[發(fā)明專利]架空輸電線路全光纖動靜態(tài)監(jiān)測和趨勢預(yù)測系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910421875.1
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110135645B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳慧娟;肖垚;唐波;邱浩宇;楊明儒;路豪;陽思琦;王超群
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G01D5/353;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 梁偉東

本發(fā)明公開了一種架空輸電線路全光纖動靜態(tài)監(jiān)測和趨勢預(yù)測系統(tǒng)及方法，使用全光纖監(jiān)測技術(shù)實現(xiàn)對架空輸電線路多參數(shù)監(jiān)測預(yù)警，實現(xiàn)對電力線路周邊環(huán)境氣溫、氣壓等準(zhǔn)靜態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)和輸電線路動態(tài)風(fēng)舞數(shù)據(jù)等動態(tài)參數(shù)的全方位連續(xù)時空在線監(jiān)測，方法在監(jiān)測動靜態(tài)數(shù)據(jù)的同時，利用前期采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)并基于LSTM網(wǎng)絡(luò)模型能夠?qū)崿F(xiàn)對氣溫、氣壓等環(huán)境變化參數(shù)、線路舞動等動態(tài)變化參數(shù)的預(yù)測，及時防范可能發(fā)生的氣象災(zāi)害和以便于對異常舞動線路區(qū)段進行有針對性的巡檢和重點防護。監(jiān)測手段屬于非電氣手段，傳感器無源且本質(zhì)安全，系統(tǒng)具備天然的抗電磁干擾及抗雷擊能力，適用于長距離輸電線路的野外惡劣環(huán)境及極端復(fù)雜氣候條件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及架空輸電線路全光纖動靜態(tài)監(jiān)測和趨勢預(yù)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)架空輸電線纜舞動，是一種頻率低(頻率約0.1Hz到3Hz)、擺幅大(擺幅約為輸電線纜直徑的5～300倍)、在風(fēng)激勵下產(chǎn)生的負(fù)載導(dǎo)線擺動現(xiàn)象。這種舞動可能會導(dǎo)致線路的局部短路、破損與斷線，進而造成線路跳閘、甚至大范圍的停電，帶來經(jīng)濟上的巨大損失。因此，對輸電線纜舞動進行連續(xù)的時空監(jiān)測是很有必要的。目前對于電力線纜舞動的監(jiān)測預(yù)警，常用的方法主要包括人工巡檢、視頻監(jiān)控和鋪設(shè)傳感器。人工巡檢法勞動強度大、成本高，檢測結(jié)果與實際差距很大。視頻監(jiān)控法能得到現(xiàn)場線纜舞動情況的定性結(jié)果，但容易受到惡劣天氣的干擾，且范圍有限，不適于全方位監(jiān)控。傳感器監(jiān)控法分為電學(xué)傳感器監(jiān)控和光學(xué)傳感器監(jiān)控，使用各種類型的電子傳感器對風(fēng)速、風(fēng)向、壓力、溫度等現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)進行采集，可以達到對線纜舞動狀態(tài)進行實時定量測量的目的，但是電學(xué)元件的供電和維護相對比較困難，并且還容易受到電纜本身和雷暴的電磁干擾影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：目前對架空輸電線路所處環(huán)境參數(shù)及舞動狀態(tài)進行監(jiān)測預(yù)警，常采用多種復(fù)合方法實現(xiàn)動靜態(tài)參數(shù)全方位監(jiān)測，且以分立的電學(xué)傳感器為主，存在監(jiān)測范圍有限，連續(xù)時空在線監(jiān)測困難，傳感器易受高壓電纜附近強電磁干擾和惡劣天氣影響；此外，不同系統(tǒng)及方法的監(jiān)測數(shù)據(jù)只能反映歷史或當(dāng)前的線路狀態(tài)，無法基于歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)對未來即將發(fā)生的線路狀態(tài)進行預(yù)測，例如潛在的氣候影響及危險事件等，無法做到防患于未然。因此本發(fā)明提出一種架空輸電線路全光纖動靜態(tài)監(jiān)測和趨勢預(yù)測系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

架空輸電線路全光纖動靜態(tài)監(jiān)測和趨勢預(yù)測系統(tǒng)，系統(tǒng)包括對準(zhǔn)靜態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)進行實時測量的光纖傳感探頭和與光纖傳感探頭連接的FBG解調(diào)系統(tǒng)，還包括對輸電線路動態(tài)風(fēng)舞數(shù)據(jù)實時監(jiān)測的探測光纜，和與探測光纜連接的P-OTDR解調(diào)系統(tǒng)，還包括與FBG解調(diào)系統(tǒng)信號輸出端和P-OTDR解調(diào)系統(tǒng)信號輸出端連接的處理終端，處理終端用于對輸入的準(zhǔn)靜態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)和輸電線路動態(tài)風(fēng)舞數(shù)據(jù)進行處理。

進一步，所述光纖傳感探頭采用基于布拉格光柵的光纖傳感探頭，所述FBG解調(diào)系統(tǒng)包括基于光纖傳感探頭的FBG傳感器，和與FBG傳感器連接的FBG解調(diào)器。

進一步，所述探測光纜為架空輸電線路的光纖復(fù)合地線中的一根空余纖芯。

進一步，所述P-OTDR解調(diào)系統(tǒng)包括依次連接的激光器、聲光調(diào)制器、摻鉺光纖放大器、隔離器、起偏器、環(huán)形器、偏振分束器、光電探測器、模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集模塊，其中環(huán)形器的第一端口連接起偏器，第二端口連接探測光纜，第三端口連接偏振分束器，數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端連接處理終端。

基于上述架空輸電線路全光纖動靜態(tài)監(jiān)測和趨勢預(yù)測系統(tǒng)的架空輸電線路動靜態(tài)監(jiān)測和趨勢預(yù)測方法，方法包括：

采集動靜態(tài)數(shù)據(jù)：對架空輸電線路全光纖動靜態(tài)監(jiān)測和趨勢預(yù)測系統(tǒng)采集的準(zhǔn)靜態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)和輸電線路動態(tài)風(fēng)舞數(shù)據(jù)按時間進行記錄，并提取特征，再分別轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)序列；

動靜態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)處理：對準(zhǔn)靜態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)和輸電線路動態(tài)風(fēng)舞數(shù)據(jù)得到的數(shù)據(jù)序列分別進行模型訓(xùn)練的數(shù)據(jù)預(yù)處理步驟，分別得到劃分好的訓(xùn)練集和測試集；