【科技创新】打造输电线路风险防控的千里眼——记雄安公司物联感知输电线路风险防控技术

发布日期: 2022-05-27 信息来源: 张艳1

打造输电线路风险防控的千里眼

——记雄安公司物联感知输电线路风险防控技术 

5月25日,在国网雄安新区供电公司,运维检修中心葛召通过输电线路风险防控系统随时查看辖区内输电线路的运行情况。在这个系统上,他不仅可以看到远在几十公里外输电线路上发生的变化,更可以通过系统判断出故障的类型,让输电线路的风险在第一时间被精准识别。 

4月12日,由雄安公司报送的项目《基于多模物联感知的输电线路风险防控技术及应用》获得了河北省科技奖二等奖。这项技术不仅有效地解决输电线路状态监测周期长、人力成本高、安全隐患大、存在巡检盲区等诸多问题,提升了输电线路安全风险的全方位实时监测和防护能力,而且在经济性、适用性、自主性方面实现了新的突破,为输电线路风险防控安上了“千里眼”,进一步提高了输电线路供电可靠性。 

背景  线路故障分析技术无法满足需求 

“输电线路的安全稳定运行是保障电能可靠输送的基础,但是输电线路的特点又是大部分处于野外,给运维和管理造成了很大的困难。”项目的第一完成人钟成介绍,输电线路故障是引起电网停电事故的主要因素,其中雷击、大风、异物等引发输电线路短路等突发故障,极有可能造成区域性停电,而线路舞动、覆冰闪络、线路劣化断裂等也可能演化为严重事故。 

近年来,随着技术的发展,线路故障识别感知技术已经得到一定程度的应用,但是定位的精准度和反应速度还不够快。比如,原来的输电线路如果发生故障停电,电网运维人员只能识别是哪一段线路,不能具体到故障点上,而这一段故障的线路或许长达几十千米,需要工作人员逐塔逐线进行勘查,极大地影响了故障处理效率和用户体验。 

OPGW光缆也被称为光纤复合架空地线,用以构成输电线路的光纤通信网,同时还兼具地线的功能。这根既能够完成数据传输,同时也身处于输电线路中的线路是钟成和技术团队成员们眼中百里传输的“关键宝贝”。 

“这根光纤可以说是我们实现一系列故障监测、分析、判断的基础。”钟成说,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光缆的应力变大或减小。通过结合加装的硬件设备多参量分布式传感装置以及开发的后台系统,OPGW光缆的应力变化传输到后台,就可以让工作人员直观地观察到线路出现故障和风险的位置和类型,并在最短时间内作出反应,进一步缩短抢修时间,提高供电可靠率。 

突破  寻求自主全域的解决方案 

实际上,某发达国家已有类似的技术产品用于输电线路风险防控,其精准度等指标已经达到较高的水准,但是钟成和团队成员调研后发现,直接将这一技术搬移回我国应用并不可行。 

“较之我国而言,该国的国土面积较小,它可以把技术的精度做到一个非常高的水平,但是造价也极高,从经济性和实用性角度来说,并不合适于我国输电线路。”钟成表示,对于利用光纤复合架空地线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。 

通俗来讲,就是投入成本一定的情况下,监测范围广了,那精度就会有所下降,反之亦然。如何在两者间取舍成为了难题,钟成则形象地将其比喻为“在尺子上找头发”。 

为此,钟成和其他团队负责人决定,将技术团队分为两个小组,一个小组解决监测范围的问题,另一个小组则负责解决监测灵敏度的问题。两个小组之间不仅要进行技术上的PK,同时也要测算所需经济成本,以便优中选优。 

经过努力,试验使用过两套技术装置后,通过统筹应用两个小组取得的技术成果,广域监测与高灵敏度的矛盾得到了解决。 

如果仅仅把这项技术应用于某地区的输电线路风险防控技术恐怕并不困难,但我国幅员辽阔,地形地貌多变,气候条件复杂,“让这项技术能够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一个重要问题。 

北方风沙有什么影响,南方潮湿覆冰又该如何做,接地电流如何确定,放电间隔如何确定……在制定行业标准《OPGW防雷接地技术导则》期间,钟成曾记得他有半年时间都是在外地出差的路上。“广西、云南等地我们都去过,只有获得尽可能多的数据,和当地技术科研人员多取经才能确保这项技术在全国范围内都能得到可靠应用。”钟成说,当前该技术各项性能指标均优于国内外同类产品,产品成本低至国外同类产品的1/3。同时,3万余套监测装置也已经在27家网省公司上千条输电线路得到应用,而且还推广到了其他行业进行应用,项目技术的适用性得到进一步了验证。 

发展  研究地下输电线路风控 

现在,这项技术通过应用基于光纤复合架空地线的多参量感知技术与装置,多模物联感知的输电线路数据融合方法,以及多模数据的输电线路事件定位方法,已经构建起了“多模感知—联合分析—精准预判”的输电线路风险管控体系,可以将数百公里外输电线路上的故障、风险数据在几秒钟内反馈到系统后台,并完成相应的故障、风险类型识别,初步成为了输电线路风险防控的合格“哨兵”。 

根据项目团队结合该项目使用单位的统计,项目成果应用之后能够降低巡线工人的巡检时间,同时提高故障的检测精度,缩短停电时间并降低人力运维成本,进一步助力国民经济发展。以公司所辖范围输电线路来说,2018年至2020年三年间通过运用该技术产生的间接经济效益达到数亿元。 

“现在雄安新区电网正在大规模建设之中,对电网的运行可靠性也提出了更高要求。未来,我们将围绕雄安新区地下电缆的建设发展中遇到的防震、防水、通信覆盖难等技术难题,进一步展开技术攻关,提高地下输电线路风险防控技术水平,提升电网运行可靠率。”钟成这样说道。(张明昊  路鹏程  牛理达) 

 

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