[发明专利]基于真型试验线路OPGW光缆的光纤测振系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力光缆安全防护装置及措施技术领域，尤其涉及基于真型试验线路OPGW光缆的光纤测振系统及方法。

背景技术

高压输电线路一般工作环境较为恶劣，受到常年气候因素的影响，舞动的产生就颇为常见。一旦高压输电线路产生舞动，将会影响超高压输电线路的安全使用及运行，输电线路舞动是不均匀覆冰导线在风激励下产生的一种低频率（0.1～5Hz）、大振幅（导线直径的20～300倍）的自激振动。高压输电线路舞动能量大，持续时间长，易造成线路闪络、跳闸、杆塔螺栓松动、脱落，严重时会发生金具及绝缘子损坏，导线断股、断线，甚至倒塔，导致重大电网事故。所以做好高压输电线路舞动状态的监测就至关重要。

光纤传感技术是指在光纤传输路径上的外部信号通过一定的方法对光纤种的光波进行调试，以实现被测量对象的连续空间的实时测量。光纤同时具有导光介质和传感元件的功能。相比于传统的振动传感器，光纤传感器具有灵敏度高、动态范围大、体积小、重量轻、不易受环境影响等特点，可进行全分布的监控。基于相位敏感的光时域反射型（Φ-OTDR）传感器与传统型OTDR最大的不同就是采用了具有窄线宽和低频率漂移特性相干光源，相应极大地提高了空间分辨率（可达1m）和振动强度分辨率。利用这种散射光的相干性设计出的相位敏感型光时域反射系统，光纤本身既是传输媒质又是感知元件，光纤上任意一点都是传感单元，是一种真正意义上的全光纤传感器。

专利号为201410027722.6的发明公开了一种检测振动的光纤传感器，属于光纤传感技术领域。该光纤传感器包括传导光纤、光纤光栅、简支梁和带有开口的非金属保护外壳；光纤光栅和简支梁置于非金属保护外壳中，光纤光栅粘贴在简支梁上，且光纤光栅的中心点与简支梁的中心点对齐；非金属保护外壳的一个侧壁上开有开口，简支梁的一端从开口中穿出，另一端固定在非金属保护外壳的另一个侧壁上。该发明所述的光纤传感器不受光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和探测器老化等因素的影响；避免了一般干涉型传感器中相位测量的不清晰和对固有参考点的需要；能方便地使用波分复用技术在一根光纤中串接多个布拉格光栅进行测量，形成一个的传感网络

专利号为201510917944.X 的发明涉及光学工程、光纤光学和信息获取与感知技术领域，具体涉及一种U型传感光纤部署结构的光纤传感系统。本发明将光纤传感系统中用于检测振动信号的传感光纤布置成多U型结构，该多U型结构由N条平行边构成N-1个U型，且相邻U型方向相反，N>1。从传感光纤起始端将其依次划分为一系列连续且等长的通道，各通道的长度为入射脉冲激光线宽T的一半。传感光纤各平行边上的每个通道与相邻平行边对应的通道在垂直于平行边方向上不重叠。该发明在不减小光源脉冲宽度，不牺牲光源入射功率，不减小光电探测器最小积分时间的基础上，提高了系统的空间分辨率

专利号为201210060041.0 的发明公布了基于相位解调的超大动态范围光纤传感装置及方法。其中包括光源，耦合器，声光调制器，光放大器，环形器，探测器，自动增益控制装置，调制器驱动装置，锁相放大器，传感光缆，信号处理以及信号输出装置。本发明采用了自动增益控制装置，可以实现大动态范围的信号检测；采用了锁相放大器的相位解调检测装置，降低了强度噪声的影响，可以实现了高灵敏度，高带宽振动信号检测，从而可以实现大动态范围振动传感。该发明的有益效果为可实现具有如下优势的长距离传感：动态范围大，定位精度高，干涉传感灵敏度高，检测振动信号的带宽大，可多点定位，检测距离长等。

然而，上述方案的侧重点均放在光纤传感部件的实际应用方面，对测振所需要的数据处理及分析输出并未作出详细描述，所以并为构成完整的测振技术方案，存在应用功能上的缺陷，而且还都存在对于输电线路舞动特征研究针对性不强的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供基于真型试验线路OPGW光缆的光纤测振系统及方法，它能够提出针对性的测振模拟试验方案，在特定的真型试验线路上针对舞动、振动特性的监测，实现OPGW光缆振动特征数据的采集与分析。