架空輸電線路作為長距離輸電設備的重要組成部分,常常受到覆冰及舞動的威脅。覆冰和舞動會導致設備發生故障,造成巨大的經濟損失。因此,非常有必要對架空輸電線進行實時監測,以防止故障的發生。由于光電復合電纜(例如,optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)被廣泛使用,因此可以將分布式光纖傳感器(distributed optical fiber sensor,DOFS)引入傳輸線狀態監控中。我司通過與南京大學智能光感知與調控技術教育部重點實驗室、內蒙古電力勘測設計院有限責任公司等合作單位近5年時間的合作,開展了一系列針對架空輸電線路覆冰監測的研究。針對傳統DOFS解決方法的局限性,在積累和分析了大量的現場實測數據后另辟蹊徑,于近期提出了一種基于相敏光時域反射儀(phase sensitive optical time domain reflectometry,Φ-OTDR)的輸電線路狀態在線監測方案,并通過實驗證明了該方案的有效性。利用該方法獲得的架空線弧垂的估計誤差在厘米范圍內小于5.8%,覆冰厚度的估計誤差在亞毫米范圍內不超過10.84%,這為傳輸線狀態提供了準確的描述,并為早期預警提供了有力的支持。
相關測量原理與結果以“Phi-OTDR Based On-Line Monitoring of Overhead Power Transmission Line”為題,已發表在國際知名光學期刊Journal of Lightwave Technology上(VOL.39, NO.15, 2021),在國際上首次揭示了線纜固有諧振頻率與覆冰厚度間的單調映射關系,并指出該技術所能夠檢測到的最小覆冰厚度為亞毫米級別。該解決方案適合長跨度高壓輸電線路覆冰狀態在線監測應用,特別是線路抗覆冰設計冗余度較低的場合。通過在覆冰災害發生的早期進行預警,為運維人員提供告警、智能分析和輔助決策支持,有效縮短災害應急處置的反應時間。
