覆冰监测

覆冰监测系统数据传输应用，输电线路覆冰监测传输专用4G模块，具备高速稳定传输同时，还能通过北斗定位，确保用户掌握凌动灾情的同时，清晰了解设备所处位置，并可通过APP推送到现场除冰人员手机，确保发现早，定位快，及时处理。

该成果彻底解决了输电线路长期无法全线路实时在线覆冰监测的问题，并实现了监测范围由点到面的突破。提出了基于光纤传感的分布式覆冰监测技术，利用电力通信光缆内部一芯冗余光纤做传感器，解析装置安装在变电站内，有效规避传统技术“电源、通信、环境”问题，实现了全线路覆冰监测，且装置安装无需登杆或停电。提出了多路复用技术，使用一台解析装置同时监测多条线路的覆冰状态，实现监测装置利用效率最大化。搭建了北京电网覆冰监测系统，实时获取电网覆冰监测数据，在北京电网尚属首次。该成果获得奖励情况该项目成果获得国网北京市电力公司2016年科技进步二等奖。

光纤复合架空地线（Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire，OPGW）是保障电网安全运行与电力可靠应用的重要基础设施。同一覆冰天气条件下，OPGW覆冰程度通常大于导线，易引发放电、断线、倒塔等事故，利用新技术、新手段开展覆冰监测和线路融冰势在必行。本报告介绍了基于分布式光纤传感技术的覆冰监测、OPGW直流融冰技术的发展及应用情况，最后针对上述技术的应用前景和发展趋势进行了展望。

本视频介绍了分布式光纤覆冰监测技术研发的项目背景、基本原理、国网北京市电力科学研究院针对该项目的内容以及最终实施效果。

在覆冰条件的气象因素下，输电导线随时间累积形成的覆冰厚度、形状和分布变化，影响着电网系统的安全运行。按预测模型从覆冰生长到导线除冰各阶段存在的关联分析，讨论了各模型的优势差异以及相互存在组合的可能性。覆冰全周期存在着由微观到宏观的变化，影响着导线覆冰的生长进程。预测模型可按全周期组合，首先，对初始数据的降噪可解决数据发散，用主成分分析法的降维可提高预测精度。其次，模型中的支持向量机、混合的群智能优化算法、遗传算法组合等工具乃至交叉方式，都着力于覆冰过程的辨识与建模。再次，将热力融冰技术的负荷交流或涡流自热环应用在除冰阶段，使覆冰监测形成了动态闭环系统。最后，结合分析对输电线路覆冰预测的研究方向做了展望。

近年来，架空输电线路覆冰造成导线断线、杆塔倒塌、绝缘子闪络等事故时有发生，给社会造成了巨大的经济 损失。针对2015年北京地区输电线路覆冰导致的线路跳闸故障，北京电网开展了基于光纤传感的分布式覆冰监测技术研 究与应用工作，并于2016年1月安装了两套分布式光纤覆冰监测系统，实现了110kV聂康线、220kV京聂线、220kV高泉线 和500kV昌海线的覆冰状态在线监测。该系统解决了北京地区主要易覆冰区域线路覆冰监测问题，并有效监测到2016年2 月、11月两次输电线路覆冰现象。经过现场勘查，系统所反映的覆冰过程、发展趋势、覆冰厚度与人工观冰、现场实际 勘查情况相符，验证了系统运行的有效性与准确性。分布式光纤覆冰监测系统在北京电网冰雪天气应急工作中发挥出积 极作用，为保障北京市输电线路安全运行、提高运维单位抗冰能力提供强有力的保障，大幅提高了输电线路覆冰状态监 测水平。

贵州电网2008年冰灾后在全省陆续安装数百套输电线路覆冰监测装置，目前覆冰监测装置都采用太阳能板结合蓄电池的供电模式，通过十余年运行经验发现该供电模式存在较大的问题，特别是在冬季覆冰期监测设备经常出现因供电不足而失效，并且需要人工到现场维护才能恢复的情况。造成该间题的原因主要有两点：太阳能板被冰雪覆盖造成能量输入严重不足。在冰冻气候条件下太阳能板会被覆盖较厚的冰层，使其长时间无法为监测系统提供充足的能量。由于长期输入能量不足造成电源管理系统失效、影响使用寿命。监测设备的电源管理系统由内部储能蓄电池供电。作为后备电源的蓄电池在长期得不到外部能量补充时会造成蓄电池能量过放，当其输出电压低于充电控制器的启动电压后整个电源系统就会出现崩溃。即使之后太阳能板恢复正常功率输出电源系统也不能恢复正常。 事实上，目前输电类在线监测设备电源受行业水平限制，大部分采用与覆冰装置相同的供电方案，由于覆冰或长期积污会导致太阳能发电效率较低，以上问题也是输电类在线监测设备遇到的共性问题。 针对以上间题，急需为覆冰监测装置找到一种成本相对低廉、不受外界气候环境影响、具有持续供电能力的取电装置。

架空输电线路的状态监测与评估管理是智能电网组成的重要部分,通过引入物联网技术,有助于提升架空输电线路监测诊断、运行管理的水平,推进智能电网建设。本文针对现有的输电线路监测系统不具备智能对话功能,形成信息孤岛的实际问题,采用无线自组织传感网络、光纤复合架空地线、GPRS构建高压输电线路物联网监控方法，研究了各层网络的功能、提出了一种基于物联网的输电线路智能监测系统。综合现有输电线路智能监测系统中的温度监测、覆冰监测、振动监测、气象监测等辅助监测系统,凭借物联网的优势，并采用示范工程验证了偏远区域、极端气候等各环境条件下在线监测数据传递实时性和可靠性的要求。

国网新疆电科院30日对外称，该院成功应用光纤传感技术实现对一处输电线路的覆冰监测，累计发现线路覆冰期三次，覆冰厚度超设计值一次，覆冰情况已及时反馈至线路运维单位，有效降低了线路运行风险。

持续雨雪冰冻天气时输电线路严重覆冰并产生重力过荷载，导致电网发生倒塔断线、冰闪跳闸、导线舞动、设备损坏、电网解列、大面积停电等冰灾事故，针对这一问题分析了研究覆冰监测技术的必要性，介绍了输电线路覆冰在线监测系统的结构和原理，综述了国内外现有的覆冰在线监测技术的原理及其存在的问题，总结了覆冰在线监测领域出现的新技术和研究热点。最后指出，进一步优化称重法和导线倾角法计算模型、改进间接测量方法、光纤传感技术的应用是这一领域未来的研究方向。