[发明专利]一种光纤复合架空地线热故障在线监测方法

说明书

本发明公开了一种光纤复合架空地线热故障在线监测方法，包含：当OPGW电缆所在的输电线路沿线发生火灾或其他热故障时，OPGW电缆环境温度迅速升高，热量通过包裹在分布式光纤传感器外部的铝钢绞线等介质传导至OPGW内部的单模通信光纤，通过基于单模光纤拉曼散射效应的分布式光纤测温装置监测OPGW里的单模光纤后向拉曼散射信号的时间和幅值，同时计算OPGW的铝钢绞线的热阻值，就可以定位监测到该火灾或热故障发生的地点以及外部的环境温度，实现快速指引人员进行故障处理。本发明具有通过采用拉曼散射原理，光纤扰偏控制技术、噪声滤波技术以及OPGW铝钢绞线外包层的热阻值算法，在降低成本，提高监测精度的情况下实现对基于单模光纤的OPGW运行环境温度监测的优点。

技术领域

本发明涉及光纤测温技术领域，特别涉及一种适用于输电线路领域中光纤复合架空地线（OPGW）的热故障在线监测方法。

背景技术

光纤复合架空地线电缆中的光纤，是智能电网电力通信 “四遥”自动控制的神经网络光缆。一旦遭受沿途外部异常温度甚至火灾破坏，后果极其严重。光纤分布式温度监测（DTS，Distributed Temperature Sensing），也称为分布式光纤测温。依据光时域反射（OTDR）原理、拉曼（Raman）散射效应和布里渊散射效应对温度的敏感从而实现温度监测，全系统采用光纤作为敏感信息传感和信号传输的载体，具有连续测温、分布式测温、实时测温、抗电磁干扰、本征安全、远程监控、高灵敏度、安装简便、长寿命等特点，广泛应用于管道、隧道、电缆、石油石化、煤矿等行业。

由于光纤复合架空地线电缆中的光纤，基本为单模光纤构成。单模光纤具有纤芯极细，数值孔径极小，传输模式单一，因此无法直接应用具有低成本优势的多模光纤拉曼散射测温技术。

而若采用布里渊散射原理对光纤复合架空地线电缆中的单模光纤进行测温时，其反射回来的信号不仅带有温度信号，还带有应力信号，则需要对该反射信号进行信号解调处理，去掉应力信号，检测过程复杂，导致检测成本高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤复合架空地线热故障在线监测方法，通过利用电力公司已经有的复合架空地线（Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire，OPGW）中的单模通讯光纤接入本发明的测温装置中，实现不需要另外单独敷设探测光纤实现对OPGW电缆上的沿途外部环境温度分布以及热故障进行实时的在线定位监测的目的。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种光纤复合架空地线热故障在线监测方法，包含以下过程：

采用基于单模光纤拉曼散射效应的分布式光纤测温装置得到OPGW光缆的温度分布：

步骤S1.1、分别对单模光纤拉曼散射监测主机内的参考单模光纤的Stokes 和Anti-Stokes信号进行积分平均运算。

步骤S1.2、在执行步骤S1.1的同时，还分别对OPGW电缆内单模测温光纤的Stokes和Anti-Stokes信号进行积分平均运算。

步骤S2.1、对经步骤S1.1处理后的Stokes 和Anti-Stokes光信号进行差分运算得到参考单模光纤的温度T₀。

步骤S2.2、在执行步骤S2.1的同时，对经步骤S1.2处理后的Stokes 和Anti-Stokes光信号进行差分运算得到OPGW电缆内单模光纤上的拉曼散射温度T₁。

步骤S3、根据参考单模光纤的温度T₀和探测温度T₁计算得到OPGW内单模光纤上的整段温度T₂。

步骤S4、根据OPGW的铝钢绞线介质的导热系数，计算OPGW的铝钢绞线热阻值，得到OPGW电缆外部环境的等效温度T₃。