何偉明，唐 翀，黃紹川，賓 潑，王敏學(xué)，李 黎

基于多參量DOFS的輸電線路最大允許載流量監(jiān)測(cè)分析

何偉明1，唐 翀1，黃紹川1，賓 潑1，王敏學(xué)2，李 黎2

（1. 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司 清遠(yuǎn)供電局，廣東 清遠(yuǎn) 511518；2. 華中科技大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，湖北 武漢 430074）

為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)計(jì)算輸電線路在每個(gè)時(shí)刻的最大載流量，以在不額外建設(shè)線路的前提下提升該地區(qū)的輸電能力，提出一種基于多參量分布式光纖技術(shù)的輸電線路最大允許載流量實(shí)時(shí)計(jì)算方法。多參量分布式光纖主機(jī)集成了布里淵散射模塊和相位敏感瑞利散射2個(gè)模塊。該設(shè)備可以在線監(jiān)測(cè)復(fù)合架空地線沿線的風(fēng)速和溫度，能夠結(jié)合熱平衡方程實(shí)時(shí)計(jì)算線路的最大允許載流量。此方法特點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸可靠性高，維護(hù)簡單方便，計(jì)算誤差在5%以內(nèi)。

熱平衡方程；分布式光纖傳感；最大允許載流量；輸電線路

0 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)水平的提高，我國用電負(fù)荷不斷增長。國家“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)的提出、光伏和風(fēng)電等新能源持續(xù)接入，使得各地區(qū)的輸電能力面臨較大的挑戰(zhàn)[1-2]。線路的載流量一般是由其熱極限來決定的。目前我國各地對(duì)線路最大載流量的估計(jì)前提一般是假設(shè)線路在最惡劣的自然環(huán)境中（高氣溫、無風(fēng)、日照強(qiáng)烈），所以其值存在很大的安全裕度[3-4]。如果能在線監(jiān)測(cè)外界的環(huán)境，通過熱平衡方程實(shí)時(shí)計(jì)算線路的最大載流量，就可以在不增加線路建設(shè)成本的條件下提高線路的載流能力，這對(duì)于解決輸電通道緊張、線路容量不足等問題意義重大[5]。

輸電線路最大允許載流量的監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的研究[6-8]，并在許多地方進(jìn)行了試點(diǎn)。研究結(jié)果表明，動(dòng)態(tài)增容技術(shù)在大多數(shù)情況下明顯優(yōu)于輸電線路的靜態(tài)熱整定。監(jiān)測(cè)輸電線路最大允許載流量的關(guān)鍵在于方便、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)導(dǎo)線周圍的微氣候[9]以及可靠、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸。然而，目前的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)存在許多問題。例如，紅外溫度傳感器雖然測(cè)量時(shí)不與導(dǎo)線直接接觸，但其測(cè)溫精度受天氣和外界環(huán)境影響較大，且與導(dǎo)線的清潔度有關(guān)[10]?；诠饫w光柵的風(fēng)速傳感器設(shè)備的監(jiān)測(cè)范圍有限；而在最大允許載流量的計(jì)算中，導(dǎo)線每跨的風(fēng)速相差很大，實(shí)現(xiàn)該方法的成本很高[11]?，F(xiàn)有傳感器的信號(hào)傳輸方式、傳輸距離和容量有限，且容易受到強(qiáng)電磁環(huán)境的干擾[12-13]。

分布式光纖傳感系統(tǒng)（distributed optical fiber sensing，DOFS），結(jié)合傳輸通道及傳感器為一體，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光纜沿線各點(diǎn)位置處的信息，且測(cè)量范圍可達(dá)幾十至幾百千米。該系統(tǒng)可以直接利用復(fù)合架空地線（optical fiber composite overhead ground wire，OPGW）中的冗余光纖，具有無源、抗強(qiáng)電磁干擾和安裝檢修安全便捷等優(yōu)點(diǎn)[14-15]，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用前景廣闊。

鑒于此，本文提出了一種基于多參量分布式光纖傳感的輸電線路最大載流量實(shí)時(shí)計(jì)算技術(shù)：從線路的熱平衡方程出發(fā)，分析了各氣象因素對(duì)載流量的影響程度，介紹了分布式光纖監(jiān)測(cè)溫度和風(fēng)速的具體方法及設(shè)備基本結(jié)構(gòu)，最后結(jié)合分布式光纖的實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及數(shù)值仿真證明此方法的可行性。

1 導(dǎo)線最大允許載流量計(jì)算理論分析

1.1 微氣象條件對(duì)線纜載流量的影響

最常見的導(dǎo)線載流量計(jì)算公式為Morgan公式[16]。該公式確定的導(dǎo)線熱平衡方程如下：

式中：c、r、s分別為單位導(dǎo)線長度的對(duì)流散熱功率、輻射散射功率和日照吸熱功率；是溫度為時(shí)的單位長度導(dǎo)線交流電阻；為架空導(dǎo)線電流。具體的表達(dá)式如式（2）～（5）所示：

式中：為導(dǎo)線溫度；T為環(huán)境；為風(fēng)速；為導(dǎo)線半徑；20為20 ℃時(shí)的電阻溫度系數(shù)；s為日照強(qiáng)度；R20為20 ℃時(shí)導(dǎo)線單位長度直流電阻。

為了證明DOFS監(jiān)測(cè)線路最大載流量的可行性，本文以LGJ400/35型導(dǎo)線為例，分析風(fēng)速、溫度和日照強(qiáng)度對(duì)載流量的影響。在分析其中一種因素時(shí)，其它因素均取標(biāo)準(zhǔn)[17]中規(guī)定的邊界條件，即環(huán)境溫度為35 ℃、風(fēng)速為0.5 m/s、日照強(qiáng)度為200 W/m2、導(dǎo)線最高允許溫度為70 ℃，其他參數(shù)如表1所示。

表1 LGJ400/35型導(dǎo)線的相關(guān)參數(shù)

各環(huán)境參數(shù)與電流的關(guān)系如圖1所示。當(dāng)風(fēng)速在0～12 m/s范圍波動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線的最大載流量在0～1 500 A之間波動(dòng)；日照強(qiáng)度在0～1 000 W/m2之間波動(dòng)；導(dǎo)線最大載流量則在650～800 A之間波動(dòng)；環(huán)境溫度在0～40 ℃之間波動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線最大載流量在600～1150 A之間波動(dòng)。按照影響量排序，順序?yàn)轱L(fēng)速、環(huán)境溫度和日照強(qiáng)度，其中日照強(qiáng)度的影響較其它因素小的多。根據(jù)上述分析，如果能夠比較精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)到線路沿線各點(diǎn)的風(fēng)速及溫度信息，就可以更加準(zhǔn)確地估計(jì)線路的最大允許載流量。

圖1 各環(huán)境參數(shù)與電流的關(guān)系曲線

1.2 微風(fēng)振動(dòng)監(jiān)測(cè)分析

當(dāng)風(fēng)吹過導(dǎo)線時(shí)，在風(fēng)激勵(lì)作用下，若旋渦脫落頻率接近輸電線的某階固有頻率，此時(shí)線纜以駐波形式振動(dòng)，且振動(dòng)幅值較大。振動(dòng)頻率在一定程度上可以表征風(fēng)速。根據(jù)馮卡門提出的卡門渦街原理，線路的振動(dòng)頻率與風(fēng)速的關(guān)系如式（6）所示：

式中：f是線路的振動(dòng)頻率；V為風(fēng)速；D為導(dǎo)線的直徑；s是斯特勞哈爾常數(shù)，它與空氣的雷諾數(shù)有關(guān)。一般情況下取s=0.21?？ㄩT旋渦仿真圖如圖2所示。

在實(shí)際的線路運(yùn)行環(huán)境，風(fēng)速引起的主要是微風(fēng)振動(dòng)[18]。能量平衡法是計(jì)算微風(fēng)振動(dòng)的主要方法，計(jì)算公式如下：

式中：W為風(fēng)載荷的輸入功率；D為輸電導(dǎo)線的自阻尼功率。

設(shè)輸電線的方向位移為：

式中：0為振動(dòng)幅值；為升力角頻率；為升力與位移間的相位差。

當(dāng)風(fēng)作用于導(dǎo)線時(shí)會(huì)產(chǎn)生升力F。F可以認(rèn)為隨時(shí)間成正弦變化，該作用力表示為：

式中：L為升力系數(shù)；為空氣密度；為風(fēng)速；為導(dǎo)線外徑。在二分之一周期內(nèi)，風(fēng)輸入的功率為：

相關(guān)學(xué)者提出擬合后的風(fēng)能輸入功率的公式為：

式中：1=0.052 6，2=1.407 4，3=4.032 4。

國際上學(xué)者提出的通過實(shí)驗(yàn)得到的自阻尼功率表達(dá)式為：

本文取振幅為小于0.6的風(fēng)能功率。根據(jù)功率平衡方程有：

仿真得到2.5 m/s風(fēng)速下的微風(fēng)振動(dòng)曲線如圖3所示。微風(fēng)振動(dòng)的幅值一般在小于導(dǎo)線倍直徑，頻率一般在25～200 Hz之間。仿真使用的導(dǎo)線參數(shù)如表2所示。

圖3 仿真風(fēng)速為2.5 m/s時(shí)的微風(fēng)振動(dòng)時(shí)域圖

表2 仿真使用的導(dǎo)線基本參數(shù)

1.3 風(fēng)速監(jiān)測(cè)分析與脈動(dòng)風(fēng)速模擬

微風(fēng)振動(dòng)的頻率與風(fēng)速成正比。在微風(fēng)振動(dòng)的頻率接近與線路某階固有頻率時(shí)，由于線路在自振頻率附近對(duì)周邊流體的整流作用，風(fēng)速在小范圍（不超過1 m/s）變化時(shí)線路的微風(fēng)振動(dòng)頻率會(huì)固定，即頻率鎖定現(xiàn)象。利用微風(fēng)振動(dòng)監(jiān)測(cè)得到的風(fēng)速為該點(diǎn)的平均風(fēng)速。為了更好地監(jiān)測(cè)輸電線路的風(fēng)速情況，還需引入脈動(dòng)風(fēng)速來修正風(fēng)速，具體如公式（16）所示：

平均風(fēng)速沿高度變化的規(guī)律一般用指數(shù)函數(shù)分布表示：

模擬脈動(dòng)風(fēng)速可以利用功率譜。風(fēng)速時(shí)間函數(shù)的表示，利用最多的為Davenport功率譜，其函數(shù)表達(dá)式如公式（18）所示：

將()進(jìn)行Cholesky分解，具體公為：

式中：

模擬風(fēng)速具有如下形式：

式中：Δ=/為頻率增量；|H()|為上述下三角矩陣的模；()為不同作用點(diǎn)之間的相位角；為介于0和2π之間均勻分布的隨機(jī)數(shù)；ω=Δ是頻域的遞增變量。

按照上述算法，本文仿真了10 m高度和40 m高度處的脈動(dòng)風(fēng)速。其中，10 m處風(fēng)速為5 m/s，地面粗糙度=0.05，頻率增量為0.01 Hz。繪制脈動(dòng)時(shí)程曲線與總風(fēng)速曲線（40 m風(fēng)速為6.59 m/s）結(jié)果如圖4所示。

圖4 脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程曲線仿真圖

2 多參量分布式光纖基本原理及構(gòu)成

2.1 分布式光纖傳感原理

光纖在自然環(huán)境中由于各種原因造成的折射率不均勻會(huì)導(dǎo)致光的散射，其中一小部分的光會(huì)后向散射，而外界環(huán)境的溫度、振動(dòng)等都會(huì)改變光的基本物理量（包括偏振態(tài)、光強(qiáng)、相位、頻率）。如圖5所示，利用后向散射光的返回時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)定位，具體公式如下：

式中：L為光纖擾動(dòng)位置；t為光信號(hào)往返所需時(shí)間；c為光速；n為光纖的折射率。

利用相位敏感型的瑞利散射光時(shí)域反射技術(shù)（phase-sensitive optical time domain reflectometer，Φ-OTDR）[19]可以監(jiān)測(cè)多點(diǎn)振動(dòng)，定位分辨率可以到10 m左右，頻率分辨率為0～3 000 Hz，十分適合測(cè)量沿線各點(diǎn)的風(fēng)速。Φ-OTDR的基本原理是：光纖某處振動(dòng)會(huì)引起光纖形變進(jìn)而改變其折射率，該點(diǎn)后向散射光的相位會(huì)發(fā)生變化，光強(qiáng)s會(huì)隨著相位變化而變化，如式（22）所示。

環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)可以使用布里淵散射傳感[20]技術(shù)（brillouin optical time domain reflectometer，BOTDR），其傳感距離一般可到120 km左右。布里淵后向散射光的頻率變化與溫度和應(yīng)變有關(guān)，BOTDR系統(tǒng)的測(cè)量原理由以下方程給出：

2.2 多參量分布式光纖基本結(jié)構(gòu)及測(cè)量方法

多參量分布式光纖的基本結(jié)構(gòu)如圖6所示。

光源分為兩路：一路光作為激勵(lì)光；另一路光作為本體參考光。激勵(lì)光先由脈沖調(diào)制為脈沖光，經(jīng)過摻鉺放大器和拉曼放大器2級(jí)放大后，再通過光纖光柵（FBG）和環(huán)形器進(jìn)行濾波，濾去放大器產(chǎn)生的放大器自發(fā)輻射噪聲，最后再由環(huán)形器輸入到OPGW內(nèi)的光纖中。經(jīng)過環(huán)形器返回的光通過光耦合器分為2束：一束光通過直接檢測(cè)的方法用于Φ-OTDR檢測(cè)振動(dòng)頻率；另一束光攜帶BOTDR的頻移。再通過相干檢測(cè)的原理來探測(cè)，具體原理是假設(shè)探測(cè)光和參考光的光電場(chǎng)公式如下：

圖6 多參量分布式光纖傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

光電探測(cè)器輸出的光電流為：

式中：為光電轉(zhuǎn)換系數(shù)。光電流展開式的4項(xiàng)為差頻項(xiàng)，濾波后唯一被檢測(cè)到的分量，其表達(dá)式為：

式中：s=+b，L=+c，為光源的頻率，b為布里淵頻移值（在11 GHz左右），c為微波電光調(diào)制器為參考光給出的頻移，Δ=s–L=bc。

實(shí)際上為了得到布里淵的整個(gè)洛倫茲譜型需要用到頻率掃描的方法。本文裝置采用的方法是改變參考光的頻率以改變差頻Δ的中心頻率，即為給出一個(gè)掃頻的區(qū)間，從小到大地改變參考光頻移并得到參考信號(hào)的功率，差頻信號(hào)的功率最大時(shí)微波的頻移為布里淵頻移，即Δ=0。由于自發(fā)布里淵散射的信號(hào)很低，所以還需要進(jìn)行多次測(cè)量取平均以增大信噪比。本設(shè)備的累加次數(shù)為4 096次，大約每2～3 min左右采集到一次布里淵頻移信息，溫度精度為±1 ℃，定位精度為±10 m。

洛倫茲曲線擬合曲線的形式如式（29）：

式中：ΓB為半峰全寬；ν為掃頻頻率；νB為布里淵散射譜的中心頻率；G為最大功率峰值。BOTDR掃頻過程如圖7所示。

利用BOTDR測(cè)量溫度時(shí)，首先需要測(cè)量得到待測(cè)對(duì)象在自然環(huán)境溫度下的布里淵頻移（一般是20 ℃）作為參考頻移，再將環(huán)境溫度變化時(shí)得到的頻移與參考頻移做差，得到的頻移除以溫度系數(shù)就是溫度變化量。

Φ-OTDR利用了瑞利散射信號(hào)，其強(qiáng)度較大無需多次累加去噪，所以可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光纖振動(dòng)。監(jiān)測(cè)振動(dòng)位置及頻率的具體方法為：首先得到一系列的位置–振動(dòng)強(qiáng)度曲線圖，隨后將相鄰的兩組曲線相減定位到振動(dòng)位置，再分析該位置的時(shí)域曲線頻譜得到振動(dòng)頻率。Φ-OTDR監(jiān)測(cè)振動(dòng)頻率數(shù)據(jù)處理原理如圖8所示。

圖8 Φ-OTDR監(jiān)測(cè)振動(dòng)頻率數(shù)據(jù)處理原理圖

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與數(shù)值仿真

3.1 分布式光纖實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

溫度測(cè)試實(shí)驗(yàn)的示意圖及部分實(shí)物如圖9所示。實(shí)驗(yàn)前先將OPGW置于（20±5）℃之間處理24 h，然后將溫度從20 ℃升至65 ℃，觀察OPGW內(nèi)光纜溫度。OPGW的長度約為7 km，分為兩段，型號(hào)為OPGW-72B1.3-150，接入前續(xù)接45 km左右的光纜。

圖9 溫度實(shí)驗(yàn)示意圖

由圖10可得，在45～52 km，BOTDR的頻移曲線有明顯差別，可以判斷此區(qū)域出現(xiàn)了溫度變化。設(shè)備的溫度參數(shù)為1.2 MHz/℃。取50 km處的溫度進(jìn)行對(duì)比，顯示此設(shè)備監(jiān)測(cè)溫度的誤差在2%以內(nèi)，如圖11所示。

圖10 20 ℃與65 ℃的BOTDR頻移曲線圖

圖11 DOFS與溫度傳感器測(cè)得溫度對(duì)比圖

將OPGW以15%～20% RTS按圖12安裝在實(shí)驗(yàn)檔上。實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光信號(hào)。懸掛裝置保證OPGW（型號(hào)OPGW-72B1.3-150）在施振段靜態(tài)時(shí)的弧垂角不超過1.5°±0.5°。調(diào)節(jié)系統(tǒng)達(dá)到共振，懸垂裝置與振動(dòng)臺(tái)之間至少產(chǎn)生6個(gè)波節(jié)，振動(dòng)頻率50 Hz。選擇50 Hz的振動(dòng)頻率是由于此型號(hào)的OPGW的某階固有頻率在50 Hz附近，此時(shí)其振動(dòng)較為穩(wěn)定且利于監(jiān)測(cè)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間振動(dòng)角控制為25′～30′。

圖12 OPGW 微風(fēng)振動(dòng)試驗(yàn)裝置

設(shè)備的采樣頻率為6.250 000 MHz，空間采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)為4 083，時(shí)間采樣頻率為754.284 300 Hz，時(shí)間采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)為4 096。光纜與OPGW長度共59.4 km。線路微風(fēng)振動(dòng)位置的定位具體方法是：首先，分布式光纖監(jiān)測(cè)主機(jī)處理得到的數(shù)據(jù)是一個(gè)×的矩陣，其中各行數(shù)據(jù)的順序?qū)?yīng)其位置，數(shù)值對(duì)應(yīng)光強(qiáng)，各列位置對(duì)應(yīng)時(shí)間。由于振動(dòng)處的光強(qiáng)會(huì)有較大波動(dòng)而非振動(dòng)位置的光強(qiáng)波動(dòng)相對(duì)較小，于是通過將相鄰的兩行數(shù)據(jù)相減就可以得到一段新的位置–光強(qiáng)曲線。該曲線對(duì)應(yīng)的振動(dòng)處光強(qiáng)峰值明顯高于其它位置，以此定位振動(dòng)出現(xiàn)的位置。利用此方法定位OPGW微風(fēng)振動(dòng)段處于22.4 km處，如圖13所示。取該段的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉分解得到的頻譜圖如圖14所示。頻譜的峰值在50 Hz及其倍頻。此設(shè)備可以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)到線路微風(fēng)振動(dòng)的頻率。

圖13 微風(fēng)振動(dòng)定位圖

圖14 22.4 km處點(diǎn)的振動(dòng)頻譜圖

多參量分布式光纖傳感設(shè)備的測(cè)量距離在100 km左右。在如此長的傳輸距離中，線路各段的天氣狀態(tài)有所不同，發(fā)生的現(xiàn)象也會(huì)有所不同；而此設(shè)備的作用就是定位線路發(fā)生振動(dòng)的位置并分析其振動(dòng)頻率等信息，從而得到線路各點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)及風(fēng)速信息。需要注意的是，微風(fēng)振動(dòng)時(shí)完整的導(dǎo)線會(huì)同頻振動(dòng)，而一段輸電線路的導(dǎo)線并不是一整根的，在每個(gè)耐張塔段導(dǎo)線都會(huì)被截?cái)?，即在?個(gè)耐張塔之間的線路導(dǎo)線才是一整根的，故而該設(shè)備可以定位并分析各個(gè)耐張段的微風(fēng)振動(dòng)和風(fēng)速情況。

圖15為多參量分布式光纖在實(shí)際環(huán)境中監(jiān)測(cè)得到的一天內(nèi)線路某檔距的風(fēng)速圖。設(shè)備監(jiān)測(cè)到的一天內(nèi)風(fēng)速與氣象局報(bào)道的風(fēng)速差距在5%以內(nèi)，故認(rèn)為該設(shè)備可以比較精確地監(jiān)測(cè)到該地區(qū)的風(fēng)速。

圖15 DOFS和氣象局實(shí)測(cè)得到的風(fēng)速對(duì)比圖

3.2 數(shù)值仿真

選取9組SCADA采集到的數(shù)據(jù)。取當(dāng)?shù)孛吭碌钠骄照諒?qiáng)度為500 W/m2的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（其影響最小），以論證利用分布式光纖進(jìn)行線路最大載流量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的可行性，具體數(shù)據(jù)如表3和表4所示。從表中數(shù)據(jù)可知，利用此方法監(jiān)測(cè)的誤差最大不超過5%，可以滿足電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)增容相關(guān)計(jì)算的要求。

表3 SCADA采集數(shù)據(jù)

表4 DOFS監(jiān)測(cè)相對(duì)誤差

4 結(jié)論

本文以導(dǎo)線的熱平衡方程為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合分布式光纖的基本原理和結(jié)構(gòu)，利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和數(shù)值仿真的方法介紹了多參量分布式光纖實(shí)現(xiàn)最大允許載流量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法。

（1）影響輸電線路載流量的主要微氣象條件為風(fēng)速、環(huán)境溫度以及光照強(qiáng)度。通過理論仿真分析認(rèn)為，風(fēng)速與環(huán)境溫度對(duì)最大載流量的影響較大，光照強(qiáng)度的影響相對(duì)很小。

（2）微風(fēng)振動(dòng)的幅值一般在毫米級(jí)別，頻率一般在幾百赫茲之間；而Φ-OTDR技術(shù)的頻率監(jiān)測(cè)范圍一般在0～3 000 Hz之間。結(jié)合卡門漩渦公式可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路沿線的平均風(fēng)速，結(jié)合脈動(dòng)風(fēng)速修正后可以得到線路各段的實(shí)時(shí)風(fēng)速信息。利用多參量分布式光纖的BOTDR模塊可以監(jiān)測(cè)線路沿線各點(diǎn)溫度。

（3）實(shí)驗(yàn)表明，多參量分布式光纖可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)60 km內(nèi)OPGW的溫度及振動(dòng)情況，其風(fēng)速監(jiān)測(cè)誤差在5%以內(nèi)，溫度監(jiān)測(cè)誤差在±1 ℃以內(nèi)。

（4）數(shù)值仿真表明，利用多參量分布式光纖監(jiān)測(cè)環(huán)境的風(fēng)速及環(huán)境溫度，光照強(qiáng)度取當(dāng)?shù)貧庀缶值钠骄鶖?shù)據(jù)條件下，最大載流量的計(jì)算誤差在5%以內(nèi)。

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Monitoring of the Maximum Allowable Current-carrying Capacity of Lines Based on Multi-parameter DOFS

HE Weiming1, TANG Chong1, HUANG Shaochuan1, BIN Po1, WANG Minxue2, LI Li2

(1. Qingyuan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co., Ltd., Qingyuan 511518, China; 2. School of Electrical and Electronic Engineering, Huazhong University of Science & Technology, Wuhan, 430074, China)

If the instantaneous maximum carrying capacity of the line can be calculated in real time, the transmission capacity of the region can be improved without additional investment and construction of transmission lines. This paper proposes a real-time calculation method for the maximum allowable carrying capacity of transmission lines based on the multi-parameter distributed optical fiber technology. The multi-parameter distributed optical fiber host integrates the Brillouin scattering module and the phase-sensitive Rayleigh scattering module. The equipment can be monitored online by using the real-time data of wind speed and temperature at each point along the OPGW, the maximum allowable current carrying capacity of the line can be calculated the with the heat balance equation. This method has a high reliability for date transmission and simple and requires light maintenance. The calculation error of the maximum current carrying capacity obtained by this method is less than 5%.

heat balance equation; distributed optical fiber sensing; maximum allowable current carrying capacity; power transmission line

10.3969/j.ISSN.1672-0792.2021.11.006

TM726; TM744

A

1672-0792(2021)11-0052-10

2021-07-27

南方電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目（GDKJXM20198376）

何偉明（1969—），男，工程師，主要研究方向?yàn)檩旊娋€路運(yùn)維；

唐 翀（1994—），男，助理工程師，主要研究方向?yàn)檩旊娋€路運(yùn)維；

黃紹川（1991—），男，工程師，主要研究方向?yàn)檩旊娋€路運(yùn)維；

王敏學(xué)（1995—），男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)檩旊娋€路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)；

李 黎（1976—），男，研究員，主要研究方向?yàn)楦唠妷汗こ绦录夹g(shù)。