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线路故障定位精度精确到1米 输电线路安全风险防控更精...

发布时间:2022-07-19 09:36  来源:  浏览人数:

         能够实时监测安全风险、准确定位故障点,河北雄安新区供电公司科技项目“基于多模物联感知的输电线路风险防控技术及应用”提高了输电线路安全风险监测和防范能力,相关技术装置已应用于上千条输电线路。

7月15日,河北雄安新区供电公司运维检修中心专责葛召在该公司运维检修中心监控室,通过输电线路风险防控系统查看供区内输电线路的运行情况。在这个系统中,他可以看到30千米外输电线路的监测数据变化、输电线路运行存在的风险和故障类型。

4月,雄安新区供电公司科技项目“基于多模物联感知的输电线路风险防控技术及应用”获得河北省科学技术进步奖二等奖。项目应用电力光纤复合架空地线(OPGW)和分布式光纤传感装置等,研发输电线路风险防控系统,提升了输电线路安全风险全方位实时监测和防范能力,在经济性、适用性、自主性方面实现突破,进一步提高了输电线路运行可靠性。

运用OPGW感知线路故障

输电线路安全稳定运行是保障电力可靠供应的基础。2016年,国网河北省电力有限公司组建技术团队,开展输电线路故障感知技术研究。“输电线路大多位于野外,雷击、大风、异物等容易引发输电线路短路等突发故障。线路舞动、覆冰闪络、导线劣化断裂也可能引发故障。”项目第一完成人、雄安新区供电公司规划设计中心副主任钟成介绍。

近年来,随着电流传感、5G、高清摄像等技术的应用,输电线路故障识别感知技术已经得到一定程度的发展,但是故障定位的精准度不够高、故障数据传输速度不够快。比如,输电线路如果发生故障,电网运维人员能识别是哪一段线路,但线路故障定位精度可能达十几米甚至几十千米,需要检修人员逐塔逐段检查,影响了故障处理效率和客户体验。

以往的输电线路预警监测系统往往需要布设新的线路或者视频监测设备等,成本较高,系统建设时间较长,不利于快速、低成本推广应用。国网河北电力技术团队把视线对准了OPGW。

OPGW用于构成输电线路的光纤通信网,同时兼具地线的功能。它既能完成数据传输,又因其布置位置和输电线路紧密相邻,可以感知输电线路的变化。

“这根光缆是我们开展一系列故障监测、分析、判断的基础。”钟成说,如雷击、线路舞动、覆冰闪络等会直接导致线路运行状况发生变化,而这些变化会让OPGW的应力变大或减小。结合加装的多参量分布式传感装置以及开发的后台系统,OPGW的应力变化传输到后台,就可以让运维人员在后台系统中看到线路出现故障的位置和风险类型,并快速反应,进一步缩短抢修时间,提高供电可靠性。

寻求广域监测灵敏度高的解决方案

在项目研发过程中,技术团队成员发现,对于把OPGW的多参量感知技术与装置作为“感知神经”的输电线路风险防控技术来说,广域监测与高灵敏度是一对相互制约的技术难题。

也就是说,在投入成本一定的情况下,监测范围广了,精度就会有所下降,反之亦然。如何在两者间取舍?

技术团队分成两个小组,一个小组主要解决监测范围的问题,另一个小组则主要解决监测灵敏度的问题。两个小组不仅要定期将各自的研究成果进行比较,以确定哪一组的技术更为成熟、适应性更强,还要测算经济成本,以便优中选优。

经过努力,两个小组分别研发了两套监测技术装置。试验使用过两套监测技术装置后,技术团队将两个小组成果中成熟可靠、具有一定创新性的技术和设备整合应用,解决了广域监测与高灵敏度之间的矛盾。

仅把这项技术应用于某地区的输电线路风险防控并不难,但我国幅员辽阔、地形地貌多变、气候条件复杂,让这项技术能适用于全国大多数地区的输电线路也是技术团队需要解决的问题。

北方风沙有什么影响,南方冬季潮湿覆冰又该如何处理,接地电流和放电间隔如何确定……钟成说,他有半年时间是在外地调研。“只有获得尽可能多的输电线路故障方面的数据,多向各地技术科研人员取经,才能确保这项技术在全国范围内推广应用。”钟成说。结合前往多地的调研结果,团队改进了输电线路风险防控系统,使系统适用性从河北扩展到全国。

线路故障定位精度精确到1米

6月23日上午,葛召通过输电线路风险防控系统收到了一条大风天气预警。预警显示,当天雄安新区很有可能出现大风等强对流天气,风力最大可达8级以上。雄安新区供电公司专门安排员工巡查线路设备,对重点部位进行维护。当天下午,大风呼啸而来,最大瞬时风力达到11级,而在输电线路风险防控系统的帮助下,当地电网平稳度过了这次大风天气。

“基于多模物联感知的输电线路风险防控技术及应用”基于OPGW的感知技术与装置和后台系统先进的数据融合方法、输电线路事件定位方法,构建起“前端秒级监测、发现故障,后方系统精准判断、分析、定位故障”的输电线路风险防控体系,可将数百千米外输电线路的故障、风险数据在几秒内反馈到后台,并完成相应的故障、风险类型识别。

当前,该项目成果各项性能指标均优于国内外同类技术,相关技术成本低至国外同类技术的三分之一。同时,3万余套监测技术装置已在国家电网有限公司27家省级电力公司上千条输电线路得到应用,并推广至其他行业,技术的适用性得到了进一步验证。

根据技术团队对该项目在各单位使用情况数据的统计,项目成果应用之后能够减少人工巡检次数,提高故障识别精度,在缩短故障抢修时间的同时降低人力运维成本。以国网河北电力供区的输电线路为例,应用该成果后,输电线路故障识别准确率从90%提升到99%,数据采集覆盖率从80%提高到95%以上,故障定位精度则从10米精确到1米。

围绕雄安新区地下电缆建设中遇到的防震、防水、通信覆盖难等技术难题,技术团队将对输电线路风险防控技术展开技术攻关和改进,提高地下电缆风险防控水平和电网运行可靠率。


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