云南电网肩负着西电东输和云电外送的重任，然而，云南省盆地河谷、山地、丘陵高原相间分布，独特的立体气候类型、复杂的地形、地貌、地质、水文等复杂的环境及频发的自然灾害，影响着输电线路的安全稳定运行。由于输电线路大多分布在野外，线路覆盖面广，其结构兼有塔状高耸结构和大跨度结构的共同特点，由导线连接各个输电塔组成了绵延不断的连续体，对地质、环境、人为等荷载因素反应敏感，容易在灾害荷载作用下发生破坏与倒塌现象，造成线路维护工作难度大、危险性高。决定了云南电网在生产运营过程中因地质和环境因素引发的输电塔线病害的多发性和监测的必要性、急迫性。急需在输电线路上加装相当于人的眼睛、耳朵等“五官”，帮助大家解决对输电线路的实时监测，确保输电线路的安全稳定运行，因此亟待在线监测和判断塔线结构安全的分析技术，及时排除安全隐患，保证生产的正常进行。随着光纤传感技术的发展，由于其在输电线路监测过程中表现出的绝缘性能好、抗电磁干扰能力强、无源检测、集传感与传输于一体等特点，有效克服了当前电学类传感技术在长期稳定性、耐久性和通讯范围等方面存在的不足，成为输电线路在线监测技术中新的发展方向。
“五官”监测系统原理图
据了解，云南电网有限责任公司通过多方考虑，最选取了昭通建设并试点应用输电线路光纤传感器监测系统，通过这一技术，主要开展输电塔线结构监测的传感器研究;输电塔线受力及变形特征表象模型研究;灾害荷载作用下的输电塔线体系受力模型研究;通过监测量对输电塔线结构状态反演分析方法研究;输电线路光纤传感器布点接入及优化设计研究。最终达到解决检测的有效性问题、环境适应性问题、灾害荷载与识别问题。从而提高输电线路的运行安全、保障智能电网安全稳定运营、集无源传感与传输提高数据采样率和恶劣环境下的数据存活率。
监测系统监测的数据
据昭通供电局输电管理所邱平介绍，省公司考虑到昭通覆冰较重、面积较广，通过这个科技项目，能够提高昭通电网的安全监测率，提升昭通输电线路的各项管理。在我们安装这套装置的时候，主要是考虑重冰区、有光缆或者在光缆接线盒附近两个条件，综合考虑后选择安装在110千伏西靖Ⅰ回线30号塔上，从西靖Ⅰ回线29号塔上引一根ADSS光缆到30号塔上作为这套装置的通讯线。由于这套装置是高精密装置，所以在安装到杆塔上之前，我们在地面上先组织安装人员进行了多次安装练习，做到安装人员都熟悉该套系统的安装。在搬运的过程中，考虑到路况不好，我们都是采取多种保护措施，把设备装在保护箱里面。通往西靖Ⅰ回线30号塔没有路走，安装人员用人工扛上去的。这套系统的安装时间是2013年7月20日，我们自己的安装人员、云南电科院及合作厂家的技术人员一共20多人，花了两天时间安装，安装人员都觉得这些设备太小，在地面上安装感觉还挺快的，但是到了杆塔上，要把这些“小家伙”安装到输电线路上，还是要费很大的劲，都希望安装上这套“五官”系统后，能帮助我们加强输电线路的监测，提高输电线路的安全稳定性。通过调试，这套系统运行正常，系统监测的覆冰数据实时性好、采样频率高、准确率高，没有电源等损耗部件，不受电源限制，维护工作量小，大大降低了运维工作量，至今只进行过两次维护和维修。
绝缘子倾角传感器和导线拉力传感器及光纤
据悉，该项目建立了云南电网昭通和曲靖地区全部110千伏和220千伏的输电线路塔线体系冰风荷载下受力快速评估模型，通过建立两地相应塔线的有限元模型，进行覆冰结构受力特性分析，评估在设计覆冰厚度下塔线体系的结构可靠性，进行极限承载能力分析。同时，结合设计标准计算安全裕度，定位线路最薄弱环节，根据覆冰结构受力分析结果，建立输电塔线体系在冰风荷载下的应力结构状态方程数据库，为进一步开发预警系统做好准备。建立基于天气预报的输电线路覆冰预测模型，实现通过地理和气象信息预测输电线路覆冰量，将覆冰量与输电塔线体系在冰风荷载下的应力结构状态方程数据库进行查询、计算对比，评估在未来气象条件下输电线路的结构可靠性，实现严重覆冰灾害天气的预警，通过此预警方式可以为覆冰灾害应急处理工作争取更为充裕而又宝贵的时间。建立三维可视化输电线路冰灾预警系统，建立云南电网昭通和曲靖地区全部110千伏和220千伏的输电线路三维可视化预警系统。通过建立昭通和曲靖地区全部110千伏和220千伏的输电线路地理信息系统，同时增加地理信息系统数据传输接口，将评估结果三维可视化，并实时地在地理信息系统上显示出来，从而使运营单位在面对众多复杂的覆冰预警信息的情况下，能直观、准确并方便的掌握这些信息，提高灾害应对决策的质量。评估预警结果，提出覆冰载荷应急预案，在前面基础上，将整合评估预警结果与云南电网公司应对覆冰灾害天气方案，利用最优原则建立覆冰灾害天气应急预案，从而提升云南电网公司应对极端覆冰灾害的能力。
该项目成果获得2014年度云南电网公司科技进步一等奖、2015年度南方电网公司科技进步三等奖。
原标题：昭通供电局输电线“五官”发挥大作用
