[发明专利]一种架空输电线路走廊的分布式风速在线监测方法

摘要

本发明涉及一种架空输电线路走廊的分布式风速在线监测方法，利用分布式光纤振动监测仪监测输电线路光纤通道的光信号，然后通过采用广义形态学滤波器对采样信号进行滤波预处理去噪，进一步得到该信号所包含光纤通道各质点的在当前时刻的振动频率、振动幅度的振动参量；进而建立输电线表面垂直风向的单位长度上的抬举力、风速与线缆振动参量之间的关系，进而实现风速监测。

主权项

1.一种架空输电线路走廊的分布式风速在线方法，所述的架空输电线路配置有光纤的线缆，以分布式光纤振动监测系统测量的数据、输电线路分布式振动方程为基础来计算输电线路走廊的风速大小；所述的架空输电线路为光纤复合架空地线OPGW、光纤复合相线OPPC或全介质自承式光缆ADSS；其特征在于具体按照以下步骤进行：步骤1：利用分布式光纤振动监测仪向输电线路光纤中发送一束光脉冲后，采用高速数据采集卡采集输电线路光纤中的背向散射光的相位及偏振信息，并采用广义形态学滤波器对采样信号进行滤波运算，消减信号中的噪声，进一步得到该信号所包含光纤通道各质点的在当前时刻的振动频率、振动幅度参量；步骤2：根据步骤1中的监测结果，得到输电线路光纤通道在受风激励时各质点在振动时偏离中心点的瞬时位移U、由采样频率及采集点数确定的时间t，进而计算得到线体在时间t上的二阶偏导数在空间距离x上的二阶偏导数进而线体上下表面单位长度上的不平衡张力即表现为抬举力F_l，根据瞬时位移U的二阶偏微分方程得以表达：式中，m——单位长度上的线缆重量，视为常数，kg/m；x——待计算质点与耐张线夹出口的距离，m；t——时间，s；U——待计算质点的振动时偏离中心点的位移，m；T0——输电线缆的水平张力，线路架设好以后视为一个常数，N；步骤3：根据步骤1中的监测结果，得到输电线路光纤通道在受风激励时各质点在振动时的振动角频率ω＝2πf，其中f为所测线路的振动频率，根据流体力学的理论，输电线体表面单位长度上的抬举力Fl，通过风速与振动频率表达为下式，单位为N/mFi＝0.5ρV2DClsin(ωt)               (2)式中，ρ——空气密度，kg/m3；V——风速，m/s；D——光纤所在线缆的直径，m；Cl——升力系数，对于给定的系统视为常量，无量纲；ω——输电线振动时的角频率，rad/s；t——时间，s；步骤4：通过公式(1)、(2)建立起风速V与线缆振动参量之间的关系：式中，ρ、D、Cl、m、T0为线路设计参量或者常量，为已知量或者通过前期的数据标定获取，ω、t、U、x为分布式光纤振动监测仪监测，能直接测量的值；根据公式(3)，就计算出与耐张线夹出口距离x处的风速V：步骤5：相同的算法推广至输电线路各空间位置，则就实现整条输电线路走廊的风速计算。