[发明专利]基于支持向量回归的光纤复合架空地线光缆应变检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统智能状态检测技术领域，涉及一种光纤复合架空地线光缆应变检测方法，具体涉及一种基于支持向量回归的光纤复合架空地线(OPGW)光缆应变检测方法。 

背景技术

随着社会的不断发展和用电需求的不断提高，国家加快建设高压电网的同时还要建立完整的电力系统的光通信网络。光纤复合架空地线光缆在电力系统通信中的应用越来越广泛。其兼具普通地线和通信光缆的双重功能，具有通信容量大、不受强电干扰、不易受外力破坏，以及不需另设空间走廊等优点，是电力系统网络中一种可靠性较高、安装成本较低的通信方式。 

然而，光纤复合架空地线长期暴露在野外，常受持续的机械张力、电气闪络、材料老化和外界环境变化等影响，容易产生断股、磨损、腐蚀等损伤，这些损伤会导致光纤复合架空地线发生形变，造成内部光缆产生应力应变。通常状态下，光纤复合架空地线的应力应变对内部光纤的传输性能的影响非常小，常规检测无法检测到光纤应力应变的变化，一旦光纤应力应变积累到一定程度最终发生断裂，将对电力系统通信和电网的安全可靠性产生严重影响。因此，需使用准确度高、 可靠性好的仪器对光纤复合架空地线进行长期的应变测量监控，实时监测光纤复合架空地线的健康状况，及时发现和处理故障隐患，使其更好地为电网的安全稳定运行服务，这是电力部门必须解决的一大问题。 

布里渊光时域反射计是目前常用的一种光纤复合架空地线状态检测技术，该技术基本原理如下：光在光纤中传播时在传播的反方向会产生散射光，其背向散射光光谱如图2所示，包括了瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射。其中布里渊散射是由介质中的声学声子引起的一种非弹性光散射，布里渊散射光的频率相对于入射光频率发生的漂移称为布里渊频移，由介质的声学特性和弹性力学特性决定。 

布里渊光时域反射计的测量原理是后向布里渊散射信号:脉冲光从光纤的一端输入，并在同一端测量后向返回的自发布里渊散射光，通过将后向自发布里渊散射光与一个频率较为接近的参考光进行差频相干，测量频率较低的拍频信号来得到布里渊频移。 

按一定间隔不断变化入射脉冲光的频率，就可以获得光纤上每个采样点的布里渊频移。由于光纤复合架空地线光缆中光纤余长的影响，在光缆受到小于60％额定拉断力(RTS,Rated Tensile Strength)的拉力时，光纤的频移变化很小，在小于60％RTS的拉力状态下，光纤复合架空地线拉伸，但是光纤复合架空地线内的光纤余长并没有消耗完，光纤处于未受拉力状态；而当光纤复合架空地线受拉力大于等于60％RTS时，则频移变化非常明显，且随拉力呈线性变化，此时光纤复合架空地线内部光纤余长已经被消耗，光纤已经受力产生应变。典 型的频移-拉力拟合线性关系如图3所示。目前的光缆频移测量技术虽然能准确捕捉光纤复合架空地线高应变时刻的应变信息，但是当拉力低于60％RTS时，难以判断光缆是否受到拉力作用，而在线路运行状态检测中，人们更关心的是光缆在30％RTS左右时的数据特征。因此，探索研究一种新的检测方法用于实现光纤复合架空地线线路应力应变实时在线监测，是十分必要的。 

发明内容：

本发明要针对上述背景技术存在的问题，提供一种基于支持向量回归的光纤复合架空地线光缆应变检测方法,解决现有布里渊频移检测方法不能检测低应变的问题，以及时处理故障隐患，减少光缆断裂事故的发生，提高电力系统的稳定性。 

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为 

一种基于支持向量回归的光纤复合架空地线光缆应变检测方法，包括如下步骤： 

步骤1：依据光源散射在光纤上的点到光入射端的距离确定数个测量点z_i，利用布里渊光时域反射计测量每个测量点z_i的布里渊频移 

步骤2：对每个测量点z_i的布里渊频移的标准差进行聚类分析确定光缆受力部位，对每一时刻t,综合受力部位上每个测量点z_i的频移建立频移向量F_t＝(f_t,1,f_t,2,...,f_t,n)； 

步骤3：运用支持向量机建立频移向量F_t与受力段拉力y_t的非线 性回归模型； 

步骤4：将步骤2得到的频移向量F_t代入步骤3得到的非线性回归模型，得到光纤复合架空地线受力段拉力y_t。