基于OPGW光纤应变解析的矿区输电线路灾害监测系统

为解决复杂天气状况对矿区输电线路造成的外破灾害,基于OPGW光纤应变解析构建监控系统。利用被动式红外探测器组成环境监控模块,在矿区输电线路内部安装视频监控设备为球型摄像机,实现360°全视角监控,由ARM和DSP组成中央处理模块,与数据库信息进行匹配,实现数据分析。应用OPGW光纤应变解析技术分析光纤通信信号,确定输电线路受灾位置,并监测线路周围的移动目标、树木以及山火,在发现问题时,及时发出警报。实验结果表明,OPGW光纤应变解析技术得到的应变系数与原始数据基本吻合,能够很好地监测出被外破灾害影响的矿区输电线路。

瑞利散射信号的远距离OPGW光缆断纤定位研究

光纤复合架空地线(OPGW)容易因雷击、覆冰、烧损、断股而形成断纤故障,导致骨干电源与调度通信中断,威胁电力系统用电安全。随着光纤应用领域的逐渐扩大,大范围的断纤故障检测成为难题。提出基于广域测量的远距离OPGW光缆断纤定位方法。在瑞利散射原理的基础上,采集入射光子进入OPGW光缆核心结构时反射的瑞利散射信号。利用信号波形特征保留度最高的快速傅里叶变换,以消除瑞利散射信号噪声。通过相位调制器拟合瑞利散射信号在三维视角下的幅值波动情况,识别信号幅值大幅跌落的OPGW光缆断纤位置。利用幅值大幅变化的瑞利散射信号特征可以远距离捕获的特点,实现远距离OPGW光缆断纤定位。试验结果表明,所提方法定位距离远、精度高、效率高。通过所提方法的应用,可以及时准确地定位OPGW光缆中的断纤位置,帮助维护人员快速响应和处理故障,从而最大限度减少因断纤故障而造成电力系统中断的时间,提高电力系统的可靠性和稳定性。

基于OPGW光纤应变解析的输电线路外破灾害监测系统

为准确定义输电线路外破灾害的表现强度,实现对电网灾害行为的实时监测,设计基于OPGW光纤应变解析的输电线路外破灾害监测系统。处理暂存于存储器元件中的电量传输信号,调制参数,确定输电线路外破灾害表现强度,整合相关数据信息参量,建立完整的OPGW光纤应变解析表达式,设计输电线路外破灾害监测系统。实验结果表明,在OPGW光纤应变解析算法的作用下,输电线路外破灾害的表现强度准确定义能力明显提升,更符合实时监测电网灾害行为的实际应用需求。

智慧输电线路多业务共享OPGW接续技术及工程应用

随着智慧输电线路加快建设及新通信业务不断出现,如何构建安全可靠的信息通道成为亟待解决的重大问题。文章结合大芯数OPGW工程应用,提出多业务共享OPGW光纤接续点选择模型及算法,满足新业务装置对搭挂输电铁塔高度的特殊要求;研究直线塔改造为接续点的方法,满足搭挂光纤接头盒技术要求;研发分层结构可插拔光纤接头盒,实现多业务共享OPGW。研究成果在实际工程中成功应用,有效解决了OPGW投入运行后的接入难题和供需矛盾,为智慧输电线路等新业务近距离提供了安全可靠优质光纤通道,全面推广应用前景广阔,经济和社会效益显著。

330 kV输电线路改造工程OPGW通信过渡方案典型案例分析

电网建设过程中,经常会遇到对已运行330 kV线路上的光纤复合架空地线(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire,OPGW)开断、更换原有普通地线线为OPGW光缆等情况。由于系统短路电流不满足要求,需要将原有小截面的OPGW光缆更换为大截面的OPGW光缆,从而造成原有OPGW光缆上承载的继电保护、调度自动化、电能计量以及监控等重要业务中断,影响电网的安全和可靠运行。因此,在输电线路改造期间,需要重点分析研究OPGW光缆通信过渡方案,保障其承载的各种重要业务的安全性和可靠性。基于该背景,分析研究330 kV线路改造工程中OPGW光缆典型通信过渡方案设计,以期为今后的工程建设提供参考。

受拉力的OPGW内部光纤应力应变分析

BOTDR是一种新兴的可用于电力系统中OPGW光缆光纤应变监测的技术。探讨了基于BOTDR对OPGW内部光纤应力应变进行检测的方法,并利用BOTDR研究了OPGW内部光纤在不同拉力条件下的布里渊散射的频移变化,找出了BOTDR光纤可测应变的起点和与OPGW拉力的对应关系,通过试验发现同一OPGW内不同光纤的应变系数基本相同。

光纤复合架空地线(OPGW)热性能的研究

提出了分析计算光纤复合架空地线(OpticalFiberCompositeOverheadGroundWires,OPGW)热性能的改进综合法,它利用分布函数求解趋肤效应并采用数值计算方法求解初始状态,在短路电流冲击的全过程中求解热交换性能,具有精度高、效果好等特点。利用该方法详细分析了几种常用OPGW的结构、材料与热性能之间的关系,结果表明光缆热性能分析对于OPGW产品的选型及运行维护具有重要的指导意义。

青藏联网中高性能OPGW的研制与应用

青藏地区高海拔、极端低温、巨大温差的恶劣自然环境严重影响光纤复合架空地线(optical fibercomposite overhead ground wire,OPGW)的损耗特性,并且威胁其长期安全稳定运行。为此,介绍在青藏直流联网工程中应用的高性能OPGW。该OPGW采用SMF-28 ULL超低损耗光纤及耐超低温纤膏研发定制而成,在-55℃低温环境下仍有良好的损耗特性,成功应用于翻越唐古拉山脉、距离长达295 km的世界最高海拔超长站距光纤通信系统。高性能OPGW的成功研制与应用,为青藏直流联网通信系统长期安全稳定运行奠定了坚实的基础,为后续工程建设积累了宝贵经验。

分布式光纤传感技术在OPGW监测中的应用现状

光纤复合架空地线(OPGW)是一种应用广泛的电力线缆,兼具架空高压输电地线和光纤通信载体的功能。OPGW长期工作在户外,其安全会受到环境因素和人为因素的影响,监测和维护其运行状态是电力系统正常运行的重要保障。文章介绍了基于布里渊散射的分布式光纤传感技术在电力系统OPGW状态监测方面的应用现状,讨论了目前存在的问题,并对未来的应用进行了展望。

首条采用超低损耗光纤的超低衰减OPGW

探讨了首次制作成功的超低衰减OPGW。这种OPGW采用常规设计的全铝包钢线双钢管结构,在其中一根钢管光单元中置入24根SMF-28ULL超低损耗光纤(以下简称ULL光纤),另一根钢管光单元中置入12根ULL光纤和12根优选的SMF-28e+标准G.652D单模光纤。相关试验结果和分析表明ULL光纤可以用于制作超低衰减OPGW,在常用的通信和分布式拉曼放大波段上,ULL光纤比常规G.652光纤具有更低的衰减,应能成为超长站距通信站间的理想传输媒质。

OPGW受拉力时光纤的应变分析

为研究光纤复合架空地线内光纤在受拉力情况下的应变特征,进行了复合地线内部光纤在不同拉力作用下的布里渊散射的频移变化特征的试验。实验结果表明,在光纤复合架空地线所受拉力大于额定拉断力的60%时,其内部光纤的布里渊散射的频移与所受拉力呈线性变化趋势,同一光纤复合架空地线内不同光纤的频移应变系数基本相同。该研究为实现OPGW的长期在线应变监测提供了依据。

复合阻抗在OPGW中的应用研究

随着通信技术的发展,利用在电力系统输电线路沿线架设OPGW进行数据传输与通信在国内外已得到了广泛的应用。为了保证OPGW不受系统运行方式和故障的影响而正常运行,文章采取在OPGW上装设复合阻抗的方法,使OPGW中的感应电压和电流在其允许范围之内,保证其能够长期正常工作。同时还通过EMTP仿真程序,对这一方法进行了有效的验证,结果表明该方法确实能解决一些实际问题。

φ200μm小尺寸光纤在OPGW中的应用

随着光纤通信网络建设的不断发展,充分利用现有路由资源,在有限的管道资源中敷设更多的光纤成为各大运营商的迫切需求。对国家电网公司通信部门来说也不例外,如何在有限的光缆结构中容纳更多的通信光纤,逐渐成为电力通信部门及设计院共同关注的焦点。文章主要介绍了一种φ200μm小尺寸G.652D光纤在OPGW中的应用研究,通过一系列试验证明,这种小尺寸光纤应用于OPGW可明显降低光缆截面、减轻光缆单重,各项性能不受影响。

OPGW的热稳定性分析

PGW(CompositeFiberOpticOverheadGroundWire)又称为光纤架空复合地线 ,它是利用高压输电线路的一根地线 (避雷线 )复合组成OPGW来传输光信息。文中阐述了短路电流引起OPGW温升的机理 ,讨论了OPGW在发生接地故障时的温升和短路电流计算方法 ,建立了一种完整的计算方法。对OPGW的热稳定性进行了探讨 ,提出了降低OPGW中的短路电流与热容量的几种措施。

采用相移法测量长站距OPGW光缆的色散

色散是影响光通信系统性能的重要因素之一,对长距离、高速光通信系统的影响更严重。为此介绍了用相移法测量长距离光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)线路色散的原理和方法,结合给定的252km长距离OPGW线路,搭建了测试系统,进行了线路色散的实际测量。对测试结果的分析表明,该段OPGW线路在运行时需要进行色散补偿,需补偿的色散大小根据系统通信速率来确定。

200μm直径光纤在OPGW中的应用

在架空输电线路设计中,对OPGW的外径有着严格的限制,由此也限制了OPGW内的光纤最大容纤数。为满足未来智能电网对光纤通信的要求,试制了一种新型的外径为200μm光纤,代替目前常规的外径为245μm光纤,以达到增加OPGW内光纤芯数的目的。在结构相同情况下,采用200μm光纤可使光纤数量增加三分之一以上,试制的OPGW样品各项性能满足标准要求。

OPGW应用问题的探讨

根据多年的光纤复合架空地线(OPGW)应用经验与实践,从OPGW结构及组成、光纤余长、线路配合、金具配套、OPGW安装等方面,对OPGW应用中的若干问题进行详细的探讨。

OPGW直流融冰过程对通信光纤的影响

目前我国采用直流对导线进行融冰的技术已相对成熟,但对地线和OPGW的直流融冰技术的研究尚处于初始阶段。特别是融冰过程可能对光纤衰减及光纤寿命造成的影响也是电力运管及通信人员普遍关心的问题。文章的试验结果显示,在对OPGW进行通流升温时,内部光纤的环境温度要明显高于OPGW表面温度;关于高温环境对光纤寿命的影响,用光纤涂覆层热失重的方法进行了分析;对某±500 kV实际线路的融冰电流和时间与光纤温度的关系进行了理论计算,结果表明,合适的融冰电流可以满足1 h的融冰时间要求及光纤的安全使用温度。

OPGW临界融冰电流及其影响因素

光纤复合架空地线(OPGW)覆冰影响电网安全稳定运行,采用直流融冰是防止OPGW发生覆冰事故的有效措施之一。建立了OPGW的直流融冰模型,计算了OPGW直流融冰过程中的动态温度特性,分析了OPGW的临界融冰电流及其影响因素,并在人工气候实验室对计算结果进行了验证。结果表明:融冰过程中冰层外表面的热交换系数对融冰过程影响很大,其大小与环境温度、风速、覆冰厚度和冰层外表面温度有关;影响OPGW临界融冰电流的主要因素有环境温度、风速、覆冰厚度和OPGW型式;临界融冰电流随环境温度降低、风速增加及覆冰厚度的增加而增加,但冰厚的影响程度相对较小。因此,应根据不同环境条件选择OPGW的融冰电流。

OPGW与普通地线构成的双地线系统中单相短路电流分流的计算

单相短路电流分布的准确计算对输电系统的安全有重要影响。文中说明了双侧消去法的特点,采用回路法对短路电流分布进行了量化计算和算例验证,将计算结果与双侧消去法的结果进行了比较,讨论了普通地线绝缘间隙不击穿情况下短路电流分布的变化。结果表明:回路法得到的短路电流分布与双侧消去法的结果一致,证明了采用回路法计算的结果是正确的;假定绝缘间隙不击穿时,相应线路段的光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)要承受更大的电流,为实现OPGW与普通地线匹配,降低实际线路成本,绝缘间隙整定时,确保绝缘间隙击穿有重大的现实意义。