[發(fā)明專利]一種基于斯托克斯參量的光纜覆冰在線監(jiān)測裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010219004.4
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111442798A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔文杰;吳秋晗;湯億則;王彥波;毛秀偉;梅峰;章毅;邱蘭馨;劉晨陽;盧杉;劉利民;趙永生;李志浩;楊允志;葉志遠(yuǎn);黃犟;許良杰;倪鵬程;曹燦;陳顥;蒲強(qiáng);凡恒山;劉寶新
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽繼遠(yuǎn)軟件有限公司;國網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司;國網(wǎng)浙江省電力有限公司信息通信分公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G08B19/02
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 金凱

本發(fā)明公開了一種基于斯托克斯參量的光纜覆冰在線監(jiān)測裝置及方法，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，包括：偏振光發(fā)生模塊、斯托克斯參量測量模塊、傅里葉頻幅分析模塊、光纜振動頻率計(jì)算模塊和覆冰告警模塊，偏振光發(fā)生模塊的光線發(fā)出端經(jīng)光纜與斯托克斯參量測量模塊的光線接收端連接，斯托克斯參量測量模塊的光線發(fā)出端依次經(jīng)傅里葉頻幅分析模塊和光纜振動頻率計(jì)算模塊與覆冰告警模塊的輸入端連接。本方案提高覆冰監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，降低覆冰監(jiān)測系統(tǒng)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于斯托克斯參量的光纜覆冰在線監(jiān)測裝置及方法。

背景技術(shù)

近年來已經(jīng)發(fā)展了多種覆冰監(jiān)測技術(shù)，比如稱重法、水平張力-傾角法，傾角-弧垂法，視頻圖像監(jiān)測法等，并且在一定范圍內(nèi)獲得了實(shí)際應(yīng)用。但是上述覆冰監(jiān)測主要存在以下幾個方面的問題：

（1）傳感器的長期工作穩(wěn)定性和可靠性問題

現(xiàn)有覆冰監(jiān)測系統(tǒng)均借助安裝在桿塔或輸電線上的各種拉力/應(yīng)力/傾角傳感器或者視頻監(jiān)控探頭，在輸電網(wǎng)的高壓、強(qiáng)電磁干擾、強(qiáng)腐蝕等惡劣環(huán)境下，這些電學(xué)傳感器的精度、長期工作穩(wěn)定性和可靠性都存在比較嚴(yán)重的問題，視頻監(jiān)控探頭還存在很容易覆冰、被冰雪遮蔽、拍攝角度受限等問題。

（2）傳感器的供電問題

各類傳感器在信息接收和發(fā)送端都需要電源供電，當(dāng)前覆冰檢測終端多采用自取電蓄電池或太陽能蓄電池作為系統(tǒng)的電源。太陽能蓄電池系統(tǒng)采用太陽能電池板供電，不受市電或輸電線路影響，是一個獨(dú)立的自給自足電源系統(tǒng)，但是太陽能蓄電池的轉(zhuǎn)化效率有限，供電時間短，受天氣影響嚴(yán)重。自取電蓄電池系統(tǒng)利用市電供電，或者把輸電線的高壓電變成所需電源，無論哪種方式都會大大增加供電系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。

（3）檢測終端和監(jiān)控中心的通信問題

現(xiàn)有覆冰檢測系統(tǒng)，無論是稱重法、水平張力-傾角法，傾角-弧垂法，還是視頻圖像監(jiān)測法，現(xiàn)場測量的各種傳感器數(shù)據(jù)和視頻圖像數(shù)據(jù)要傳回監(jiān)控中心，必須另外建立一套通訊系統(tǒng)，如通過無線接力或GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)等。考慮到我國幅員遼闊，輸電線路超長，因此所需覆冰檢測終端數(shù)量巨大，建立這樣一套覆冰監(jiān)測數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)成本較高。此外，視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率非常高，實(shí)際使用中還必須采集、傳輸溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象數(shù)據(jù)，更加劇了數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的使用費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述背景技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性強(qiáng)的覆冰監(jiān)控裝置。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用一種基于斯托克斯參量的光纜覆冰在線監(jiān)測裝置，包括：偏振光發(fā)生模塊、斯托克斯參量測量模塊、傅里葉頻幅分析模塊、光纜振動頻率計(jì)算模塊和覆冰告警模塊，偏振光發(fā)生模塊的光線發(fā)出端經(jīng)光纜與斯托克斯參量測量模塊的光線接收端連接，斯托克斯參量測量模塊的光線發(fā)出端依次經(jīng)傅里葉頻幅分析模塊和光纜振動頻率計(jì)算模塊與覆冰告警模塊的輸入端連接。

進(jìn)一步地，所述偏振光發(fā)生模塊采用波長為1550nm的激光器，激光器輸出端與所述光纜一端相連。

進(jìn)一步地，所述斯托克斯參量測量模塊包括光束準(zhǔn)直器、旋轉(zhuǎn)1/4波片、固定偏振器和光電二極管，光束準(zhǔn)直器與所述光纜連接，光束準(zhǔn)直器的發(fā)出的光線傳播路徑上依次布置有旋轉(zhuǎn)1/4波片、固定偏振器和光電二極管，光電二極管的光線發(fā)出端與所述傅里葉頻幅分析模塊的輸入端連接。

進(jìn)一步地，所述傅里葉頻幅分析模塊包括快速傅里葉變換單元和第一顯示單元；

快速傅里葉變換單元用于將所述斯托克斯參量測量模塊中采集到的斯托克斯參數(shù)進(jìn)行快速傅里葉變換得到頻幅關(guān)系圖；

第二顯示單元用于將頻幅關(guān)系圖進(jìn)行顯示。

進(jìn)一步地，所述光纜振動頻率計(jì)算模塊包括計(jì)算光纜振動主頻率單元和第二顯示單元；