[發明專利]基于真型試驗線路OPGW光纜的光纖測振系統及方法

在審

• 申請號: 201710577115.0
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107218995A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 魏建林;呂中賓;謝凱;覃劍歡;張春雷;趙書杰;張博;宋高麗;劉澤輝;李夢莉
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司電力科學研究院;北京銳科環宇科技有限公司;國家電網公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 鄭州知己知識產權代理有限公司41132
• 代理人: 季發軍

技術領域

本發明涉及電力光纜安全防護裝置及措施技術領域，尤其涉及基于真型試驗線路OPGW光纜的光纖測振系統及方法。

背景技術

高壓輸電線路一般工作環境較為惡劣，受到常年氣候因素的影響，舞動的產生就頗為常見。一旦高壓輸電線路產生舞動，將會影響超高壓輸電線路的安全使用及運行，輸電線路舞動是不均勻覆冰導線在風激勵下產生的一種低頻率（0.1～5Hz）、大振幅（導線直徑的20～300倍）的自激振動。高壓輸電線路舞動能量大，持續時間長，易造成線路閃絡、跳閘、桿塔螺栓松動、脫落，嚴重時會發生金具及絕緣子損壞，導線斷股、斷線，甚至倒塔，導致重大電網事故。所以做好高壓輸電線路舞動狀態的監測就至關重要。

光纖傳感技術是指在光纖傳輸路徑上的外部信號通過一定的方法對光纖種的光波進行調試，以實現被測量對象的連續空間的實時測量。光纖同時具有導光介質和傳感元件的功能。相比于傳統的振動傳感器，光纖傳感器具有靈敏度高、動態范圍大、體積小、重量輕、不易受環境影響等特點，可進行全分布的監控。基于相位敏感的光時域反射型（Φ-OTDR）傳感器與傳統型OTDR最大的不同就是采用了具有窄線寬和低頻率漂移特性相干光源，相應極大地提高了空間分辨率（可達1m）和振動強度分辨率。利用這種散射光的相干性設計出的相位敏感型光時域反射系統，光纖本身既是傳輸媒質又是感知元件，光纖上任意一點都是傳感單元，是一種真正意義上的全光纖傳感器。

專利號為201410027722.6的發明公開了一種檢測振動的光纖傳感器，屬于光纖傳感技術領域。該光纖傳感器包括傳導光纖、光纖光柵、簡支梁和帶有開口的非金屬保護外殼；光纖光柵和簡支梁置于非金屬保護外殼中，光纖光柵粘貼在簡支梁上，且光纖光柵的中心點與簡支梁的中心點對齊；非金屬保護外殼的一個側壁上開有開口，簡支梁的一端從開口中穿出，另一端固定在非金屬保護外殼的另一個側壁上。該發明所述的光纖傳感器不受光源起伏、光纖彎曲損耗、連接損耗和探測器老化等因素的影響；避免了一般干涉型傳感器中相位測量的不清晰和對固有參考點的需要；能方便地使用波分復用技術在一根光纖中串接多個布拉格光柵進行測量，形成一個的傳感網絡

專利號為201510917944.X 的發明涉及光學工程、光纖光學和信息獲取與感知技術領域，具體涉及一種U型傳感光纖部署結構的光纖傳感系統。本發明將光纖傳感系統中用于檢測振動信號的傳感光纖布置成多U型結構，該多U型結構由N條平行邊構成N-1個U型，且相鄰U型方向相反，N>1。從傳感光纖起始端將其依次劃分為一系列連續且等長的通道，各通道的長度為入射脈沖激光線寬T的一半。傳感光纖各平行邊上的每個通道與相鄰平行邊對應的通道在垂直于平行邊方向上不重疊。該發明在不減小光源脈沖寬度，不犧牲光源入射功率，不減小光電探測器最小積分時間的基礎上，提高了系統的空間分辨率

專利號為201210060041.0 的發明公布了基于相位解調的超大動態范圍光纖傳感裝置及方法。其中包括光源，耦合器，聲光調制器，光放大器，環形器，探測器，自動增益控制裝置，調制器驅動裝置，鎖相放大器，傳感光纜，信號處理以及信號輸出裝置。本發明采用了自動增益控制裝置，可以實現大動態范圍的信號檢測；采用了鎖相放大器的相位解調檢測裝置，降低了強度噪聲的影響，可以實現了高靈敏度，高帶寬振動信號檢測，從而可以實現大動態范圍振動傳感。該發明的有益效果為可實現具有如下優勢的長距離傳感：動態范圍大，定位精度高，干涉傳感靈敏度高，檢測振動信號的帶寬大，可多點定位，檢測距離長等。

然而，上述方案的側重點均放在光纖傳感部件的實際應用方面，對測振所需要的數據處理及分析輸出并未作出詳細描述，所以并為構成完整的測振技術方案，存在應用功能上的缺陷，而且還都存在對于輸電線路舞動特征研究針對性不強的缺點。

發明內容

本發明的目的是提供基于真型試驗線路OPGW光纜的光纖測振系統及方法，它能夠提出針對性的測振模擬試驗方案，在特定的真型試驗線路上針對舞動、振動特性的監測，實現OPGW光纜振動特征數據的采集與分析。