一根普通的光纖，如何化身電網(wǎng)“神經(jīng)”，在數(shù)十公里外感知山火、覆冰、臺風，甚至能識別頭發(fā)絲粗細的形變？

國家能源局近日公布第五批能源領域首臺（套）重大技術裝備名單，國網(wǎng)寧波供電公司牽頭研發(fā)的“基于分布式光傳感技術的輸電線路綜合防災監(jiān)測裝置”成功入選，實現(xiàn)從“被動搶修”到“主動預警”的跨越，成為全國電網(wǎng)防災的“尖子生”。

破題：傳統(tǒng)監(jiān)測困局

為何亟需研制一款輸電線路防災監(jiān)測裝置？傳統(tǒng)監(jiān)測手段為何“落伍掉隊”？

作為電力輸送的“大動脈”，輸電線路長期暴露于野外，直面風霜雨雪、高溫嚴寒的考驗。線路覆冰、雷擊、山火等故障不僅直接影響電力供應，還可能波及工業(yè)生產(chǎn)、民生用電甚至關鍵基礎設施，引發(fā)連鎖性社會風險。

此外，浙江地處東南沿海，常常面臨臺風、冰雪、雷擊、山火等自然災害的輪番考驗。據(jù)國家能源局統(tǒng)計，近5年內(nèi)，因自然災害導致的輸電線路故障占全年故障的60%以上。

除去外部環(huán)境因素，傳統(tǒng)監(jiān)測技術本身也存在明顯短板。以往，廣泛采用的“傳感器+攝像頭”模式存在三大痛點：

一是監(jiān)測盲區(qū)多、范圍有限，難以捕捉瞬時性災害；

二是響應滯后，易受天氣干擾，依賴人工巡檢，往往“災后才發(fā)現(xiàn)”；

三是運維成本高，線路分布廣、安裝維護難，經(jīng)濟效益低。

最后，技術瓶頸，仍是制約防災水平提升的關鍵障礙。從全球技術發(fā)展看，盡管分布式光傳感技術已有電網(wǎng)監(jiān)測實踐經(jīng)驗，但大多局限于單一災害監(jiān)測，在數(shù)據(jù)精度、傳輸距離、多參量感知與抗干擾能力等方面尚未形成系統(tǒng)突破。

解題：一根光纖化身電網(wǎng)“神經(jīng)網(wǎng)絡”

面對復雜電網(wǎng)環(huán)境的多災種監(jiān)測需求，國網(wǎng)浙江電力聯(lián)合高校、企業(yè)，歷經(jīng)三年攻關，研發(fā)出“基于分布式光傳感技術的輸電線路綜合防災監(jiān)測裝置”。

這套裝置的巧妙之處在于，它利用了輸電線路中常見的OPGW光纜。這種OPGW光纜內(nèi)部的光纖，原本就兼具通信和防雷功能，研發(fā)團隊無需改造，只要像“聽回聲”一樣，向富余的光纖發(fā)射光信號，通過解析返回信號的微小變化，就能精準感知線路的體溫和形變，使其成為遍布線路的“神經(jīng)”。

國網(wǎng)寧波供電公司輸電人員在變電站內(nèi)調(diào)試裝置丨齊春春 攝

要進一步理解這套裝置的工作原理，可以將其想象成“光雷達”。裝置向光纖中發(fā)射激光脈沖，光在傳輸過程中會產(chǎn)生微弱的背向散射信號。比如，線路覆冰會導致光纖應變增大、山火會引起溫度驟升、臺風會造成振動異常，而這些變化，會立即改變光信號的物理特征。

而這只是第一步，面對諸多信號等海量數(shù)據(jù)，如何避免誤報,并準確判斷是哪種災害在“作祟”，才是真正的挑戰(zhàn)。為此，研發(fā)團隊為裝置裝上了一個“聰明的大腦”——AI智能診斷系統(tǒng)。它在高精度傳感的基礎上，通過機器學習模型深度分析數(shù)據(jù)，能精準識別覆冰、山火、雷擊的獨特特征，實現(xiàn)了從“感知異?！钡健霸\斷病因”的跨越，大幅提升了預警的準確性。

在快速響應方面，裝置還能通過并行處理架構，將監(jiān)測任務智能拆解并同步計算，使60公里光纖的全線測溫時間從傳統(tǒng)的十幾分鐘縮短至10秒以內(nèi)，實現(xiàn)了從“分鐘級”到“秒級”的跨越。

實戰(zhàn)：從實驗室走向現(xiàn)實場景

實驗室的成功只是起點，真正的考驗在于能否經(jīng)得起現(xiàn)場實戰(zhàn)。

依托國網(wǎng)浙江電力科技創(chuàng)新中心這一成果轉(zhuǎn)化平臺，該項技術成功打通了從“樣品”到“產(chǎn)品”的“最后一公里”，并正從浙江起步，邁向全國更廣闊的電網(wǎng)防災應用天地。

來看看不同實戰(zhàn)場景下，它的表現(xiàn)如何。

覆冰

精準預警與斷線“黑匣子”

把時間拉到2024年2月，寒潮攜凍雨突襲寧波，500千伏強明線、強州線被冰層包裹，線路承載負荷逼近極限。23日，裝置率先捕捉到該線路某區(qū)段光纖應變值持續(xù)攀升，系統(tǒng)隨即發(fā)出預警，工作人員迅速將該區(qū)域列為重點監(jiān)控區(qū)。

2天后，裝置再次捕捉到關鍵信號，該線路區(qū)段光纖應變值在達到峰值后斷崖式歸零，這表明光纜已斷裂。隨后，工作人員根據(jù)數(shù)據(jù)，精準鎖定故障點位、迅速開展踏勘和搶修作業(yè)。這套裝置不僅提前拉響了警報，更如同“黑匣子”一般，完整記錄了斷線前一刻的應變數(shù)據(jù)和精確位置，為團隊后續(xù)的精準搶修和原因分析提供了至關重要的一手數(shù)據(jù)。

基于分布式光傳感技術的輸電線路綜合防災監(jiān)測裝置系統(tǒng)界面丨齊春春 攝

臺風

實時捕捉疾風中的“異?！?/p>

2025年，臺風“丹娜絲”“竹節(jié)草”來襲，當臺風外圍環(huán)流開始影響線路時，裝置立即“聽”到了變化。

它實時捕捉到OPGW光纜上傳來的異常振動頻譜。不同于往常穩(wěn)定、低頻的微風擺動，此時振動幅度和頻率特性出現(xiàn)了明顯異常。這為運維人員精準掌握臺風過境期間線路的實際運行狀態(tài)，并評估線路健康、組織特巡提供了關鍵的數(shù)據(jù)支撐。

融冰

守護光纜的“體溫計”

在2024年底跨省特高壓直流融冰演練中，±800千伏靈紹線正面臨一場“火力”考驗，通過施加直流電流為線路加熱，從而融化覆冰。這套裝置，扮演至關重要的“體溫計”角色。

在裝置屏幕上，靈紹線演練段的溫度曲線清晰延展，一目了然。根據(jù)數(shù)據(jù)，后臺工作人員發(fā)現(xiàn)，當電流超過300安培后，芯部溫升曲線變得極為陡峭，即便電流下調(diào)，溫度會像有“余熱”殘留般居高不下。這說明，傳統(tǒng)方式下，僅靠測量光纜表面溫度，那么誤差將超過50℃，無法真實反映光纜內(nèi)部的灼熱狀況。除了實時回傳溫度數(shù)據(jù)，裝置還能實現(xiàn)精準芯部溫度導航，讓工作人員得以精準掌握融冰效果，守住光纜安全的生命線。

國網(wǎng)寧波供電公司輸電人員利用系統(tǒng)監(jiān)測線路溫度變化情況丨齊春春 攝

價值：電網(wǎng)安全的智慧升級

今年3月，經(jīng)中國電力企業(yè)聯(lián)合會組織，中國工程院院士饒宏領銜的鑒定委員會鑒定：這項成果整體達到國際先進水平，其中在光纖識別技術和溫度快速測量方面達到國際領先水平。

目前，該成果已授權發(fā)明專利21項、實用新型專利2項，發(fā)表論文4篇，軟件著作權1項，團體標準3項。

這項創(chuàng)新技術帶來了顯著的社會效益。供電可靠性得到提升，災害預警準確率達到98%，運維成本有效降低，人工巡檢頻次減少50%，單條線路年均節(jié)省運維費用超百萬元。同時通過減少停電和線路損耗，間接實現(xiàn)了碳減排目標。

同時，推廣前景也十分廣闊，它能夠廣泛適用于不同電壓等級的線路，形成的“監(jiān)測-預警-處置”全流程標準化方案，目前已在多個省份試點應用，預計未來將有效帶動傳感監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、智能運維等多個相關產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。

從浙江起步，走向全國，這項創(chuàng)新技術正守護著每一度電的安全穩(wěn)定輸送。

供稿：寧波公司 葉琪 朱敏輝 趙琴 楊躍平