[发明专利]输电线路光纤复合地线覆冰的频域分析的状态监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及输电线路光纤复合地线覆冰监测领域，特别是指一种高压输电线路光纤复合地线覆冰的频域分析的监测方法。

背景技术

架空导线的舞动是由于导线覆冰或其它原因改变了导线的截面形状而形成对空气的动力不稳定引起的。舞动是低频率(约为0.1～3Hz)、大振幅(约为输电线直径的5～300倍)的自激振动，是一种复杂的流固祸合问题。导线覆冰会造成金具损坏、导线断股、断线和杆塔倾斜或倒塌等机械及电气事故。现有导线覆冰监测技术通常对气象环境数据、导线张力变化、导线振动等信息进行远程、时实采集和分析处理，及时了解现场情况，对线路覆冰状况进行评估和预警，进而指导对相关线路采取针对性防治措施，有效地防止输电线路因覆冰引起导(地)线、金具、绝缘子损坏和倒塔事故的发生，提高线路运行的安全可靠性。分布式光纤传感系统可以沿传感光纤测量应力、振动和温度等物理参数，为复杂大系统可靠性评价提供了先进的技术手段，通过分布式光纤传感系统，可监测到高压输电线路光纤复合地线50公里范围内动张力的分布状态，分辨率达到1米。覆冰会引光纤复合地线的测量光纤m个测量点的应变变化，在气象条件作用下，会发生光纤复合地线覆冰舞动，光纤复合地线会呈现动张力交变变化，通过对m个测量点应变的频域信息进行统计分析，实现对输电线路光纤复合地线覆冰状态的监测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种选取光纤复合地线覆冰条件下m个测量点，谐波分量值作为覆冰状态的相关因子，通过多元线性回归分析预测光纤复合地线覆冰状态的监测方法，解决现有分析方法中选取气象、导线拉力、导线风偏角等参数，统计分析导线覆冰状态存在的数据归一性、稳定性和准确性差导致监测覆冰状态准确度不高的问题，通过选取光纤复合底线各测量点谐波分量的值作为覆冰状态的相关影响因子，可以减小测量精度引起的误差，提高数学模型的稳定性，减少随机误差。

本发明所采取的技术方案是：

通过选取光纤复合地线m个测量点每间隔100ms采集一次应变值，将1s内采集的数据进行频域分析，选择谐波分量值作为覆冰状态的相关影响因子，进行回归分析，推到覆冰状态回归分析模型，实现对光纤复合地线覆冰状态的监测，包括以下步骤：

步骤一：使用分布式光纤传感器采集光纤复合地线上m个测量点的动张力分部数据，管线传感器测量分辨率为1米，测量点可以达到1万个，测量距离越长分辨率越低；

步骤二：每100ms采集1次数据，对m个测量点的数据，每分钟进行一次频域分析，通过聚类分析，将相关性好的谐波分量的值作A作为相关因子；

步骤三：以每两个杆塔之间的光纤复合地线为运算单元，以输电线路沿线根据杆塔数量确定运算单元，将历年观测没有覆冰的单元排除，将出现覆冰的单元纳入分析范围，将各个单元进行独立分析，对覆冰状态与测量数据进行聚类分析，选择相关性好的测量点数据，进行回归分析运算；

步骤四：选择一个单元进行建立覆冰状态的多元线性回归分析模型，采用多元线性回归分析方法，将覆冰状态Y作为因变量，将m个测量点的A值作为因变量，把覆冰状态的观测值                                                和对应监测到的m个点的A变化值，运算得到回归系数和均方差，该单元的覆冰状态回归数学模型：

；

上述步骤中所述的“m个测量点”是指，根据分布式光纤传感器测量分辨率，在一个测量单元内的测量点数量，分辨率越高在一个测量单元内的测量点越多，例如，两个杆塔之间的跨度是500米，测量分辨率是1米，则m值为500；

上述步骤中所述的“Am”是指，将m个测量点每5ms测量的应变进行傅里叶变换，聚类分析得到的相关性好的谐波分量值，记为A₁ ，A₂，A₃，…，Am，m=1，2，3,…；

上述步骤中所述的“ms”是指时间单位毫秒，1秒=1 000毫秒。

附图说明

图1是本发明的方法步骤流程图；

图2是本发明的某一测量点的应变测量数据处理示意图；

图3是本发明的某一测量点的应变频域分析示意图。

具体实施方式

步骤一：使用分布式光纤传感器采集光纤复合地线上m个测量点的动张力分部数据，管线传感器测量分辨率为1米，测量点可以达到1万个，测量距离越长分辨率越低。

步骤二：（如图2所示）每100ms采集1次数据，对m个测量点的数据，每分钟进行一次频域分析，。