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線路故障定位精度精確到1米 輸電線路安全風(fēng)險防控更精準(zhǔn)高效
發(fā)布時間：2022-07-19 09:36 來源： 瀏覽人數(shù)：
能夠?qū)崟r監(jiān)測安全風(fēng)險、準(zhǔn)確定位故障點，河北雄安新區(qū)供電公司科技項目“基于多模物聯(lián)感知的輸電線路風(fēng)險防控技術(shù)及應(yīng)用”提高了輸電線路安全風(fēng)險監(jiān)測和防范能力，相關(guān)技術(shù)裝置已應(yīng)用于上千條輸電線路。
7月15日，河北雄安新區(qū)供電公司運維檢修中心專責(zé)葛召在該公司運維檢修中心監(jiān)控室，通過輸電線路風(fēng)險防控系統(tǒng)查看供區(qū)內(nèi)輸電線路的運行情況。在這個系統(tǒng)中，他可以看到30千米外輸電線路的監(jiān)測數(shù)據(jù)變化、輸電線路運行存在的風(fēng)險和故障類型。
4月，雄安新區(qū)供電公司科技項目“基于多模物聯(lián)感知的輸電線路風(fēng)險防控技術(shù)及應(yīng)用”獲得河北省科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎。項目應(yīng)用電力光纖復(fù)合架空地線（OPGW）和分布式光纖傳感裝置等，研發(fā)輸電線路風(fēng)險防控系統(tǒng)，提升了輸電線路安全風(fēng)險全方位實時監(jiān)測和防范能力，在經(jīng)濟性、適用性、自主性方面實現(xiàn)突破，進一步提高了輸電線路運行可靠性。
運用OPGW感知線路故障
輸電線路安全穩(wěn)定運行是保障電力可靠供應(yīng)的基礎(chǔ)。2016年，國網(wǎng)河北省電力有限公司組建技術(shù)團隊，開展輸電線路故障感知技術(shù)研究?！拜旊娋€路大多位于野外，雷擊、大風(fēng)、異物等容易引發(fā)輸電線路短路等突發(fā)故障。線路舞動、覆冰閃絡(luò)、導(dǎo)線劣化斷裂也可能引發(fā)故障?！表椖康谝煌瓿扇?、雄安新區(qū)供電公司規(guī)劃設(shè)計中心副主任鐘成介紹。
近年來，隨著電流傳感、5G、高清攝像等技術(shù)的應(yīng)用，輸電線路故障識別感知技術(shù)已經(jīng)得到一定程度的發(fā)展，但是故障定位的精準(zhǔn)度不夠高、故障數(shù)據(jù)傳輸速度不夠快。比如，輸電線路如果發(fā)生故障，電網(wǎng)運維人員能識別是哪一段線路，但線路故障定位精度可能達十幾米甚至幾十千米，需要檢修人員逐塔逐段檢查，影響了故障處理效率和客戶體驗。
以往的輸電線路預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)往往需要布設(shè)新的線路或者視頻監(jiān)測設(shè)備等，成本較高，系統(tǒng)建設(shè)時間較長，不利于快速、低成本推廣應(yīng)用。國網(wǎng)河北電力技術(shù)團隊把視線對準(zhǔn)了OPGW。
OPGW用于構(gòu)成輸電線路的光纖通信網(wǎng)，同時兼具地線的功能。它既能完成數(shù)據(jù)傳輸，又因其布置位置和輸電線路緊密相鄰，可以感知輸電線路的變化。
“這根光纜是我們開展一系列故障監(jiān)測、分析、判斷的基礎(chǔ)?！辩姵烧f，如雷擊、線路舞動、覆冰閃絡(luò)等會直接導(dǎo)致線路運行狀況發(fā)生變化，而這些變化會讓OPGW的應(yīng)力變大或減小。結(jié)合加裝的多參量分布式傳感裝置以及開發(fā)的后臺系統(tǒng)，OPGW的應(yīng)力變化傳輸?shù)胶笈_，就可以讓運維人員在后臺系統(tǒng)中看到線路出現(xiàn)故障的位置和風(fēng)險類型，并快速反應(yīng)，進一步縮短搶修時間，提高供電可靠性。
尋求廣域監(jiān)測靈敏度高的解決方案
在項目研發(fā)過程中，技術(shù)團隊成員發(fā)現(xiàn)，對于把OPGW的多參量感知技術(shù)與裝置作為“感知神經(jīng)”的輸電線路風(fēng)險防控技術(shù)來說，廣域監(jiān)測與高靈敏度是一對相互制約的技術(shù)難題。
也就是說，在投入成本一定的情況下，監(jiān)測范圍廣了，精度就會有所下降，反之亦然。如何在兩者間取舍？
技術(shù)團隊分成兩個小組，一個小組主要解決監(jiān)測范圍的問題，另一個小組則主要解決監(jiān)測靈敏度的問題。兩個小組不僅要定期將各自的研究成果進行比較，以確定哪一組的技術(shù)更為成熟、適應(yīng)性更強，還要測算經(jīng)濟成本，以便優(yōu)中選優(yōu)。
經(jīng)過努力，兩個小組分別研發(fā)了兩套監(jiān)測技術(shù)裝置。試驗使用過兩套監(jiān)測技術(shù)裝置后，技術(shù)團隊將兩個小組成果中成熟可靠、具有一定創(chuàng)新性的技術(shù)和設(shè)備整合應(yīng)用，解決了廣域監(jiān)測與高靈敏度之間的矛盾。
僅把這項技術(shù)應(yīng)用于某地區(qū)的輸電線路風(fēng)險防控并不難，但我國幅員遼闊、地形地貌多變、氣候條件復(fù)雜，讓這項技術(shù)能適用于全國大多數(shù)地區(qū)的輸電線路也是技術(shù)團隊需要解決的問題。
北方風(fēng)沙有什么影響，南方冬季潮濕覆冰又該如何處理，接地電流和放電間隔如何確定……鐘成說，他有半年時間是在外地調(diào)研?！爸挥蝎@得盡可能多的輸電線路故障方面的數(shù)據(jù)，多向各地技術(shù)科研人員取經(jīng)，才能確保這項技術(shù)在全國范圍內(nèi)推廣應(yīng)用?！辩姵烧f。結(jié)合前往多地的調(diào)研結(jié)果，團隊改進了輸電線路風(fēng)險防控系統(tǒng)，使系統(tǒng)適用性從河北擴展到全國。
線路故障定位精度精確到1米
6月23日上午，葛召通過輸電線路風(fēng)險防控系統(tǒng)收到了一條大風(fēng)天氣預(yù)警。預(yù)警顯示，當(dāng)天雄安新區(qū)很有可能出現(xiàn)大風(fēng)等強對流天氣，風(fēng)力最大可達8級以上。雄安新區(qū)供電公司專門安排員工巡查線路設(shè)備，對重點部位進行維護。當(dāng)天下午，大風(fēng)呼嘯而來，最大瞬時風(fēng)力達到11級，而在輸電線路風(fēng)險防控系統(tǒng)的幫助下，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)平穩(wěn)度過了這次大風(fēng)天氣。
“基于多模物聯(lián)感知的輸電線路風(fēng)險防控技術(shù)及應(yīng)用”基于OPGW的感知技術(shù)與裝置和后臺系統(tǒng)先進的數(shù)據(jù)融合方法、輸電線路事件定位方法，構(gòu)建起“前端秒級監(jiān)測、發(fā)現(xiàn)故障，后方系統(tǒng)精準(zhǔn)判斷、分析、定位故障”的輸電線路風(fēng)險防控體系，可將數(shù)百千米外輸電線路的故障、風(fēng)險數(shù)據(jù)在幾秒內(nèi)反饋到后臺，并完成相應(yīng)的故障、風(fēng)險類型識別。
當(dāng)前，該項目成果各項性能指標(biāo)均優(yōu)于國內(nèi)外同類技術(shù)，相關(guān)技術(shù)成本低至國外同類技術(shù)的三分之一。同時，3萬余套監(jiān)測技術(shù)裝置已在國家電網(wǎng)有限公司27家省級電力公司上千條輸電線路得到應(yīng)用，并推廣至其他行業(yè)，技術(shù)的適用性得到了進一步驗證。
根據(jù)技術(shù)團隊對該項目在各單位使用情況數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，項目成果應(yīng)用之后能夠減少人工巡檢次數(shù)，提高故障識別精度，在縮短故障搶修時間的同時降低人力運維成本。以國網(wǎng)河北電力供區(qū)的輸電線路為例，應(yīng)用該成果后，輸電線路故障識別準(zhǔn)確率從90%提升到99%，數(shù)據(jù)采集覆蓋率從80%提高到95%以上，故障定位精度則從10米精確到1米。
圍繞雄安新區(qū)地下電纜建設(shè)中遇到的防震、防水、通信覆蓋難等技術(shù)難題，技術(shù)團隊將對輸電線路風(fēng)險防控技術(shù)展開技術(shù)攻關(guān)和改進，提高地下電纜風(fēng)險防控水平和電網(wǎng)運行可靠率。
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