[发明专利]一种基于分布式光纤温度传感覆冰厚度监测中临界风速的估算方法

说明书

本发明提供了一种基于分布式光纤温度传感覆冰厚度监测中临界风速的估算方法。所述方法包括建立未覆冰与覆冰工况下的输电线路温度场模型、根据仿真结果得到光纤温度与风速、温度和覆冰厚度的关系、计算输电线路覆冰临界风速、根据临界风速判断覆冰监测准确程度。本发明通过建立物理模型，采用仿真计算方法求解温度场以逼近真实情况，该方法具有自身成本低、试验研究范围广的优点，并且本发明通过环境温度变化率和覆冰厚度估算临界风速，然后对比外界风速和临界风速的大小，可以判断覆冰监测的结果是否准确。

技术领域

本发明涉及输电线路监测领域，具体涉及一种基于分布式光纤温度传感覆冰厚度监测中临界风速的估算方法。

背景技术

输电线路覆冰易导致输电线路的机械和电气性能急剧下降，不仅造成巨大的经济损失，还严重影响电力系统的安全稳定运行。监测输电线路的运行状态以估计覆冰所造成的威胁，及时采取相应的措施以抑制覆冰造成的危害显得尤为重要，同时输电线路覆冰监测和预警还为线路防冰和除冰提供必要的决策支持。但输电线路覆冰监测可能会因温度、风速等周围环境的影响而导致监测失效。

传统的输电线路覆冰监测一般分为称重法、图像法、导线倾角法、模拟导线法等，这几种监测方法各有特色，可以降低成本和保障系统的安全稳定运行。但上述的几种方法有一定的局限性，如容易受环境的影响，数据传输可靠性差，无法准确全面地监测输电线路的状态等。分布式光纤传感技术具有较好的电绝缘性，很强的抗电磁干扰能力和较高灵敏度，同时理论上能监测线路全长，非常适合在输电线路的高电压、强电磁干扰、强腐蚀等恶劣环境下工作，且较其它方法而言更能保障测量数据的精确度及监测系统工作的稳定性。于是，分布式光纤传感技术在电力行业中的应用逐渐成为国内外学者研究的热点。为了探究分布式光纤传感在覆冰在线监测中的实用性，有的学者利用布里渊光时域分析(Brillouin Optical Time Domain Analysis，BOTDA)传感系统对某电力公司的全介质自承式(All-Dielectric Self-Supporting，ADSS)光缆进行了实地监测，实现了对16km的ADSS光缆温度/应变的在线监测，指出了BOTDA传感技术在输电线路监测方面有着很好的应用前景；为了提高覆冰在线监测中的系统温度精度，有的学者设计了基于布里渊光时域反射(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer，BOTDR)技术的覆冰识别系统，在昭通成功实现了75km长光纤架空地线(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire，OPGW)的实地监测，所设计的系统温度精度达到了±2℃，系统所监测出来的覆冰情况与巡线人员观察的覆冰情况一致；有的学者利用BOTDR技术实现了对OPGW导线的监测，在覆冰实验基地实验证实了温度监测可以对线路覆冰的情况进行有效识别，实验效果较好，且监测结果与人工观测结果一致。

以上方法都表明利用分布式光纤传感技术实现输电线路覆冰在线监测的可行性、有效性与准确性，但在实际运行中，一定程度上忽略了风速对架空线路温度变化的影响。现有研究并没有涉及架空导线温度变化与环境温度、风速和覆冰厚度等因素之间的关系研究，也未涉及环境温度对基于分布式光纤传感输电线路覆冰监测的影响，更未提及常见范围环境温度和覆冰厚度下的临界风速对覆冰监测准确度的影响。

发明内容

本发明的目的在于，针对风速与环境温度和覆冰厚度之间的关系，提出一种基于分布式光纤温度传感覆冰厚度监测中临界风速的估算方法。

本发明的技术方案是：

一种基于分布式光纤温度传感覆冰厚度监测中临界风速的估算方法，临界风速基于环境温度变化速率和覆冰厚度进行估算；

所述估算方法包括以下步骤：

步骤1：建立未覆冰与覆冰工况下的输电线路温度场模型；

步骤2：根据仿真结果得到光纤温度与风速、温度和覆冰厚度的关系；

步骤3：计算输电线路覆冰临界风速；