[发明专利]一种适用于输电线路舞动监测的分布式光纤传感系统

权利要求书

1.一种适用于输电线路舞动监测的分布式光纤传感系统，包括分布式光纤传感系统，其特征在于：

还包括OPPC光缆和内嵌MATLAB软件的远程监控终端；

所述的分布式光纤传感系统，包括激光器(1)、电光调制器(2)、隔离器(3)、环形器(4)、滤波器(5)、光电探测器(6)、数据采集卡(7)；

所述的激光器(1)，用于发出连续光；

所述的电光调制器(2)，其输入端连接激光器(1)的输出端，用于接收激光器发出的连续光，并将连续光调制成周期性光信号作为泵浦脉冲光从信号输出端输出；

所述的隔离器(3)，其信号输入端连接电光调制器的信号输出端，用于接收隔离器输出的泵浦脉冲光，并隔离掉其中的反射光后从其信号输出端输出；

所述的环形器(4)，其第一端口连接隔离器(3)的信号输出端，其第二端口连接所述OPPC光缆(8)的任意一根OPPC光纤；从第一端口接收到的泵浦脉冲光信号经第二端口进入OPPC光缆的任意一根OPPC光纤中，该泵浦脉冲光信号沿OPPC光缆传输时产生的后向布里渊散射光再从其第三端口输出；

滤波器(5)，其信号输入端连接环形器(4)的第三端口，将接收到的泵浦脉冲光信号滤除杂波后，再经其信号输出端输出；

光电探测器(6)，其信号输入端连接滤波器(5)的信号输出端，将接收到的光信号转变为电信号，再从其信号输出端输出；

数据采集卡(7)，其信号输入端连接光电探测器的信号输出端，通过MATLAB软件将接收到的电信号进行分析处理，得到沿OPPC光纤的传感长度上的频移量和幅值，并解调出沿OPPC光纤传感长度上的舞动信息，并在远程监控终端进行显示，当OPPC光纤某一处舞动剧烈，超过设定的导线伸长量的阈值，即可触发报警器，并在远程监控终端上显示预警信息；所述的舞动信息包括舞动幅值、舞动频率。

2.如权利要求1所述的一种适用于输电线路舞动监测的分布式光纤传感系统，其特征在于：

所述的数据采集卡(7)中将接收到的电信号进行分析处理，以获得沿OPPC光纤的传感长度上的频移，是根据如下公式计算而获得：

v_B(ε)＝v_B0+C_ε·ε；

其中，υ_B(ε)为相应应力下OPPC光纤的频移量，V_B0为OPPC光纤的应力为0时的频移量；C_ε为与应变相关的系数，C_ε等于OPPC光纤的折射率、OPPC光纤的杨氏模量、OPPC光纤的泊松比和OPPC光纤的材料密度的应变系数之和；ε为应变；可根据上式，计算舞动时OPPC光纤的应变ε，然后根据应变ε与水平张力之间的关系，计算出光纤所受的张力；

输电导线，其舞动前的静长度L_s的计算公式为：

其中，W为导线单位长度的荷载，单位为N/m；

β为高差角，T₀为导线水平张力；l为档距；

根据弹性变形的“胡克定律”，导线水平张力变化量为：

ΔT0=EAΔLLs=kc.ΔL=m2π2kca024lsin2ωtn2π2kca024lsin2ωt-2Wlkca0nπT0cosβsinωt]]>

其中，ΔL为导线伸长量，m为偶数；n为奇数；E为导线的综合弹性模量，单位为N/mm²；A为导线的横截面积，单位为mm²；W为导线单位长度重量，单位为N/m；a₀为舞动幅值，单位为m；n为舞动半波数；ω为舞动频率，单位为rad/s，通过上式，即可拟合出线路的舞动幅值和舞动频率。