[发明专利]一种基于OPGW的输电线路状态检测方法和系统

权利要求书

1.一种基于OPGW的输电线路状态检测系统，其包括OPGW光缆，脉冲光源，以及通过OPGW光缆连通的光监控主机A和光监控主机B，其特征在于：还包括对脉冲光源进行OFDM信道编码的OFDM信道编码器；

所述OFDM信道编码器输出OFDM信号；

所述脉冲光源的输出端通过OFDM信道编码器与OPGW光缆的一端电性连接；

所述光监控主机A包括第一检偏器、第一滤波器、第一数据采集卡和第一处理器；

所述光监控主机B包括第二检偏器、第二滤波器、第二数据采集卡和第二处理器；

所述OPGW光缆一端上的光信号通过第一检偏器与第一处理器电性连接，OPGW光缆上的电流信号通过第一滤波器与第一数据采集卡电性连接，第一数据采集卡的输出端与第一处理器电性连接，OPGW光缆另一端上的光信号通过第二检偏器与第二处理器电性连接，OPGW光缆上的电流信号通过第二滤波器与第二数据采集卡电性连接，第二数据采集卡的输出端与第二处理器电性连接。

2.如权利要求1所述的一种基于OPGW的输电线路状态检测系统，其特征在于：所述OFDM信道编码器采用伪随机信号进行BPSK星座映射，通过厄密共轭操作，得到用于强度调制的OFDM信号。

3.如权利要求2所述的一种基于OPGW的输电线路状态检测系统，其特征在于：OFDM信号的帧结构包括多个循环前缀CP和时隙TS1～TSn；

所述帧结构的第一个字段为循环前缀CP，第二字段为TS1，第三个字段为循环前缀CP，依次类推。

4.如权利要求3所述的一种基于OPGW的输电线路状态检测系统，其特征在于：所述OFDM信号的带宽为500MHz，子载波数目128～512。

5.一种基于OPGW的输电线路状态检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、以OPGW光缆内部光纤作为传感器，OPGW光缆两端架设光监控主机，光监控主机包括检偏器、滤波器和数据采集卡，将OFDM信道编码器进行OFDM信道编码后的光信号输入OPGW光缆中；

S2、若OPGW光缆发生雷击，在雷击点处产生向两端传播的雷电流，雷电流改变OPGW光缆中光信号的偏振态，通过位置固定的检偏器检测光强变化，根据光强变化判断光偏振态信号突变；

S3、由OPGW光缆两端滤波器对雷电流进行滤波处理，并由OPGW光缆两端的数据采集卡采集雷电流，并记录两端雷电流到达的时间，根据双端测距算法确定雷击位置；

S4、由OPGW光缆两端的光监控主机接收经过OFDM信道编码器进行OFDM信道编码后的光信号并进行解调，提取信道响应，获取采样信号的增益谱和相位谱，布里渊相位谱与布里渊频移成线性关系，通过线性拟合即可得到布里渊频移，根据布里渊频移的计算公式，得出OPGW光缆的纤芯折射率，通过纤芯折射率判断风害等级；

S5、实时监测OPGW光缆的温度，根据布里渊频移与光纤温度和应变的线性变化关系式得出OPGW光缆的温度变化，进而得知脱冰时的温度和时间。

6.如权利要求5所述的一种基于OPGW的输电线路状态检测方法，其特征在于：所述S3中双端测距算法为：和

式中，L为OPGW光缆两端的长度，L'为雷击位置，t₁为雷电流到达OPGW光缆一端的时间，t₂为雷电流到达OPGW光缆另一端的时间，v为光纤中的声波速度。

7.如权利要求5所述的一种基于OPGW的输电线路状态检测方法，其特征在于：所述S4中布里渊频移的计算公式为：

式中，f_B为布里渊频移，n光纤的纤芯折射率，λ_c为光信号在真空中的波长，v为光纤中的声波速度。

8.如权利要求5所述的一种基于OPGW的输电线路状态检测方法，其特征在于：所述S5中布里渊频移与光纤温度和应变的线性变化关系式为：

f_B＝f₀+C_T(T-T₀)+C_ε(ε-ε₀)；

式中，f_B、T、ε、T₀、ε₀和f₀分别为布里渊频移、光纤温度、光纤应变、光纤初始温度、光纤初始应变和初始频移；C_T为布里渊频移的温度参数；C_ε为布里渊频移的应变参数。