[发明专利]基于分布式光纤的架空输电线路动态增容方法和系统

权利要求书

1.一种基于分布式光纤的架空输电线路动态增容系统，其特征在于，包括：

瑞利散射相位解耦模块，用于向架空传输线的光纤复合架空地线OPGW发送激光信号，并获取所述OPGW的瑞利后向散射光信号；

拉曼散射模块，用于向架空传输线的OPGW发送激光信号，并根据所述OPGW的后向散射光信号得到斯托克斯光信号和反斯托克斯光信号；

光信号解调模块，用于根据所述瑞利后向散射光信号计算所述OPGW的振动频率，并根据所述振动频率计算环境风速；根据所述斯托克斯光信号和反斯托克斯光信号计算所述OPGW外界的环境温度；

载流计算模块，用于根据所述环境风速、所述环境温度、日照强度和所述架空传输线的最高允许温度，计算所述架空传输线的最大承载电流量；

其中，所述瑞利散射相位解耦模块包括窄线宽激光器、第一光耦合器、第二光耦合器、声光调制器AOM、第一掺饵放大器EDFA、第二EDFA、第一环形器、平衡光探测器、带通滤波器和第一信号采集器；

所述窄线宽激光器用于生成高相干性激光；

所述第一光耦合器为50:50光耦合器，用于将所述高相干性激光分为信号光和参考光，并将所述信号光输入所述AOM，将所述参考光通过所述第二EDFA放大后输入所述第二EDFA后，输入所述第二光耦合器；

所述AOM用于将所述信号光调制为第一脉冲波光信号，并将所述第一脉冲波光信号通过所述第一掺饵放大器EDFA放大后输入所述第一环形器的第一端口；

所述第一环形器将所述脉冲波光信号通过第二端口输入所述OPGW，并通过所述第二端口接收所述OPGW返回的后向散射光信号，将所述后向散射光信号通过第三端口输入所述第二光耦合器；

所述第二光耦合器为50:50光耦合器，用于将所述参考光和所述后向散射光信号合成后再分光后输入所述平衡光探测器；

所述平衡光探测器用于滤除输入的分光信号的直流分量；

所述带通滤波器用于滤除所述平衡光探测器输入的光信号中心频率以外其他波长的光信号；

所述第一信号采集器用于从所述带通滤波器输出的信号中采集得到瑞利后向散射光信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：波分复用器，设置于所述瑞利散射相位解耦模块、所述拉曼散射模块与所述OPGW之间，用于将所述瑞利散射相位解耦模块和所述拉曼散射模块发射的激光信号传输至所述OPGW中，并从所述OPGW散射的光信号中提取出所述瑞利后向散射光信号、所述斯托克斯光信号和所述反斯托克斯光信号后分别发送至所述瑞利散射相位解耦模块和所述拉曼散射模块。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光信号解调模块，包括振动频率解调单元和温度解调单元；

所述振动频率解调单元用于根据所述瑞利后向散射光信号的信号光和参考光的交流分量差ΔI，与两路相位相差为90°的本振信号cos(w_S-w_L)相乘后再通过低通滤波器得到的两路正交信号为和再得到所述瑞利后向散射光信号的幅度和相位通过监测幅值和相位的变换频率来监测线路的振动频率，再利用卡门漩涡原理计算风速，其中st为斯特劳哈数，f为导线振动频率，V为风速；D为导线半径；

所述温度解调单元用于根据所述斯托克斯光信号和所述反斯托克斯光信号，结合公式计算环境温度，其中，h为普朗克常量、k为是玻尔兹曼常量，Δν为拉曼频移，T为环境温度，ν_AS为反斯托克斯光频率，ν_S为斯托克斯光频率。