近年来，极端覆冰天气多发。2023年迎峰度冬期间，我国经历了近年来最强雨雪冰冻灾害，光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire，OPGW)光缆覆冰时间长、范围广，程度高。国网范围出现大范围覆冰天气时间长达86天，覆冰范围涵盖14个省(市)，山东、河南等不易覆冰省份均出现严重覆冰；OPGW覆冰程度高，超过覆冰设计值100%的约60条线路，涉及10个省份。覆冰导致的光缆中断、性能劣化等故障数明显上升，对电网安全稳定运行带来重大威胁。因此，开展特高压线路地线和光纤复合架空地线(OPGW)的带电融冰系统研制及工程应用，对于保障特高压线路的安全运行具有重要意义。

OPGW覆冰及危害

        OPGW兼具地线和通信功能是电力通信系统的主要传输媒介和保障电网安全运行的重要基础设施。其悬挂高度高于导线，直径小于导线，正常运行时温度低于导线；同一覆冰天气下，OPGW结冰厚度大于导线。覆冰后OPGW弧垂增大、与导线间隙变小，易引发放电、断线、倒塔等事故，造成电力通信中断、电网停运等后果，严重威胁电网的安全运行。

OPGW覆冰监测技术

        传统覆冰监测技术是现场+“点”测的方式，通过在覆冰区域电网线路下方设置模拟导线，观冰站(哨)人员通过卡尺进行测量后上报覆冰数据；然后在电网杆塔上安装图像或视频监拍装置，通过平时与覆冰情况下拍照对比推算线路覆冰情况；最后在线路绝缘子串与横梁之间安装拉力传感器，测量绝缘子串、导线拉力等，推算线路覆冰数据。这其中实施运行维护成本高、供电通信不可靠、受环境影响大。而OPGW是基于光传感的覆冰监测技术利用光在光纤中传输的物理特性，利用检测装置接收到的光散射信号计算光纤的损耗、振动、温度和应变等，推算出光缆覆冰情况和线路导线的等值覆盖情况，它具有以下特点：

        1）监测区域由“点”到“线”。可得整条线路覆冰数据，依托随线架设的光缆进行长距离“线”的区域监测，监测区域有效扩展。

        2）供电通信可靠性高。传感检测设备安装于变电站内，可依托通信网实时可靠回传。

        3）应用实施难度低。直接利用通信光缆，设备室内安装维护，有效降低建设和运维实施难度。

        OPGW覆冰监测技术在覆冰全线监测、覆冰判断时长等方面较传统覆冰监测方式有显著优势，覆冰定性、定位及趋势判断的性能方面已经达到实用水平。其包括以下方面：

        ➣ 覆冰有无判断：准确性达到90%以上；

        ➣ 覆冰监测有效距离：约为100km；

        ➣ 覆冰判断时长：小于30分钟，支持小时级上报；

        ➣ 覆冰定位精度：达到线路单档级；

        ➣ 覆冰趋势判断：精度达到0.5mm级；

        ➣ 覆冰厚度判断：以人工观冰哨作为标称数据，由于利用光传感技术判断覆冰厚度仍须大量历史运行数和线路基本数据作为，目前覆冰厚度判精度基本达到60%，因此精度尚无可靠方法验证。

OPGW直流融冰技术

        当前，OPGW的融冰接线方式分为导线停运与导线不停运融冰两种方式。导线停运融冰是指采取2根地线(OPGW)在末端搭接串联后，融冰时停运主体线路，一次性通过导线连接站内融冰电压进行融冰停运融冰接线方式。从2011年起，导线停运地线融冰在南方电网得到了广泛应用。导线不停运融冰是将线路两侧地线在末端搭接串联，外接入融冰装置进行融冰，融冰时无需停运主体线路。此方案下，需关注感应电压以及OPGW覆冰脱落时，脱冰跳跃导致的闪络现象。目前在国网公司得到实践。

        OPGW与普通地线相比，在绝缘化改造、融冰温度控制、OPGW性能监控三方面，需在开展融冰改造及实施等相关工作。

        1）融冰绝缘化改造

        目前OPGW基本采用逐塔接地的方式，以保证线路短路故障和雷击时的暂态大电流迅速分流和入地。为满足OPGW直流融冰需要覆冰区段的OPGW接地方式为融冰段绝缘、多点接地方式。融冰段绝缘指改造OPGW原有接地方式并实现与塔身绝缘，在绝缘段内、以及绝缘分段边界塔光纤接续盒更换为光电分离接续盒。多点接地指为了降低不融冰期间OPGW感应电压，在融冰区段OPGW根据运行操作需要安装必要的接地刀闸。OPGW线路及引下缆绝缘化改造与绝缘接续盒替换同步实施，OPGW绝缘化改造后，OPGW及引下接续为带电体，并保障施工、运维工作中人身及设备安全。

        2）融冰温度控制与监测

        OPGW主要组成包括铝包钢线及光单元，而普通地线没有光单元。合理选择融冰电流，控制融冰过程中光单元内部温度，使光单元的物理性能、通信传输性能、使用寿命等不受影响，是OPGW直流融冰电流选择的重要限制条件。

        根据OPGW光单元的温度特性，融冰全过程中光纤纤芯温度控制在80℃以内，OPGW融冰全线表面最高温度控制在30℃以下。内外部温差是会随通流时间增加不断增加，热平衡稳定时内外温差达到最大，但一般情况下内外温差不超过50℃，这是要避免因老旧线路存在塔顶金具夹持处等电阻增大，而造成局部温升过快的隐患。

        此外，除必要的人工视频观冰、外表红外测温外，在融冰过程中会利用光纤分布式测温等技术手段，对OPGW内部温度，重点对OPGW余缆架、并沟线夹、非覆冰区段(获环境温度最高处)等关键点开展实时监测。

        3）OPGW性能监控

        OPGW融冰前、融冰结束后及OPGW恢复常温后的会及时测量光纤衰耗情况。融冰工作前，记录光缆备用纤芯初始衰耗性能；融冰过程中，每隔15分钟对融冰段光缆纤芯衰耗性能进行抽测；融冰工作结束后，对光缆全部备用纤芯进行测试，确保光缆正常运行。

        融冰过程中可以采用B-OTDR测量OPGW融冰段全线纤芯温度和应力。

        融冰过程中还会建立跨专业的沟通联络机制。当融冰过程中监测到融冰电流突增、温度突增或光衰减发生较大变化时会立即停止融冰。