摘要：输电线路是电力系统的重要组成部分，关系到电网的可靠、稳定运行。实时监测输电线路的运行状态对于电力系统输电环节至关重要。最初，输电线路依靠人工巡检排查线路故障，这种方法浪费人力物力，效率低，不能实现实时的监测。之后，普遍采用无线传感设备，将信号传输到监控终端，这种方式方便快捷，实现了在线监测。但无线传感器安全性低，容易受输电线路高电磁场的干扰。因此，光纤传感器应运而生。将光纤传感器应用于输电线路在线监测能实现全光网络的传输，真正解决了安全性和实时性的问题。

关键词：覆冰；高压输电；光纤传感技术

1输电线路在线监测现状

国内对输电线路在线监测的研究起步比较晚，直到2008年南方遭遇罕见冰霜雨雪灾害、输电线路大面积覆冰，造成重大经济损失，国网公司提出了电网线路尽快实现“周期巡检”到“状态检修”的转变。由于国内输电线路在线监测技术不成熟，各个公司对监测设备的生产没有统一标准，一直不能大面积投入运行。2010年，国网公司发布了《输电线路状态监测装置通用技术规范》。该规范适用于60kV～1000kV交流线路和±400kV～±800kV直流线路，为企业生产的监测装置的基本功能、技术要求、安装调试、包装储运等提供技术规范。

2光纤传感器监测输电线路系统结构

本文结合光纤的优势创新性的提出了利用光纤传感原理的输电线路在线监测系统结构。该系统结构由安装于导线或杆塔上的FBG传感器、光纤复合架空地线或相线（OPGW、OPPC）、置于变电站内的光谱解调仪、监控中心的安装有监控软件的客户端构成。整个监测系统的架构如图1所示。

如圖1所示，以安装于杆塔上的FBG传感器为例进行说明。通过置于变电站内的FBG解调仪来接收光纤光栅返回的布拉格波长，将FBG解调仪解调的数据通过输电线路光缆传输到监控中心客户端。该监测系统充分利用了电力通信网中的光纤资源，实现了输电线路可靠在线监测，使电网监测更加智能化。信息采集部分的研究重点是光纤光栅的安装位置和数量，该系统将光纤光柵传感器置于壳体内固定在导线或杆塔上，最终通过光纤将所有的传感器串联在一起焊接在杆塔上的光缆接续盒中，随OPGW传输到调制解调仪中。光纤光栅调制解调仪是实时监测光纤光栅反射波长λB变化的一个设备，可以置于距离监测点200Km外的变电站或监控中心内，不用考虑电源供电问题。本系统采用北京基康科技有限公司生产的 FBG8210便携式解调仪。该解调仪主机采用波分复用解调技术来解调串联的FBG阵列，数据处理模块采用高速DPS处理技术。还可以通过RS232将数据上传给PC主机，即监控终端。

图1只是基于光纤传感器在线监测系统一种较理想方案。如果考虑成本或实际应用问题，可采用光源发射装置（激光）附于监测点处来取代解调仪长距离发射光源引起的独占整条光纤的问题。

3基于光纤传感技术的高压输电线路覆冰状态分析

3.1光纤传感技术的选择

在对高难度、大范围的输电线路进行监测时，主要有以下三种光纤技术可供选择：拉曼散射技术、光纤布拉格光栅技术和布里渊散射技术。其中光纤布拉格光栅技术是准分布式光纤传感技术，而拉曼散射技术和布里渊散射技术则属于连续分布光纤式传感技术。

3.2光纤传感技术监测方法

输电线路受导线覆冰的影响，各线路情况都不一样。电子传感器测量数据稳定性差，选择相关影响因子复杂，会对线路覆冰的预测产生较大误差。而光纤传感技术通过多元性线性回归分析，可以利用导线风偏角、导线拉力、气象等参数，使覆冰统计数据具有准确性、稳定性、归一性，提高了数据模型的稳定性，使随机误差减少，改善了覆冰监测准确度不高的问题。

3.3光纤传感技术的应用

综合上述分析和比较，光纤光栅传感技术明显比电子传感技术更适用于线路监测。在光纤传感技术的基础上，与OPGW和OPPC技术综合使用，会使这个监测更加完善。之所以需要OPGW技术进行辅助，是因为其可以对覆冰产生直接溶解的效果。在进行高压输电线路覆冰改造工程中，采用光纤传感技术对高压输电线路覆冰状态进行监测，在变电站通信机房内的计算机显示屏上会直接出现监测数据。高压输电工作人员远程接收这些数据，可以对导线光栅点的变化情况及温度有一个直接的了解。通过比较导线覆冰温度和厚度的变化情况，可以发现，气温与覆冰的厚度，是成反比的。随着气温的上升，覆冰的厚度也会随之下降。通过光纤传感器获取数据，工作人员可以先对传递过来的信息进行处理，然后分析制图，这体现了光纤传感技术具有极大的准确性和先进性。光纤传感技术有利于保证高压输电线路覆冰监测工作的顺利进行，有利于提高工作人员的工作效率，降低工作人员的工作强度。

3.4光纤传感技术的特征

光纤传感技术以光纤为媒介，以光波为载体，对信号的输入和感知能力强，且不易受到外部环境电磁波等干扰，气候、地势等自然因素对其影响也小。另外，光纤传感器还能实现光电和电光的自由转换。在各项传感技术中，光纤传感技术是走在世界前列的。在高压输电线路覆冰状况检测中使用光纤传感技术，体现了先进的社会生产力和发达的现代技术，是一次大胆的创新与尝试。

4 结束语

我国电网的发展将提高运用的安全性、可靠性和经济性放在首位，实现降低用户费用、节能减排的目标，为输电线路在线监测技术指明了发展方向。今后，输电线路在线监测技术应该优化基础算法，提高稳定可靠性和实时性，合理利用能源。

参考文献：

[1]刘海波，姜国义，罗汉武，邓建钢，皮本熙，夏历.光纤传感技术在变压器状态检测的应用[J].电工电气.2016（06）

[2]张文浩，刘统玉，石智栋，姜龙，魏玉宾，王纪强，王凤雪.基于光纤传感技术的电力机车受电弓状态监测系统[J].山东科学.2016（03）

作者简介：

段净平，身份证：512301197411260816