一種基于botdr分布式光纖傳感的桿塔傾斜監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于BOTDR分布式光纖傳感的桿塔傾斜監(jiān)測系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括BOTDR設(shè)備、分布式光纖傳感器以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述的分布式光纖傳感器為光纖復(fù)合架空地線OPGW內(nèi)的一根傳感光纖，光纖復(fù)合架空地線的傳感光纖通過變電站內(nèi)的接口接入BOTDR，并與BOTDR的光纖纖芯連接，BOTDR與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連。BOTDR通過BOTDR分離出輸電線路中各檔距的溫度和應(yīng)力兩個參變量，并根據(jù)解調(diào)出的應(yīng)力結(jié)合輸電線路的檔距、桿塔高度、地理信息和OPGW參數(shù)信息，采用懸鏈線狀態(tài)方程求解出桿塔傾斜后造成的檔距增量，進(jìn)而結(jié)合OPGW在桿塔上的掛點(diǎn)高度求解得到桿塔傾斜的角度，實(shí)現(xiàn)輸電線路中順線桿塔傾斜的在線監(jiān)測。
【專利說明】-種基于BOTDR分布式光纖傳感的桿塔傾斜監(jiān)測系統(tǒng)及方 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于輸電線路在線監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種基于B0TDR分布式光纖傳感的 桿塔傾斜監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力行業(yè)的發(fā)展，供電安全、穩(wěn)定是人們關(guān)注的重點(diǎn)問題。然而受地質(zhì)、外部 環(huán)境因素的改變和線路設(shè)計(jì)缺陷的影響，高壓輸變電線路的桿塔可能會發(fā)生傾斜，這種桿 塔的傾斜會嚴(yán)重影響到線路的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，極有可能導(dǎo)致倒塔、斷線、跳閘等現(xiàn)象，從而 出現(xiàn)大面積的停電故障，給社會工業(yè)生產(chǎn)、人們?nèi)粘Ｉ顜順O大的不便。因此，研究開發(fā) 一種輸電線路桿塔傾斜的在線監(jiān)測方法具有十分重大的工程應(yīng)用價值。
[0003] 目前，對于桿塔傾斜的檢測或監(jiān)測方法主要有鉛垂法、經(jīng)緯儀法、GSM桿塔儀以 及在桿塔上直接貼電阻應(yīng)變片進(jìn)行檢測的方法。對于鉛垂法和經(jīng)緯儀方法是比較傳統(tǒng)的 方法，需要人工進(jìn)行現(xiàn)場檢測，GSM桿塔儀和電阻應(yīng)變貼片應(yīng)用到了傳感器技術(shù)，且屬于 在線監(jiān)測，但是其應(yīng)用依然受到限制。隨著光纖傳感技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，人們更青 睞于采用光纖傳感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)分布式在線監(jiān)測。布里淵散射傳感技術(shù)是一種新型光頻 率調(diào)制傳感技術(shù)，其能夠?qū)饫w沿線的溫度和應(yīng)變實(shí)現(xiàn)分布式測量，并且具有測量點(diǎn)定 位功能，該項(xiàng)技術(shù)具有檢測精度高、定位準(zhǔn)確、分布式測量等多項(xiàng)優(yōu)勢。目前主要應(yīng)用的 分布式光纖溫度應(yīng)變解調(diào)原理是基于布里淵散射傳感技術(shù)的BOTDA(Brillouin Optical Time Domain Analysis，布里淵光時域分析）和 BOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectometry，布里淵光時域反射）技術(shù)。其中，BOTDA盡管具有較高的監(jiān)測距離和監(jiān)測精 度，但它采用雙端測量方式，需要將線路兩端均接到設(shè)備中，對實(shí)施不方便；B0TDR盡管對 信號解調(diào)系統(tǒng)具有較高要求，且探測的是微弱的自發(fā)布里淵散射光，但其為單端測量方式， 實(shí)施起來比較便捷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于B0TDR分布式光纖傳感的桿塔傾斜監(jiān)測系統(tǒng)及 方法，以獲得線路上桿塔傾斜角的變化情況，實(shí)現(xiàn)輸電線桿塔傾斜、傾斜角的在線監(jiān)測。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0006] -種基于B0TDR的順線桿塔傾斜在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括：B0TDR設(shè)備、分布式光纖傳 感器以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征是：所述的分布式光纖傳感器為光纖復(fù)合架空地線0PGW內(nèi)的 一根傳感光纖，光纖復(fù)合架空地線的傳感光纖通過變電站內(nèi)的接口接入B0TDR，并與B0TDR 的光纖纖芯連接，B0TDR與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連。
[0007] 所述的光纖復(fù)合架空地線內(nèi)的一根傳感光纖為一根單模光纖，利用光纖復(fù)合架空 地線中的一根單模光纖作為傳感器，監(jiān)測傳感器的溫度與應(yīng)變參數(shù)。
[0008] 所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過USB接口與B0TDR連接，接收B0TDR發(fā)送的分布式光纖傳 感器上各空間位置上的溫度與應(yīng)力信息；并完成存儲、管理、計(jì)算、顯示信息，通過現(xiàn)有相應(yīng) 算法計(jì)算出輸電線路的桿塔傾斜狀況，達(dá)到實(shí)時監(jiān)測的目的。
[0009] 利用上述的一種基于B0TDR的順線桿塔傾斜在線監(jiān)測系統(tǒng)的方法，其特征是按以 下步驟進(jìn)行：B0TDR實(shí)時接收光纖復(fù)合架空地線內(nèi)的傳感光纖也就是分布式光纖傳感器上 各空間位置上的溫度與應(yīng)力，B0TDR解調(diào)出各空間位置上的溫度t和應(yīng)力 〇后，根據(jù)架空 線的懸鏈線狀態(tài)方程，求解由于桿塔傾斜而造成的檔距增量Λ1 :

【權(quán)利要求】
1. 一種基于BOTDR的順線桿塔傾斜在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括：BOTDR設(shè)備、分布式光纖傳感 器以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征是：所述的分布式光纖傳感器為光纖復(fù)合架空地線0PGW內(nèi)的一 根傳感光纖，光纖復(fù)合架空地線的傳感光纖通過變電站內(nèi)的接口接入B0TDR，并與B0TDR的 光纖纖芯連接，B0TDR與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連。
2. 按權(quán)利要求1所述的一種基于B0TDR的順線桿塔傾斜在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：所 述的光纖復(fù)合架空地線內(nèi)的一根傳感光纖為一根單模光纖。
3. 按權(quán)利要求1所述的一種基于B0TDR的順線桿塔傾斜在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：所 述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過USB接口與B0TDR連接，接收B0TDR發(fā)送的分布式光纖傳感器上各空 間位置上的溫度與應(yīng)力信息；并完成存儲、管理、計(jì)算、顯示信息，通過現(xiàn)有相應(yīng)算法計(jì)算出 輸電線路的桿塔傾斜狀況，達(dá)到實(shí)時監(jiān)測的目的。
4. 利用權(quán)利要求1-3之一所述的一種基于B0TDR的順線桿塔傾斜在線監(jiān)測系統(tǒng)的方 法，其特征是按以下步驟進(jìn)行：B0TDR實(shí)時接收光纖復(fù)合架空地線內(nèi)的傳感光纖也就是分 布式光纖傳感器上各空間位置上的溫度與應(yīng)力，B0TDR解調(diào)出各空間位置上的溫度t和應(yīng) 力〇后，根據(jù)架空線的懸鏈線狀態(tài)方程，求解由于桿塔傾斜而造成的檔距增量Λ1:
式（1)、（2)、（3)、（4)中， 〇 > 〇!--分別為桿塔傾斜時的水平應(yīng)力和溫度為h時無桿塔傾斜時的水平應(yīng)力； 1、12--分別為原始檔距和桿塔傾斜后的檔距，單位：m ; L〇i> L〇2 為桿塔傾斜如和傾斜后的等1?線長，單位：m ; t>t〇-分別為桿塔傾斜后和桿塔傾斜前的溫度（單位：°C ); Y--為0PGW的自重比載，單位：Mpa/m ; h 為檔距內(nèi)的1?差，單位：m ; α--為架空線的熱膨脹系數(shù)，單位：/°C ; E--為架空線的楊氏模量，單位：Mpa ; 通過懸鏈線狀態(tài)方程采用牛頓迭代方法求解出桿塔傾斜后造成的檔距增量Λ1后，結(jié) 合0PGW在桿塔上的掛點(diǎn)高度計(jì)算出桿塔的傾斜角Θ : (5) 式中Θ為桿塔傾斜的角度（rad)，Η為OPGW在桿塔上的掛點(diǎn)高度，以角度表示為： 180X Θ / ji。
【文檔編號】G01D21/02GK104121889SQ201410266019
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】劉洪凱, 張哲民, 楊帆, 張文舉 申請人:武漢康普常青軟件技術(shù)股份有限公司