冰厚度更大，容易引发放电、断线、倒塔等事故，严重威胁电网安全和通信稳定。

主要观点

1. OPGW覆冰监测技术的重要性：OPGW覆冰监测对电网安全运行具有重要意义，尤其是在极端天气频发的背景下，其监测能力的提升成为保障电力通信系统稳定运行的关键。
2. 传统覆冰监测技术的局限性：传统方式如人工观冰、图像视频、拉力传感存在成本高、受环境影响大、数据误差高、运行维护复杂等问题。
3. 基于分布式光纤传感的覆冰监测技术优势：该技术能够实现整条线路覆冰监测，具备高供电通信可靠性、低实施难度、高定位精度、趋势判断能力等特点，是未来覆冰监测的重要发展方向。

关键信息

一、OPGW覆冰监测关键技术

1. 传统监测方式

• 人工观冰：设置模拟导线，人工测量，成本高，误差大，存在人身风险。
• 图像视频监测：依赖监控装置，易受环境干扰，维护成本高。
• 拉力传感：测量拉力推算覆冰，技术复杂，实施难度大。

2. 基于分布式光纤传感的覆冰监测

• 监测区域：从“点”扩展到“线”，实现整条线路覆冰数据采集。
• 监测参量：基于拉曼、布里渊、瑞利散射原理，可测温度、应变、振动等。
• 覆冰厚度测算：布里渊和瑞利散射技术具备测算能力，但误差较大。
• 监测能力：
  • 覆冰有无判断：准确率可达90%以上。
  • 监测距离：主流设备可达80-120km。
  • 判断时长：小于30分钟，支持小时级上报。
  • 定位精度：达到线路单档级。
  • 趋势判断：精度可达0.5mm级。
  • 厚度判断：尚无可靠方法验证，需历史数据辅助。

二、OPGW直流融冰关键技术

1. 融冰接线方式

• 导线停运融冰：通过停运主体线路，利用地线进行融冰，已在南方电网广泛应用。
• 导线不停运融冰：无需停运线路，但需关注感应电压及脱冰跳跃导致的闪络问题，目前在国网公司得到实践。

2. OPGW绝缘化改造

• 绝缘方式：采用融冰段绝缘、多点接地方式。
• 绝缘接头盒：实现光纤可靠接续、电气可靠断开，是绝缘化改造关键。
• 绝缘设计原则：参考《重覆冰架空输电线路设计技术规程》和《直流融冰系统设计技术规则》，确保绝缘强度与线路条件匹配。
• 施工及运维要求：需同步进行绝缘改造和接头盒安装，确保作业安全。

3. 融冰温升控制

• 温度特性：OPGW光单元的温度上限为80°C，表面最高温度应控制在30°C以下。
• 温差分析：OPGW内外温差一般不超过50°C，沿线温差不一致，需重点监控关键部位。
• 温度监控：建议采用分布式光纤测温技术，对余缆架、并沟线夹等重点部位进行实时监测。

4. 通信需求要点

• 绝缘改造：需采用光电分离接续盒，确保绝缘强度不低于线路要求。
• 温度控制：需结合通信技术需求，控制融冰过程中光纤温度在80°C以内。
• 性能监测：融冰前后需测试光纤衰耗，使用温度、应力传感器及分布式测温技术进行实时监控。

三、总结与展望

1. 监测技术现状

• 光纤传感技术已具备实用化能力，具备全线监测、快速判断、高精度定位等优势。
• 仍需进一步优化厚度判断精度，提升数据准确性。

2. 融冰技术建议

• 加强覆冰监测手段建设：推广基于光传感的覆冰监测技术。
• 扎实开展直流融冰工作：明确通信保障技术需求，推动实施，持续开展技术研究。
• 提升技术保障能力：包括绝缘设计、温度分析、分布式传感技术应用等。

下一步建议

1. 加强电力架空光缆覆冰手段建设

   • 将基于光传感的覆冰监测技术作为未来监测能力提升的主要方向。

2. 扎实开展OPGW直流融冰相关工作

   • 明确通信需求，包括绝缘改造、温度控制及性能监控。
   • 推动OPGW直流融冰实施，选取试点线路进行实践。
   • 持续开展OPGW直流融冰技术研究，提升绝缘设计、温度分析及传感技术应用能力。

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