智能输电线路分布式光纤在线监测解决方案

智能输电线路分布式光纤在线监测

解决方案

宁波诺驰光电科技发展有限公司

2012年11月

目 录

一、背景介绍................................................................................................................1

二、测量需求和技术发展............................................................................................1

三、输电线路智能安全监测系统................................................................................3

（一）海底光电复合缆分布式在线监测系统.....................................................4

（二）架空输电线路OPGW/OPPC分布式在线监测系统..................................4

（三）输电线路杆塔健康状态在线监测系统.....................................................5

（四）高压输电线缆分布式温度在线监测系统.................................................6

（五）其他解决方案.............................................................................................7

四、总结........................................................................................................................7

智能输电线路分布式光纤在线监测解决方案

一、背景介绍

进入21世纪，节能减排、绿色能源、可持续发展成为各国关注的焦点。可再生能源逐步替代化石能源，建造能源使用的创新体系，以信息技术改造现有的能源使用体系，提供更稳定可靠的能源供应，并最大限度地开发电网体系的能源效率，这是全球广泛开展的智能电网的发展趋势。

2009年5月，国家电网公司首次向社会公布了“智能电网”的发展规划。根据规划，智能电网在中国的发展将分三个阶段逐步推进，到2020年全面建成统一的“坚强智能电网”。中国经济发展状况和能源集中分布特点决定了：中国的智能电网首先必须是一个“坚强”的电网，能够实现能源资源的大范围优化配置，保障安全可靠的电力供应。

输电线路是电力系统的主干网络，建立一个“坚强”的智能电网，保证安全可靠的电力供应，输电线路的安全运行是关键环节。统一的“坚强”智能电网离不开“坚强”且“智能”的输电线路，尤其是特高压输变电线路。如何保障输电线路特别是特高压输变电线路的可靠运行，是中国智能电网建设必须面对的挑战。

近年来，气候变化和自然灾害尤其是冰雪灾害对电力系统输电线路的安全可靠运行形成了危害，并造成重大经济损失，对国民经济的发展影响极大，比如2008年南方冰雪灾害持续一个月，输电线路覆冰、断线倒塔，造成电力、交通大面积中断，因灾死亡100余人，直接经济损失1000多亿元。

相关的研究表明，输电线路在线监测系统是保障电网可靠运行的重要手段。智能输电线路分布在线监测系统是智能电网输电环节的重要组成部分，可实时监测线路运行状态，为潜在运行风险提供预警，并精确定位隐患位置，是实现输电线路状态运行、检修管理、智能调度、提升生产运行管理精益水平的重要技术手段。

二、测量需求和技术发展

输电线路是电力输送的纽带，输电线路广泛分布在平原及高山峻岭，直接暴露于风雪雨露等自然环境之中，在电、热、机械等长期负荷作用下会引起老化、磨损，导致性能逐步下 1

降，可靠性降低，进而危及电网安全运行。同时，输电线路杆塔还受到洪水、滑坡等自然灾害的损害，运行环境相当恶劣。此外，输电线路具有分散性大、距离长、范围广、温度/湿度变化范围大、难以巡视及维护等特点，因此对输电线路本体及周边环境进行在线监测成为一项迫切工作。

近年来，输电线路状态监测从最初的人工巡视和定期检修向实时化、自动化、智能化方向快速发展，重要杆塔配备了视频图像监测设备，部分线路安装了导线张力、温度、振动等电学类传感器。此类传感器为点式测量，难以获取线路分布信息，故障判断不准确，并且存在易受电磁干扰、安装维护困难、传感器运行需要本地供电等问题，无法满足智能电网对电力输电线路故障综合监测的迫切重大需求。

光纤传感技术是以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测信号的新型传感技术，是近年来国际上发展最快的高科技应用技术之一，属物联网的基础传感技术之一。经过30多年的发展，光纤传感技术大致经历三个阶段，如下图所示。其中拉曼传感技术DTS和布里渊传感技术BOTDA/R均属于连续分布光纤传感技术。

光纤传感技术发展趋势

和传统点式传感技术相比，分布式光纤传感技术充分利用了光纤一维空间连续分布的特点，可以准确的测出光纤沿线上任一点被测量场在时间和空间上的分布信息，具有如下技术优势：

9 连续分布式测量，无测量盲区

9 光纤元件既是探测元件又是传输介质，成本低、安装简单

9 抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全

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9 测量灵敏度高

9 现场无需供电

宁波诺驰光电科技发展有限公司是以先进光纤传感及光电测量为核心，进行研发、制造、销售的高科技公司。公司拥有一支资深的研发团队，是国内唯一开发布里渊光纤传感器BOTDA的企业，已申请国家专利20余项，已授权发明专利3项、实用新型6项，获软件著作权和软件产品登记各4项。2011年9月，公司创建成立企业院士工作站，引进两位院士及其创新团队，为公司提供强大的技术支撑。针对我国智能电网发展需求，依托自主创新，诺驰光电为国家智能电网提供电网设备在线监测的全面、先进的解决方案：

?? 海底光电复合缆分布式在线监测系统

?? 架空输电线路OPGW/OPPC分布式在线监测系统

?? 输电线路杆塔健康状态在线监测系统

?? 高压输电线缆分布式在线监测系统

此外，诺驰光电针对中国智能电网建设需要，正在积极开发新一代光纤电流互感器（数字变电站）、架空输电线路微风振在线监测系统等产品。这些产品都将为中国“坚强”的智能电网安全运行提供有力的保障。

三、智能输电线路分布式在线监测系统

智能化电力传输网络是智能电网的核心组成部分，是国民经济的“生命线”。统一的“坚强”智能电网离不开“坚强”且“智能”的输电线路。中国地域辽阔，地理环境复杂，输电线路可能遇到各种风险因素，比如架空导线的风偏、舞动、覆冰、电力电缆过热等问题。为了构建“坚强”的输电线路，必须对关键输电线路进行在线监测。

传统的输电线路在线监测技术主要采用点式的电子传感器。电子传感器存在抗电磁干扰能力差、寿命短、故障率等问题，不能很好地满足“坚强”智能电网的需要。分布式光纤传感器直接采用光纤作为传感元件，具有连续分布式测量、测量信息丰富、抗电磁干扰、现场无需供电、寿命长等优点，是适应智能电网发展的新一代传感技术。

诺驰光电基于先进的分布式光纤传感技术，结合自身在光电测量领域积累的深厚技术底蕴，开发出了全新的智能输电线路安全监测解决方案，可以实现对海底、架空输电线路以及地下隧道电力电缆进行全方位多参数在线监测。

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