[发明专利]一种分布式测量光纤复合架空地线覆冰厚度的方法

说明书

技术领域

本发明属于架空输电线路覆冰监测技术领域，尤其涉及一种分布式测量光纤复合架空地线覆冰厚度的方法。

背景技术

架空输电线路覆冰一直是电力企业关注的问题，我国许多地区都曾发生因冻雨覆冰而使输电线路的荷重增加，造成断线、倒塔、闪络等事故。光纤复合架空地线(OPGW,Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire)将光纤置于架空高压输电线的地线中，兼具普通地线和通信光缆的双重功能，是电力系统网络中一种可靠性较高、安装成本较低的通信方式，由于架空地线的温度近似于环境温度，而运行中的导线温度会高于环境温度，因此地线包括OPGW比导线更容易发生覆冰事故，在OPGW内部光纤由于OPGW覆冰增厚导致产生拉伸应变，而且OPGW承载负荷能力比导线小很多，更容易发生因覆冰导致弧垂过长产生导地线间闪络、OPGW断线等事故，影响生产和通信，因此在输电线路运行过程中，需要对OPGW的覆冰状况进行在线监测，同时监测OPGW的覆冰状况也能起到对导线覆冰的预警作用，预防断线、倒塔等事故的发生。

目前国内主要采用人工巡线观冰的方式对输电线路进行覆冰监测，实时性和准确性较差，测量准确性受环境影响较大，且不能全面掌握输电线路的覆冰状况，难以保证实时性，因此通过研究测量OPGW内部光纤的分布式拉伸应变和温度变化，对覆冰厚度进行测量预警，从而保护架空输电线路不受损害。

发明内容

本发明的目的为解决现有技术的上述问题，提供了一种测量准确率高、可靠性好的布式测量光纤复合架空地线覆冰厚度的方法，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种分布式测量光纤复合架空地线覆冰厚度的方法,其特征在于：包括如下步骤：

(1)将测量OPGW覆冰厚度的系统安装在变电站通信机房内；

(2)将分布式光纤温度解调仪通过变电站内的光纤接口盘用跳线光纤与OPGW连接，并通过不断测量散射光信号的变化，实时获取OPGW上的覆冰被拉伸应变时的散射光信号频移变化情况；

(3)将分布式光纤测温仪通过变电站内的光纤接口盘用跳线光纤与OPGW连接，并通过不断测量覆冰温度分布信号，实时获取OPGW的内部光纤温度变化；

(4)通过测量获取OPGW内部由于覆冰增厚导致产生的拉伸应变与温度变化情况，确定OPGW的应变分布和等值覆冰厚度；

(5)当OPGW上覆冰的等值覆冰厚度达到输电线路覆冰厚度的预警值时，通过网络发送覆冰厚度预警信息。

优选地，所述光纤的拉伸应变、温度和散射光信号频移的变化关系为：f＝KT+Cε+f₀，

式中f为散射光频移分布，K为温度系数，T为OPGW的内部光纤温度，C为应变系数，ε为光纤的拉伸应变分布，f₀为散射光初始频移。

优选地，通过所述光纤的拉伸应变、OPGW的内部光纤温度和散射光信号的变化关系，确定光纤的拉伸应变分布ε，并根据以下模型计算等值覆冰厚度h：

该模型中ε_op为OPGW拉伸应变，ε为光纤应变，Δε_of为OPGW内部光纤余长，F_op1为OPGW张力，E_op为OPGW弹性系数，S_op为OPGW承载截面积，γ₂为覆冰后OPGW比载，γ₀为OPGW自重比载，L_d为代表档距，F_op0为OPGW设计运行张力，β_op为OPGW热膨胀系数，T₀为OPGW初始温度，T为OPGW的内部光纤温度，γ为覆冰比载，h为等值覆冰厚度，D为OPGW外径，g重力加速度。