基于气象参数的OPGW光缆覆冰预测方法、装置、设备及介质与流程

本发明属于光缆覆冰监测，具体涉及一种基于气象参数的opgw光缆覆冰预测方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire，opgw)在当前的电力通信网中得到了广泛的应用。opgw的纤芯资源为电力通信提供了光传输通道，同时作为地线能够对输电导线进行屏蔽保护。

2、opgw光缆覆冰是影响其安全状态的重要因素，当发生覆冰时可能造成光缆的中断、倒塔、脱冰跳跃等多种事故的发生，对电力通信网的正常通信造成影响，进而影响输电线路的安全稳定运行。

3、根据生成的气象条件不同，可以将覆冰分为雨凇、雾凇、霜凇、混合凇和积雪五类。其中雨凇密度高、质地紧密、粘附力强，对opgw光缆的影响程度最大，本发明以雨凇作为覆冰预测的对象。

4、目前对opgw光缆覆冰的监测主要有视频图像监测、称重法监测、光纤应变监测等多种方式。使用视频图像可以直观的监测到光缆的覆冰状况，并能根据图像识别覆冰的厚度。但是覆冰的产生通常是在较为复杂的气象条件下生成的，该条件下能见度较低，视频图像无法拍摄到相应位置的覆冰；使用称重法可以通过监测opgw光缆的重量变化，得出光缆的厚度，该方法对覆冰的计算受多种光缆本体参数影响，且覆冰范围和覆冰厚度的关系模型建立较为复杂，影响了该方法的应用；分布式光纤应变监测可以通过监测opgw光缆纤芯的应变变化反映覆冰状态，但该方法采用的布里渊散射原理受温度和应变的双重调制，当布里渊频率发生变化时会有温度和应变的解耦问题，最终影响测试的精度。目前，现有的各种监测方法无法对opgw光缆的覆冰状态以及持续时间进行准确及时的监控。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于气象参数的opgw光缆覆冰预测方法、装置、设备及介质，能够及时准确的监测opgw光缆的覆冰状态以及持续时间，避免监测不及时不准确可能造成的光缆中断、倒塔、脱冰跳跃等事故的发生的问题，进而保障电力通信网和输电线路的安全稳定运行。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种基于气象参数的opgw光缆覆冰预测方法，包括：

4、获取待预测opgw光缆处原始气象数据；

5、对所述原始气象数据进行预处理，获得预处理后的气象数据；

6、基于预处理后的气象数据进行opgw光缆的覆冰状态分析，获得opgw光缆的覆冰预测结果；

7、输出所述opgw光缆的覆冰预测结果。

8、本发明进一步的改进在于：所述获取待预测opgw光缆处气象数据的步骤中，所述气象数据包括：降水量r、温度t、风速w和湿度h。

9、本发明进一步的改进在于：所述对所述原始气象数据进行预处理，获得预处理后的气象数据的步骤，具体包括：

10、对原始气象数据剔除异常值，并对降水量r、温度t、风速w和湿度h的进行对齐。

11、本发明进一步的改进在于：所述基于预处理后的气象数据进行opgw光缆的覆冰状态分析，获得opgw光缆的覆冰预测结果的步骤中：

12、当首次监测到r≥0.05mm，t≤0℃，w≥1m/s且h≥85％时，雨凇覆冰开始产生，雨凇覆冰开始的采样时刻记p＝0；获得opgw光缆的覆冰预测结果为：结冰阶段。

13、本发明进一步的改进在于：所述基于预处理后的气象数据进行opgw光缆的覆冰状态分析，获得opgw光缆的覆冰预测结果的步骤中：

14、p＝0时刻后第i次采样时，如果r≥0.05mm，t≤0℃，w≥1m/s且h≥85％时，雨凇覆冰继续增长，获得opgw光缆的覆冰预测结果为：结冰阶段；

15、同时输出覆冰在结冰阶段的密度d；

16、

17、其中，qi为i采样时刻的覆冰的增长率，单位为g/m·h；pi为第i-1采样时刻到第i采样时刻的持续时间，单位为h；n为p＝0时刻后结冰阶段的采样时刻总数；

18、qi＝ρiπrt(rt+lt-1)

19、其中，ρi为雨凇覆冰密度，单位为g/cm3；rt为标准覆冰增长量，单位为mm/h；lt-1为前一时刻带覆冰光缆的直径，初始值为opgw光缆直径；

20、rt表示为：

21、

22、其中，ρw为液体水密度，单位为g/cm3。

23、本发明进一步的改进在于：所述基于预处理后的气象数据进行opgw光缆的覆冰状态分析，获得opgw光缆的覆冰预测结果的步骤中：

24、p＝0时刻后，如果监测到湿度、雨量和风速条件不满足r≥0.05mm，w≥1m/s且h≥85％，但温度t≤0℃时，获得opgw光缆的覆冰预测结果为：覆冰保持阶段。

25、本发明进一步的改进在于：所述基于预处理后的气象数据进行opgw光缆的覆冰状态分析，获得opgw光缆的覆冰预测结果的步骤中：

26、p＝0时刻后，如果监测到温度t＞0℃时，获得opgw光缆的覆冰预测结果为：融冰阶段；

27、同时输出热力融冰的下降率c：

28、c＝87+80t

29、其中，t为当前的温度。

30、第二方面，本发明提供一种基于气象参数的opgw光缆覆冰预测装置，包括：

31、获取模块，用于获取待预测opgw光缆处原始气象数据；

32、预处理模块，用于对所述原始气象数据进行预处理，获得预处理后的气象数据；

33、预测模块，用于基于预处理后的气象数据进行opgw光缆的覆冰状态分析，获得opgw光缆的覆冰预测结果；

34、输出模块，用于输出所述opgw光缆的覆冰预测结果。

35、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现所述的基于气象参数的opgw光缆覆冰预测方法。

36、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现所述的基于气象参数的opgw光缆覆冰预测方法。

37、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

38、本发明提供一种基于气象参数的opgw光缆覆冰预测方法、装置、设备及介质，所述方法，包括：获取待预测opgw光缆处原始气象数据；对所述原始气象数据进行预处理，获得预处理后的气象数据；基于预处理后的气象数据进行opgw光缆的覆冰状态分析，获得opgw光缆的覆冰预测结果；输出所述opgw光缆的覆冰预测结果。本发明基于气象参数便可以精准的预测雨凇覆冰状态，将覆冰周期分为结冰阶段、保持阶段和融冰阶段，并通过构建各阶段模型，对覆冰的状态及持续时间进行分析与评估，帮助监测人员掌握opgw光缆的覆冰状态，从而避免了当opgw光缆发生覆冰时可能造成的光缆中断、倒塔和脱冰跳跃等多种事故的发生，保障了输电线路的安全稳定运行。

技术特征：

1.基于气象参数的opgw光缆覆冰预测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于气象参数的opgw光缆覆冰预测方法，其特征在于，所述获取待预测opgw光缆处原始气象数据的步骤中，所述气象数据包括：降水量r、温度t、风速w和湿度h。

3.根据权利要求2所述的基于气象参数的opgw光缆覆冰预测方法，其特征在于，所述对所述原始气象数据进行预处理，获得预处理后的气象数据的步骤，具体包括：

4.根据权利要求2所述的基于气象参数的opgw光缆覆冰预测方法，其特征在于，所述基于预处理后的气象数据进行opgw光缆的覆冰状态分析，获得opgw光缆的覆冰预测结果的步骤中：

5.根据权利要求4所述的基于气象参数的opgw光缆覆冰预测方法，其特征在于，所述基于预处理后的气象数据进行opgw光缆的覆冰状态分析，获得opgw光缆的覆冰预测结果的步骤中：

6.根据权利要求4或5所述的基于气象参数的opgw光缆覆冰预测方法，其特征在于，所述基于预处理后的气象数据进行opgw光缆的覆冰状态分析，获得opgw光缆的覆冰预测结果的步骤中：

7.根据权利要求4或5所述的基于气象参数的opgw光缆覆冰预测方法，其特征在于，所述基于预处理后的气象数据进行opgw光缆的覆冰状态分析，获得opgw光缆的覆冰预测结果的步骤中：

8.基于气象参数的opgw光缆覆冰预测装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现如权利要求1至7中任意一项所述的基于气象参数的opgw光缆覆冰预测方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的基于气象参数的opgw光缆覆冰预测方法。

技术总结
本发明属于光缆覆冰监测技术领域，具体涉及一种基于气象参数的OPGW光缆覆冰预测方法、装置、设备及介质；所述方法，包括：获取待预测OPGW光缆处原始气象数据；对所述原始气象数据进行预处理，获得预处理后的气象数据；基于预处理后的气象数据进行OPGW光缆的覆冰状态分析，获得OPGW光缆的覆冰预测结果；输出所述OPGW光缆的覆冰预测结果。本发明基于气象参数便可以精准的预测雨凇覆冰状态，将覆冰周期分为结冰阶段、保持阶段和融冰阶段，并通过构建各阶段模型，对覆冰的状态及持续时间进行分析与评估，帮助监测人员掌握OPGW光缆的覆冰状态，从而避免了当OPGW光缆发生覆冰时可能造成的光缆中断、倒塔和脱冰跳跃等多种事故的发生，保障了输电线路的安全稳定运行。

技术研发人员：武健,冯学斌,丁慧霞,窦伟伟
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15