引用本文:
张楚谦,李龙云,刘春堂,等. 基于分布式光传感的输电线路地震信号分析[J]. 光通信技术,2021,45(3):32-36.
张楚谦1,李龙云1,刘春堂1,刘继承1,王 蓉2,张哲民2
(1.国网湖北省电力有限公司 检修公司,武汉 430050;2.武汉康普常青软件技术股份有限公司,武汉 430074)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:为了分析地震对输电线路的影响,利用OPGW分布式光传感监测系统采集了地震案例数据,对输电线路受地震影响时的振动进行了特征分析,并初步尝试以实测塔线体系振动数据开展地震对输电线路的影响程度评估,充分验证了基于光纤复合架空地线(OPGW)的分布式光传感监测系统可以准确监测到输电线路通道的地震活动,并能感知全线路受地震波的影响情况。
关键词:OPGW;分布式光传感;地震;输电线路;特征分析
中图分类号:TM75 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2021)03-0032-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.03.008
0 引言
作为地震多发的国家,塔线耦合体系下的输电线路遭受地震荷载危害的可能性更大,而且地震会造成铁塔震动反应过大,从而引起整个输电线路发生倒塌[1]。据统计数据,2008年四川汶川8.0级的大地震,地震及余震先后造成电网系统110 kV以上杆塔中有20多基倒塔,局部破坏受损约16基,变电站停运90座,线路停运181条[2-3]。因此,有必要研究输电线路在地震作用下的动态响应,为输电线路排查检修、抗震设计提供支撑。目前,国内外学者的研究基本倾向于利用构建的输电塔线体系空间有限元模型,开展输电线路的抗地震性能研究。通过建立多种输电杆塔的力学简化模型,如塔架的空间桁架模型、串联集中质量模型和导线的铰接直杆模型等,对输电塔-线体系的自振特性、纵向与横向动力响应等进行分析,探索输电线路不同塔线结构的受损机理、不同纬度地震波下的受损程度以及输电线路的故障率,以期实现"大震不倒"的抗震设防目标[4-6]。但这些研究局限于简化的塔线体系,与现场情况存在差别,准确性尚存商议。
分布式光纤传感系统广泛应用于电缆防外破、地形变观测、地震波探测、水文地球化学观测和地磁探测等领域,其中光纤地震波探测技术已成为热门产
业[7-9]。因此,本文利用光纤复合架空地线(OPGW)实时监测输电线路沿线在地震前后的分布式振动信号,提取、分析信号特征,评估地震对输电线路的影响程度。
4 结束语
本文首次监测了输电线路上因地震引起的分布式振动信号,采用时频分析方法发现了显著区别于其它时期信号的突变特征,且该突变时刻与地震时刻高度吻合,并在热力图上清晰可见线路的振动传播纹理特征;首次尝试依据全线路各区段受地震的振动强度和影响时长评估所有区段的影响程度,发布排序后的优检区段,得出如下结论:
①OPGW分布式光传感监测系统对地震波有强烈的突变反应,证实了其对地震波的响应可行性;
②地震与非地震时期的信号有显著区别,信号大小存在量级的差异,且地震时的突变时间很快,不超过30 s;
③震源的远近影响线路受地震的突变时间,距离越近,响应越强,信号突变时间越短;
④根据全线各区段受地震的影响程度评估,可优先排检,减少人力物力,提升效率;
⑤线路所处地质条件也是影响线路对地震信号响应的重要因素,但具体的关系研究还需要更多线路资料和地质资料进行进一步深入研究。