OPPC光缆的状态测量系统的制作方法

本发明涉及光纤测试领域，尤其涉及一种oppc光缆的状态测量系统。

背景技术：

1、光纤复合相线(optical phase conductor,oppc)是一种新型的电力特种光缆，是将光纤单元复合在相线中的光缆，具有相线和通信的双重功能，主要用于110kv以下电压等级，例如城郊配电网或农村电网等应用场景。oppc光缆在运行中面临着雷击、短路或覆冰等外界因素，实时的状态监测对于oppc光缆的监测以及安全运行具有重大的意义。

2、目前，现有技术主要采用布里渊光时域反射仪(brillouin optical time domainreflectometer，botdr)对oppc光缆进行温度、应变等监测。然而，现有的botdr方案对温度和应变的监测结果存在交叉敏感，存在两者无法准确区分的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种oppc光缆的状态测量系统，以解决温度和应变的监测结果存在交叉敏感，两者无法准确区分的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种oppc光缆的状态测量系统，包括布里渊光时域反射计、相位光时域敏感反射计、通信光纤单元和传感光纤单元；其中，所述布里渊光时域反射计分别与通信光纤单元和传感光纤单元连接；所述相位光时域敏感反射计与所述传感光纤单元连接；

3、所述布里渊光时域反射计用于通过所述通信光纤单元采集温度信息；并对所述温度信息进行解调处理，获得光纤的温度变化量；

4、所述布里渊光时域反射计用于通过所述传感光纤单元采集应力信息，并基于所述应力信息和所述温度信息，计算得到光纤的应变量；

5、所述相位光时域敏感反射计用于通过所述传感光纤单元采集振动变化量，并基于所述振动变化量解调得到光纤当前状态的频率值。

6、作为优选方案，所述对所述温度信息进行解调处理，获得温度变化量，具体为：

7、根据下式解调得到所述温度变化量δt：

8、δt＝δvb1(t,ε)/cv,t1；

9、其中，δvb1(t,ε)为与温度相关的布里渊频移变化量，cv,t1为第一布里渊频移温度系数，ε为应变，t为温度。

10、作为优选方案，所述基于所述应力信息和所述温度信息，计算得到应变量，具体为：

11、根据下式计算得到所述应变量δε：

12、δε＝(δvb2(t,ε)-δvb1(t,ε))/cv,t2；

13、其中，δvb2(t,ε)为仅与应力相关的布里渊频移变化量，cv,t2第二布里渊频移温度系数。

14、作为优选方案，所述状态测量系统还包括终端，所述终端用于：

15、构造所述oppc光缆的仿真模型；

16、对所述仿真模型进行网格划分，并对网格划分后的仿真模型进行求解；

17、基于所述光纤的应变量提取得到内股丝、外股丝、中心股丝和光单元的应变数据；

18、以所述光单元的应变数据为自变量，进行数据的拟合，得到光纤应变与光缆应变之间的关系。

19、作为优选方案，所述对所述仿真模型进行网格划分，具体为：将网格质量倾斜度设置在0.05至0.4之间，对所述仿真模型进行网格划分。

20、作为优选方案，所述对网格划分后的仿真模型进行求解，具体为：

21、设置所述仿真模型的一个端面固定，另一个端面为拉伸端，设置为六个自由度，施加z轴正向拉力载荷，初始子步为500，最小子步为500，最大子步为1000；

22、将相邻股丝之间建立接触对，采用增广拉格朗日算法，实现接触控制；

23、采用ansys收敛准则进行收敛控制，并采用稀疏矩阵进行求解。

24、作为优选方案，所述光纤应变与光缆应变之间的关系包括：

25、souter＝1.356sunit+4.1e-9；

26、sinner＝0.808sunit+2.4e-6；

27、scentral＝0.702sunit+2.1e-6；

28、其中souter为外股丝应变，sinner为内股丝应变，scentral为中心股丝应变，sunit为光单元应变。

29、相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

30、本发明实施例提供了一种oppc光缆的状态测量系统，包括布里渊光时域反射计、相位光时域敏感反射计、通信光纤单元和传感光纤单元；其中，所述布里渊光时域反射计分别与通信光纤单元和传感光纤单元连接；所述相位光时域敏感反射计与所述传感光纤单元连接；所述布里渊光时域反射计用于通过所述通信光纤单元采集温度信息；并对所述温度信息进行解调处理，获得光纤的温度变化量；所述布里渊光时域反射计用于通过所述传感光纤单元采集应力信息，并基于所述应力信息和所述温度信息，计算得到光纤的应变量；所述相位光时域敏感反射计用于通过所述传感光纤单元采集振动变化量，并基于所述振动变化量解调得到光纤当前状态的频率值。实施本发明，通过对oppc光缆的状态测量系统的结构设置进行改进，通过通信光纤和布里渊光时域反射计对温度变化量进行测量，通过传感光纤单元和布里渊光时域反射计对应变量进行测量，通过相位光时域敏感反射计和传感光纤单元对振动变化量和频率值进行测量，可以避免现有技术方案温度和应变的监测结果存在交叉敏感的问题，通过设置传感单元以及通信光纤单元实现温度和应变的区分，提高了oppc光缆的状态测量的准确性；此外，通过相位光时域敏感反射计以及传感光纤单元采集振动变化量，并解调得到光纤当前状态的频率值，对oppc光缆创新性的实现了温度、应变和振动的同时测量，拓宽了状态测量系统的应用场景。

技术特征：

1.一种oppc光缆的状态测量系统，其特征在于，包括布里渊光时域反射计、相位光时域敏感反射计、通信光纤单元和传感光纤单元；其中，所述布里渊光时域反射计分别与通信光纤单元和传感光纤单元连接；所述相位光时域敏感反射计与所述传感光纤单元连接；

2.如权利要求1所述的一种oppc光缆的状态测量系统，其特征在于，所述对所述温度信息进行解调处理，获得温度变化量，具体为：

3.如权利要求2所述的一种oppc光缆的状态测量系统，其特征在于，所述基于所述应力信息和所述温度信息，计算得到应变量，具体为：

4.如权利要求1所述的一种oppc光缆的状态测量系统，其特征在于，所述状态测量系统还包括终端，所述终端用于：

5.如权利要求4所述的一种oppc光缆的状态测量系统，其特征在于，所述对所述仿真模型进行网格划分，具体为：将网格质量倾斜度设置在0.05至0.4之间，对所述仿真模型进行网格划分。

6.如权利要求4所述的一种oppc光缆的状态测量系统，其特征在于，所述对网格划分后的仿真模型进行求解，具体为：

7.如权利要求4所述的一种oppc光缆的状态测量系统，其特征在于，所述光纤应变与光缆应变之间的关系包括：

技术总结
本发明提供了一种OPPC光缆的状态测量系统，其中，布里渊光时域反射计用于通过所述通信光纤单元采集温度信息；对温度信息进行解调处理，获得光纤的温度变化量；布里渊光时域反射计用于通过传感光纤单元采集应力信息，并基于应力信息和温度信息，计算得到光纤的应变量；相位光时域敏感反射计用于通过传感光纤单元采集振动变化量，并基于振动变化量解调得到光纤当前状态的频率值。可以避免现有技术方案温度和应变的监测结果存在交叉敏感的问题，通过设置传感单元以及通信光纤单元实现温度和应变的区分，提高了OPPC光缆的状态测量的准确性；此外，对OPPC光缆创新性的实现了温度、应变和振动的同时测量，拓宽了状态测量系统的应用场景。

技术研发人员：谢文平,梁永纯,罗啸宇,聂铭,黄正,汪林立,董重里
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27