度和散射光信号频移的变化关系为： f = KT+C ε +&，式中f为散射光频移分布，即为分布式光纤温度解调仪的测量输出信号，K 为温度系数，T为OPGW的内部光纤温度，C为应变系数，ε为光纤的拉伸应变分布，&为散 射光初始频移；
[0033] (4)通过测量获取光纤复合架空地线52 (OPGW)内部由于覆冰增厚导致产生的拉 伸应变与温度变化情况，确定光纤复合架空地线52 (OPGW)的应变分布和等值覆冰厚度；
[0034] (5)当光纤复合架空地线52 (OPGW)上覆冰的等值覆冰厚度达到输电线路覆冰厚 度的预警值时，通过网络发送覆冰厚度预警信息。本发明中，可采用GPRS无线网络、GSM无 线通信网络或有线网络发送覆冰厚预警信息。
[0035] 在本发明实施例中，通过所述光纤的拉伸应变、温度T和散射光信号的变化关系， 确定光纤的拉伸应变分布ε，并根据以下模型计算等值覆冰厚度h，
[0036]
[0037] 在该模型中，^pSOPGW拉伸应变，ε为光纤应变，Λ εSopgw内部光纤余长， 在无覆冰的情况下，OPGW内部的光纤处于较松弛状态，即是有余长Λ ε，覆冰时OPGW拉伸 变长，光纤产生应变，OPGW应变即光纤应变与余长之和；FtjplS OPGW张力，E ^为OPGW弹性 系数，OPGW承载截面积，γ 2为覆冰后OPGW比载，γ。为OPGW自重比载，Ld为代表档 距，F_为OPGW设计运行张力，β叩为OPGW热膨胀系数，T。为OPGW初始温度，T为OPGW的 内部光纤温度，γ为覆冰比载，h为等值覆冰厚度，D为OPGW外径，g重力加速度，
[0038] 如图2所示，将信息处理单元9、分布式光纤温度解调仪8、分布式光纤测温仪7、光 纤接口盘6安装在变电站通信机房3内，在变电站通信机房3附近将接续盒10安装在门型 架2上，再用跳线光纤光51接入变电站通信机房3内的光纤接口盘6内，其中，光纤接口盘 6与续接盒10之间连接有若干根跳线光纤光51，通过抽取任意两根跳线光纤进行连接测量 光纤复合架空地线52 (OPGW)的信息；
[0039] 如图2所示，从杆塔1上安装的光纤复合架空地线52 (OPGW，Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire)内部抽取一根光纤接入接续盒10,当OPGW产生覆冰 4时，在OPGW内部光纤由于OPGW产生覆冰4而增厚导致拉伸应变，覆冰4越厚，其拉伸和 应变程度越强烈，所述分布式光纤温度解调仪8用于解调光纤复合架空地线覆冰分布式的 温度信号，分布式光纤温度解调仪8在不断发射的激光信号的同时也接收的光反馈能量信 号，通过测量光的反馈能量信号的强度来获取覆冰4的厚度和温度调制信号，所述分布式 光纤测温仪7用于调制测量光纤复合架空地线52 (OPGW)上的分布式温度信号，所述信息处 理单元9用于控制分布式光纤温度解调仪8与分布式光纤测温仪7的运行和采集数据，并 利用分布式温度的调制测量信号和解调采集的温度信号进行计算得到光纤复合架空地线 52 (OPGW)上分布式覆冰4的状态。
[0040] 通过本发明的测量光纤复合架空地线覆冰厚度的系统和测量方法对OPGW上的覆 冰测量数据如表1所示，表1为某输电线路在覆冰期间监测到的数据与计算结果，通过测量 数据OPGW的覆冰与为散射光频移f、光纤温度T等之间的关系；
[0041] 表1 :某输电线路在覆冰期间监测到的数据与计算结果
[0042]
[0043] 以上所述仅为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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种分布式测量光纤复合架空地线覆冰厚度的方法，其特征在于：包括如下步骤： (1) 将测量OPGW覆冰厚度的系统安装在变电站通信机房内； (2) 将分布式光纤温度解调仪通过变电站内的光纤接口盘用跳线光纤与OPGW连接，并 通过不断测量散射光信号的变化，实时获取OPGW上的履冰被拉伸应变时的散射光信号频 移变化情况； (3) 将分布式光纤测温仪通过变电站内的光纤接口盘用跳线光纤与OPGW连接，并通过 不断测量履冰温度分布信号，实时获取OPGW的内部光纤温度变化； (4) 通过测量获取OPGW内部由于覆冰增厚导致产生的拉伸应变与温度变化情况，确定 OPGW的应变分布和等值覆冰厚度； (5) 当OPGW上覆冰的等值覆冰厚度达到输电线路覆冰厚度的预警值时，通过网络发送 覆冰厚度预警信息。2. 根据权利要求1所述的一种分布式测量光纤复合架空地线覆冰厚度的方法，其特 征在于：所述光纤的拉伸应变、OPGW的内部光纤温度和散射光信号频移的变化关系为：f= KT+Ce+&，式中f为散射光频移分布，K为温度系数，T为OPGW的内部光纤温度，C为应变 系数，e为光纤的拉伸应变分布，&为散射光初始频移。3. 根据权利要求1或2所述的一种分布式测量光纤复合架空地线覆冰厚度的方法，其 特征在于：通过所述光纤的拉伸应变、OPGW的内部光纤温度和散射光信号的变化关系，确 定光纤的拉伸应变分布e，并根据以下模型计算等值覆冰厚度h:该模型中％为OPGW拉伸应变，e为光纤应变，Ae。,为OPGW内部光纤余长， OPGW张力，E。#OPGW弹性系数，S。5为OPGW承载截面积，Y2为覆冰后OPGW比载，Y。为OPGW自重比载，Ld为代表档距，为OPGW设计运行张力，0。5为OPGW热膨胀系数，T。为 OPGW初始温度，T为OPGW的内部光纤温度，Y为覆冰比载，h为等值覆冰厚度，D为OPGW外 径，g重力加速度。4. 根据权利要求1所述的一种分布式测量光纤复合架空地线覆冰厚度的方法，其特 征在于：所述测量光纤复合架空地线覆冰厚度的系统包括信息处理单元、分布式光纤温度 解调仪、分布式光纤测温仪、光纤接口盘和续接盒，所述光纤接口盘的输出端分别与分布式 光纤温度解调仪和分布式光纤测温仪连接，所述分布式光纤温度调节仪还分别与分布式光 纤测量仪和信息处理单元连接，所述光纤接口盘输入端通过跳线光纤与续接盒连接，所述 续接盒与OPGW进行连接，所述分布式光纤温度解调仪用于解调光纤复合架空地线覆的分 布式温度信号，所述分布式光纤测温仪用于调制测量光纤复合架空地线上的分布式温度信 号，所述信息处理单元用于控制分布式光纤温度解调仪与分布式光纤测温仪的运行和采集 数据，并利用分布式温度的调制测量信号和解调采集的温度信号进行计算得到OPGW上分 布式覆冰的状态。5.根据权利要求1所述的一种分布式测量光纤复合架空地线覆冰厚度的方法，其特征 在于：所述发送覆冰厚度预警信息通过GPRS无线网络、GSM无线通信网络或有线网络发送。
【专利摘要】本发明属于架空输电线路覆冰监测技术领域，尤其涉及一种分布式测量光纤复合架空地线覆冰厚度的方法，包括如下步骤：(1)不断测量OPGW履冰被拉伸应变时散射光信号的变化情况，(2)不断测量OPGW履冰实时获取测量光纤的温度T时散射光信号的变化情况，(3)确定光纤的应变分布和等值覆冰厚度h，(4)通过网络发送覆冰预警信息通过等值覆冰厚度h；本发明通过测量OPGW内部光纤由于OPGW覆冰增厚导致产生的拉伸应变与温度变化的方法，确定光纤的应变分布和等值覆冰厚度，很好地解决了现有覆冰测量方法的监测范围窄、故障率高、测量准确性差、稳定性差、实时性差的问题。
【IPC分类】G01B11/06
【公开号】CN104913727
【申请号】CN201510217927
【发明人】邬蓉蓉, 朱时阳, 王乐, 邓雨荣, 郭丽娟, 张炜, 田树军, 吕泽承, 黄维, 陶松梅, 吴秋莉
【申请人】广西电网有限责任公司电力科学研究院
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年4月30日