[發明專利]一種智能電網覆冰監測中BOTDR溫度、應變快速分離方法

有效

• 申請號: 201710280926.4
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107014519B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 張益昕;劉品一;張旭蘋;董家赟;王清;許夢帆;王犇
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01D21/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

本發明公開了一種智能電網覆冰監測中布里淵光時域反射技術（BOTDR）溫度、應變快速分離方法，利用電網中光纖復合架空地線（OPGW）電纜進行傳感監測，得到布里淵散射譜圖。選取沿光纖路徑布里淵散射譜最大值附近3dB范圍內的點進行基于最小二乘法的二次多項式擬合，擬合后得到多項式的方程，根據多項式系數計算出峰值功率和中心頻率后，獲得功率和頻移曲線。根據頻移曲線和功率曲線，選取光纖接續處，重新標定布里淵功率的溫度系數和應變系數，經過系數修正后，可以實現溫度和應變準確分離。

技術領域

本發明涉及光纖傳感技術領域，特別是一種智能電網覆冰監測中BOTDR溫度、應變快速分離方法。

背景技術

近來，各個領域的先進技術在傳統電網中被廣泛應用，使得電網的發展有了智能化的趨勢。然而在輸電過程中，地形地況復雜，輸電線路遭遇線路覆冰的概率非常高，特別是在濕度大或者易降雪的地區，容易出現線路覆冰的現象。輸電線路覆冰嚴重威脅電網的安全運行，會引起舞動損壞、線路跳閘停電、絕緣子串覆冰引發覆冰閃絡、斷線、倒塔等重大事故。因此，采用可靠、有效的檢測手段和分析診斷技術對長距離輸電線路設備的狀態進行監測從而能及時準確的掌握設備的運行狀態，是保證設備安全、可靠和經濟的運行，應對突發自然災害時減小災害損失，保障輸電線路和電力系統安全穩定運行的重要措施。

目前，大多數方案利用先進的數字視頻壓縮技術、低功耗技術、GPRS無線通信技術，將現場圖像信息傳輸到監控中心的服務器上，從而實現對輸電線路全天候監測。但電學類點式監測方案有成本高、無法完全覆蓋電網、高壓大電流環境下工作不穩定、有源方案需供電但取電困難等不足。分布式光傳感技術可與電網融合，把光纖復合架空地線(OPGW)纜線作為傳感元件，與現有技術相比，具有以下優點：可以同時對架空導線和絕緣子進行監測，便于建立輸電線路覆冰在線監測網，構成分布式光纖傳感網絡；抗電磁干擾、抗輻射性能好，耐高溫，精度高，傳感距離長；可以實時測量空間溫度和應力應變場分布，從而適宜對處于惡劣地形，不宜于人工巡視的線路進行監測，可分布在無人值守地區，進行遠程遙測。

采用布里淵光時域反射技術(BOTDR)實時監測OPGW纜線的溫度和應變信息，以實現對覆冰的實時監測。然而，目前只是把布里淵分布式光纖傳感系統直接應用到只能電網中，沒有標定溫度和應變系數，因而不能對溫度和應變實現較好的分離。同時由于電網覆蓋面積大、纜線距離長，這使得在測量過程中產生的數據量非常大，給實時監測帶來巨大壓力。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，而提供一種智能電網覆冰監測中BOTDR溫度、應變快速分離方法，本發明使用布里淵分布式光纖傳感系統對OPGW光纜進行實時覆冰監測，得到頻移曲線后，采用快速尋峰算法計算出頻移和功率，再經過布里淵溫度和應變系數的修正，實現溫度和應變的快速分離。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

根據本發明提出的一種智能電網覆冰監測中BOTDR溫度、應變快速分離方法，包括以下步驟：

步驟一、利用BOTDR檢測光纖復合架空地線電纜中光纖的布里淵散射譜；

步驟二、沿光纖路徑對布里淵散射譜最大值附近的預設范圍進行快速尋峰算法，計算出每個位置的峰值功率和中心頻率；

步驟三、根據步驟二中計算出的每個位置的峰值功率和中心頻率，得到沿光纖路徑分布的布里淵頻移曲線及功率曲線；

步驟四、根據布里淵頻移曲線和功率曲線，選取光纖接續處，標定布里淵功率的溫度系數和應變系數；

步驟五、根據布里淵功率的溫度系數和應變系數得到溫度和應變分離的結果，溫度分離結果是橫坐標為距離，縱坐標為溫度的曲線，應變分離的結果是橫坐標為距離，縱坐標為應變的曲線。

作為本發明所述一種智能電網覆冰監測中BOTDR溫度、應變快速分離方法進一步優化方案，所述步驟二具體如下：