[发明专利]一种架空通信光缆偏移多维传感器监测模块

说明书

本发明公开了一种架空通信光缆偏移多维传感器监测模块，涉及光缆监测技术领域，包括陀螺阵列、数据采集、最优滤波器、随机漂移误差模型以及Allam方差分析，陀螺阵列通过数据采集使得采集数据与最优滤波器以及Allam方差分析相互连接，Allam方差分析通过随机漂移误差模型与最优滤波器相互连接，最优滤波器将虚拟陀螺信息输出，本专利采用MEMS陀螺作为方位传感器，利用陀螺的定轴性来测量方位，实现对ADSS光缆在输电杆塔上连接金具的纵向和横向的偏移进行监测，预警ADSS光缆弧垂和对地距离的状态，基于偏移多维传感器监测的检测数据可以对全介质自承式光缆在各种气象条件下的静态特性和动态特性、对ASS光缆风摆问题进行评估。

技术领域

本发明涉及光缆监测技术领域，具体为一种架空通信光缆偏移多维传感器监测模块。

背景技术

随着电力系统的快速发展，全介质自承式光缆（ADSS）以其独特的结构，良好的绝缘性和耐高温性及抗拉强度高等特点，已广泛应用于电力通信线路，电网中110kV及以下电力线路架设的光缆大多为ADSS光缆，由于电力ADSS光缆的挂点比较低，如果光缆金具老化，弧垂降低，很容易发生由于外力破坏造成光缆中断，影响光纤承载的保护、自动化，网络等业务，因此，如果能够对ADSS光缆弧垂状态进行在线监测。

由于ADSS光缆的全介质的材料特性引起的特殊的机械强度问题。它主要有以下几个方面的表现：

1、微风振动

当光缆受到风速不大，稳定均匀的横向风力作用时，光缆背风面形成以一定频率变化且上下交替的风力涡流。这个涡流使光缆受到同一频率上下交变的冲力作用，当涡流的冲击频率与光缆的固有频率接近或相等时，便在光缆垂直平面内产生谐振，从而引起光缆的振动。光缆长时间的振动会使光缆本身疲劳断股，也会引起杆塔和金具螺栓松动或金具零件损坏。

2、气象条件对ADSS光缆的影响

由于ADSS光缆和相线具有不一样的材质，二者对天气变化的反应是不同的，因为相线是金属材质，所以热胀冷缩比较明显；但是它抗拉伸性能比较好，又比较重，所以覆冰以及风载对它的影响要小一些，而ADSS光缆是非金属材质，比较轻，所以温度的变化对它影响不大，但是其上的覆冰或者风载会使光缆伸长很多。二者对天气不一样的反应可能会使相线与ADSS光缆靠近，在极端天气状况下，可能会因过分靠近而引发线路闪络。当地的气候条件对ADSS光缆和相线的距离可能会产生多大影响，这是设计和施工时需要考虑的。

3、风摆问题

在大风天气，光缆和相线都会被风吹起摆动。因为光缆重量较轻，所以它更容易被风吹起，并且具有更大的摆幅。风速为30nl/s时，并且二者在较大的风载中都会产生一定的拉伸，但程度不一，所以光缆和相线在摆动过程中有可能相互靠近，乃至发生碰撞，就有可能发生闪络，引起继电保护动作。

风摆问题更常见于大弧垂架设光缆的情况下，特别是架设于山头的杆塔。因为杆塔在山顶上，限于施工条件，杆塔所能承受的水平拉力相对平地上的杆塔要小的多，为了避免给杆塔太大的水平拉力，相线和光缆都设计有相当大的弧垂，使相线和光缆因本身重力所引起的对杆塔的拉力的水平分力要小，这样，大风从山谷中吹过时，ADSS光缆比较轻，就会先被风吹起，相线比较重，后被风吹起，二者有可能在摆动中相互接近乃至碰撞，这就是ADSS光缆的风摆问题。

ADSS光缆和相线的风摆问题，结合它们对气候不同的应力应变问题是一个有实际意义，研究风摆问题主要是研究ADSS光缆和相线之间相对位置的距离关系，在实际施工中对风摆问题的考虑很多是基于经验判断，缺少科学准确的计算数据，所以研究在各种气候条件下缆线的摆动规律，再开发对应的计算程序和应用软件，对于ADSS光缆工程设计和施工是有帮助的