输电线路分布式光传感监测处置系统及方法与流程

本发明属于输电线路监测技术领域，更具体地说，是涉及一种输电线路分布式光传感监测处置系统及应用于上述输电线路分布式光传感监测处置系统的方法。

背景技术：

随着我国电网建设的发展，输电线路的监测方式也有了一定的进步。现有的在线监测装置大多采用点式传感器，点式传感器产品类型多、监测点分散、监测范围窄、数据类型广。由于一个点式传感器只能监测一个点或一基杆塔局部的线路状态，并且监测功能单一，无法实现对输电线路本体异常事件状态的分析和实时监测，缺乏线路多状态的测量。

随着光纤传感技术的发展，以输电线路opgw内的冗余光纤作为传感器的分布式光传感技术是充分利用opgw的一种高新技术。opgw光缆，opticalfibercompositeoverheadgroundwire(也称光纤复合架空地线)。把光纤放置在架空高压输电线的地线中，用以构成输电线路上的光纤通信网，这种结构形式兼具地线与通信双重功能，一般称作opgw光缆。

opgw光缆由于有金属导线包裹，使光缆更为可靠、稳定、牢固，由于架空地线和光缆复合为一体，与使用其他方式的光缆相比，既缩短施工工期又节省施工费用。因而，opgw具有较高的可靠性、优越的机械性能、成本也较低等显著特点。这种技术在新敷设或更换现有地线时尤其合适和经济。

但是，在opgw光缆的现有使用中，监测手段和监测参数相对单一，仅能对温度进行单一监测以判断气候环境特征，并无对应处置措施，所以难以保证线路的稳定运行。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种输电线路分布式光传感监测处置系统及方法，以解决现有技术中存在的输电线路监测过程中监测手段和监测参数相对单一、难以保证线路稳定运行的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种输电线路分布式光传感监测处置系统，包括分布式光传感设备、中转架、杆塔支路以及处置设备；中转架通过第一光纤跳线与分布式光传感设备相连；杆塔支路与中转架通过连接opgw光缆相连，每组杆塔支路包括若干个顺次排布的杆塔，相邻两个杆塔之间通过输电opgw光缆相连，输电opgw光缆用于感应光学基础参量并经第一光纤跳线和连接opgw光缆反馈至分布式光传感设备；处置设备与分布式光传感设备电连接，的除冰指令以清理输电opgw光缆外壁的冰体或接收防振指令以稳定输电opgw光缆的舞动。

作为本申请另一实施例，中转架和杆塔支路分别设有若干个，且中转架与杆塔支路一一对应，相邻两个杆塔之间还连接有第二光纤跳线，第二光纤跳线的两端分别通过陶瓷传感头与输电opgw光缆的两端电连接。

作为本申请另一实施例，分布式光传感设备用于设置于变电机房内，中转架为门型架，分布式光传感设备与中转架之间的间距小于中转架与杆塔之间的间距，中转架至与其相邻的杆塔之间的间距小于相邻两个杆塔之间的间距。

作为本申请另一实施例，处置设备包括：

行走盘，套设于输电opgw光缆的外周，设有用于驱动行走盘沿输电opgw光缆的轴向行走的行走轮；

若干组除冰组件，设置于行走盘的一侧端面上，设有能够沿行走盘的径向移动以清理输电opgw光缆外周的冰体的除冰齿；

若干组防振组件，设置于行走盘的另一侧端面上，设有向行走盘的轴线延伸并向输电opgw光缆的轴心处抵接压紧的防振带。

作为本申请另一实施例，除冰齿的外端向输电opgw光缆的轴心处倾斜延伸，除冰齿上设有沿行走盘的径向贯通的螺纹孔，除冰组件还包括穿设于螺纹孔内的丝杠以及用于驱动丝杠的第一驱动件，丝杠用于驱动除冰齿沿行走盘的径向移动。

作为本申请另一实施例，除冰齿在行走盘的端面上的投影为弧形，且若干个除冰组件的除冰齿能够围拢在输电opgw光缆的周壁上形成封闭圆环。

作为本申请另一实施例，防振带为弹性螺旋构件，防振组件还包括设置于行走盘上且用于容纳防振带的安装箱和与防振带的内端相连且用于带动防振带旋转外伸或旋转回缩的驱动轴，驱动轴连接有第二驱动件，安装箱上设有用于供防振带向外延伸的出口，出口的内侧设有用于向出口处导送防振带的导向板。

作为本申请另一实施例，防振带的长度方向的两侧边分别向靠近输电opgw光缆的周壁弹性弯折以抱紧在输电opgw光缆上限制输电opgw光缆的舞动。

本发明提供的输电线路分布式光传感监测处置系统的有益效果在于：与现有技术相比，

本发明还提供了一种输电线路分布式光传感监测处置方法，方法应用于输电线路分布式光传感监测处置系统，方法包括：

分布式光传感设备经第一光纤跳线和连接opgw光缆向输电opgw光缆发射脉冲监测光；

输电opgw光缆接收脉冲监测光，并向经连接opgw光缆和第一光纤跳线向分布式光传感设备反馈散射光；

分布式光传感设备接收散射光，经预设程序分析以判断输电opgw光缆的覆冰或舞动状态；

分布式光传感设备向处置设备发射除冰指令以去除输电opgw光缆外壁的冰体或发射稳定舞动的指令以稳定输电opgw光缆。

作为本申请另一实施例，分布式光传感设备用于接收输电opgw光缆反馈的后相散热光子的光学特征参量，光学特征参量包括后相散热光子的振幅、频率、相位、偏振态、波长、干涉光强中的一种或几种。

本发明提供的输电线路分布式光传感监测处置方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明提供的输电线路分布式光传感监测处置系统，利用输电opgw光缆进行主要输电线路的布线，输电opgw光缆通过多个顺次排布的杆塔支撑，输电opgw光缆将光学基础参量反馈给分布式光传感设备，分布式光传感设备对上述光学基础参量进行分析并向处置设备发送控制信号，以便处置设备对输电opgw光缆上的冰体进行清除或者对输电opgw光缆的舞动进行稳定，上述系统具有良好的监测效果，便于处置设备实时进行对应处置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的输电线路分布式光传感监测处置系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的输电线路分布式光传感监测处置系统中处置设备的左视结构示意图；

图3为图2中的a-a的剖视结构示意图；

图4为图2的右视结构示意图；

图5为图3中的防振组件的剖视放大结构示意图；

图6为图5中防振组件工作状态的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1、分布式光传感设备；11、第一光纤跳线；2、中转架；21、连接opgw光缆；3、杆塔；31、输电opgw光缆；32、第二光纤跳线；4、处置设备；5、防振组件；51、防振带；52、安装箱；521、出口；522、导向板；53、驱动轴；54、第二驱动件；6、除冰组件；61、除冰齿；62、丝杠；63、第一驱动件；64、燕尾条；65、燕尾槽；7、行走盘；71、行走轮。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更若干个该特征。在本发明的描述中，“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图6，现对本发明提供的输电线路分布式光传感监测处置系统及方法进行说明。输电线路分布式光传感监测处置系统，包括分布式光传感设备1、中转架2、杆塔支路以及处置设备4；中转架2通过第一光纤跳线11与分布式光传感设备1相连；杆塔支路与中转架2通过连接opgw光缆21相连，每组杆塔支路包括若干个顺次排布的杆塔3，相邻两个杆塔3之间通过输电opgw光缆31相连，输电opgw光缆31用于感应光学基础参量并经第一光纤跳线11和连接opgw光缆21反馈至分布式光传感设备1；处置设备4与分布式光传感设备1电连接，用于接收分布式光传感设备1的除冰指令以清理输电opgw光缆31外壁的冰体或接收防振指令以稳定输电opgw光缆31的舞动。

本发明提供的一种输电线路分布式光传感监测处置系统，与现有技术相比，本发明提供的输电线路分布式光传感监测处置系统，利用输电opgw光缆31进行主要输电线路的布线，输电opgw光缆31通过多个顺次排布的杆塔3支撑，输电opgw光缆31将光学基础参量反馈给分布式光传感设备1，分布式光传感设备1对上述光学基础参量进行分析并向处置设备4发送控制信号，以便处置设备4对输电opgw光缆31上的冰体进行清除或者对输电opgw光缆31的舞动进行稳定，上述系统具有良好的监测效果，便于处置设备4实时进行对应处置。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，中转架2和杆塔支路分别设有若干个，且中转架2与杆塔支路一一对应，相邻两个杆塔3之间还连接有第二光纤跳线32，第二光纤跳线32的两端分别通过陶瓷传感头与输电opgw光缆31的两端电连接。

本实施例中，设置了第二光纤跳线32，第二光纤跳线32用于配合输电opgw光缆31进行温度的监测。通过陶瓷传感头的反射膜与第二光纤跳线32的配合实现温度的监测，有助于提高输电opgw光缆31在温度监测中的准确性。通过同一台分布式光传感设备1可以进行多个输电线路的同时监测，将输电线路与分布式光传感设备1通过中转架2进行中间转接，中转架2通过第一光纤跳线11与分布式光传感设备1相连，并将输电opgw光缆31的光学基础参数反馈给分布式光传感设备1，第二光纤跳线32的设置便于辅助输电opgw光缆31进行温度监测，提高温度监测的精准度。

分布式光传感设备1利用预设程序对接收到的温度变化量进行分析并识别覆冰区域，通过应变分析对覆冰情况进行定量分析，并根据分析结果向处置设备4发送动作指令，利用处置设备4对输电opgw光缆31表面的冰进行进一步清理，保证输电线路的正常运行。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，分布式光传感设备1用于设置于变电机房内，中转架2为门型架，分布式光传感设备1与中转架2之间的间距小于中转架2与杆塔3之间的间距，中转架2至其相邻的杆塔3之间的间距小于相邻两个杆塔3之间的间距。

本实施例中，以输电opgw光缆31的内部的光纤作为传感器，对外界环境进行监测，并采集温度、振幅等光学基础参量，建立光学参量与输电线路各状态量之间的关系，最终实现整条输电线路逐档距的覆冰、风害、舞动等异常事件的实时监测。结合分布式光传感设备1中预设程序也就是内部算法的处理，实现输电线路多状态的分析和实时监测。该系统在提高在线监测装置的可靠性、保障输电线路运行安全等方面有重要意义。

分布式光传感设备1安装在变电站机房内，线路上不需要安装任何传感器，不受恶劣环境影响且便于操作人员进行在线超过，该设置方式使设备的使用寿命大大延长。中转架2用于实现第一光纤跳线11与连接opgw光缆21的连接，二者之间通过安装在中转架2上的接线盒相连。中转架2应设置在靠近变电站机房的位置，连接opgw光缆21作为辅助构件，应适当减小长度，降低成本。对应的输电opgw光缆31采用较大的长度，实现输电线路的长距离输送。

若干个杆塔3顺次排布，用于实现对输电opgw光缆31的多点承托，实现了长距离传输的需要。连接opgw光缆21和输电opgw光缆31也通过接线盒相连，接线盒设置在杆塔3上，保证了连接的稳定可靠，实现输电线路与分布式光传感设备1之间的有效连接，便于进行光学基础参量的参数反馈，进而实现分布式光传感设备1对处置设备4发送驱动指令。

多个杆塔3对同一条输电opgw光缆31进行多点承托，能够对输电opgw光缆31上的位置进行有效监测。相邻两个杆塔3之间的间距相同，且相邻两个杆塔3之间设有一个处置设备4，便于对该档距内的输电opgw光缆31进行对应处置。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2至图4，处置设备4包括：

行走盘7，套设于输电opgw光缆31的外周，设有用于驱动行走盘7沿输电opgw光缆31的轴向行走的行走轮71；

若干组除冰组件6，设置于行走盘7的一侧端面上，设有能够沿行走盘7的径向移动以清理输电opgw光缆31外周的冰体的除冰齿61；

若干组防振组件5，设置于行走盘7的另一侧端面上，设有沿行走盘7的轴向延伸并向输电opgw光缆31的轴心处抵接压紧的防振带51。

本实施例中，处置设备4用于对输电opgw光缆31外壁的冰体进行去除，还可以利用减振带对输电opgw光缆31的轴向振动进行限制，避免风力过大对输电线路造成的舞动影响。

其中，行走盘7为套装在输电opgw光缆31外周的盘状构件，利用行走轮71进行驱动，带动行走盘7沿输电opgw光缆31的轴向移动。除冰组件6设置在行走盘7的一侧端面上，除冰齿61沿行走盘7的径向移动并靠近输电opgw光缆31，与输电opgw光缆31外周壁的冰体相接触，同时，行走盘7沿输电opgw光缆31轴向移动配合除冰齿61实现对冰体的去除。

防振组件5设置在行走盘7的另一侧端面上，在行走盘7的行走过程中，防振组件5能够向外延展，并与输电opgw光缆31的外壁顶紧，对输电opgw光缆31的轴向振动进行适度抵消，降低输电opgw光缆31的舞动幅度，进而避免风力对输电opgw光缆31造成多大影响，实现了输电线路的正常运行。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2至图3，除冰齿61的外端向输电opgw光缆31的轴心处倾斜延伸，除冰齿61上设有沿行走盘7的径向贯通的螺纹孔，除冰组件6还包括穿设于螺纹孔内的丝杠62以及用于驱动丝杠的第一驱动件63，丝杠62用于驱动除冰齿61沿行走盘7的径向移动。

本实施例中，除冰组件6向输电opgw光缆31的轴心处倾斜，对冰体形成有效铲切效果，易于冰体从输电opgw光缆31的外周壁上掉落。丝杠62带动除冰齿61沿行走盘7的径向移动，重复靠近输电opgw光缆31的轴心以及远离输电opgw光缆31的轴心的往复动作，不仅降低了行走盘7行走过程中的阻力，还利用除冰齿61的外伸端实现了对冰体的径向冲击，有助于快速去除输电opgw光缆31的外周壁上的冰体，提高了冰体的去除效率。

为了使除冰齿61能够贴合在行走盘7的端面上进行径向滑动，在行走盘7桑设置有其行走盘7的径向延伸的燕尾条64，除冰齿61与行走盘7相邻的端面上设有用于和燕尾条64滑动配合的燕尾槽65，将除冰齿61可靠的限位在行走盘7的端面上，保证除冰齿61移动方向的稳定，避免与行走盘7之间发生脱离。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2至图3，除冰齿61在行走盘7的端面上的投影为弧形，且若干个除冰组件6的除冰齿61能够围拢在输电opgw光缆31的周壁上形成封闭圆环。

进一步的，除冰齿61在行走盘7端面上的投影为弧形，通过多个弧形的除冰齿61可以形成一个封闭的圆环，进而实现对输电opgw光缆31外周壁整个圆周方向的全面覆盖，便于全面去除冰体。多个除冰齿61的移动方向和移动速度一致，相互配合对输电opgw光缆31外周壁上的冰体进行同步去除，提高了除冰效率。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图5至图6，防振带51为弹性螺旋构件，防振组件5还包括设置于行走盘7上且用于容纳防振带51的安装箱52和与防振带51的内端相连且用于带动防振带51旋转外伸或旋转回缩的驱动轴53，驱动轴53连接有第二驱动件54，安装箱52上设有用于供防振带51向外延伸的出口521，出口521的内侧设有用于向出口521处导送防振带51的导向板522。

本实施例中，行走盘7上还设置了安装箱52，安装箱52内设有缠绕的防振带51，防振带51为弹性螺旋构件，内端通过驱动轴53进行驱动，外端可以从安装箱52的出口521向外延伸。驱动轴53通过第二驱动件54驱动，驱动轴53带动防振带51的外端从出口521处外伸直至与输电opgw光缆31的外表面接触，由于其具有弹性螺旋的属性，可以抵接接触在输电opgw光缆31的外壁上，有效地降低了输电opgw光缆31的舞动幅度，使其具有良好的稳定性，进而降低了风害对输电opgw光缆31的不良影响。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图5至图6，防振带51的长度方向的两侧边分别向靠近输电opgw光缆31的周壁弹性弯折以抱紧在输电opgw光缆31上限制输电opgw光缆31的舞动。

为了实现防振带51与输电opgw光缆31外壁的可靠抵接，实现对输电opgw光缆31周壁的有效抱紧，提高防振效果，防振带51长度方向的两侧边缘具有向靠近输电opgw光缆31外壁弯折的弧度，以实现可靠的防振效果。

本发明还提供了一种输电线路分布式光传感监测处置方法，方法应用于输电线路分布式光传感监测处置系统，方法包括：

分布式光传感设备1经第一光纤跳线11和连接opgw光缆21向输电opgw光缆31发射脉冲监测光；

输电opgw光缆31接收脉冲监测光，并向经连接opgw光缆21和第一光纤跳线11向分布式光传感设备1反馈散射光；

分布式光传感设备1接收散射光，经预设程序分析以判断输电opgw光缆31的覆冰或舞动状态；

分布式光传感设备1向处置设备4发射除冰指令以去除输电opgw光缆31外壁的冰体或发射稳定舞动的指令以稳定输电opgw光缆31。

该方法利用输电opgw光缆31监测光学基础参数，并将其反馈至分布式光传感设备1处，通过分布式光传感设备1的预设程序分析上述参数，以判断输电opgw光缆31的覆冰及舞动状态，判断其覆冰厚度以及舞动振幅，最终向处置设备4发出控制指令，利用处置设备4上的除冰组件6对输电opgw光缆31的外周壁进行除冰操作，还可利用防振组件5降低输电opgw光缆31的舞动振幅。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图6，分布式光传感设备1用于接收输电opgw光缆31反馈的后相散热光子的光学特征参量，光学特征参量包括后相散热光子的振幅、频率、相位、偏振态、波长、干涉光强中的一种或几种。

当相邻两个杆塔3之间的输电opgw光缆31的周壁上覆冰时，对于内部光纤而言主要表现在温度与应变的差异。覆冰段由于冰层包裹，一定时间段内受光照和环境温度影响相对于非覆冰段要小，通过温度变化量分析可识别覆冰区域，此外，当覆冰达到一定程度后内部光纤会产生应变，通过应变分析可对较严重覆冰情况下的覆冰进行定量分析。

当风吹过输电opgw光缆31后，由于空气的粘性作用，会在输电opgw光缆31表面产生大的边界层，边界层因输电线表面不平坦而剥离进而形成周期性的卡门漩涡。卡门旋涡会引起输电opgw光缆31表面的压力变化进而产生空气振动，形成了输电opgw光缆31风噪声。当把输电opgw光缆31看作圆柱体时，其周围的空气流动会造成输电线的振动。

上述监测处置方法能够对输电线路进行多状态的监测和研究，以输电opgw光缆31内的冗余光纤作为传感器，通过分布式光传感设备1采集光学基础参量，建立光学参量与输电线路各状态量之间的关系，实现全线路逐档距的覆冰、风害、舞动、故障闪络、异常事件等事件的准确定位。结合分布式光传感设备1中预设程序的内部算法的处理，实现输电线路多状态的实时监测和分析，降低输电线路多状态分析和实时监测的难度，节省线路巡视的成本，提高输电线路运维的效率，为保障输电线路安全运行带来间接的经济效益。

分布式光传感设备1接收到光学基础参量后，经预设程序进行对应分析后，向处置设备4发送控制指令，实现对应的处理操作。通过处置设备4的处置，可以有效地降低输电线路覆冰、风害、舞动等异常事件的预警和响应时间，减少人工巡视和运维的工作量。可大幅度增加供电公司对opgw内光纤资源的监测分析和防控能力，减少光纤通信故障造成的经济损失，带来输电线路潜在的经济效益。

推动了光传感技术在在线监测领域的研究和发展，保证输电线路的正常工作。上述监测处置方法监测范围更广，设备稳定性更好，且便于进行安装和维护，具有良好的抗电磁干扰的性能，且有助于保护信息的安全性。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。