輸電線路分布式垂直檔距監(jiān)測(cè)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及高壓輸電線路電力運(yùn)維領(lǐng)域，特別設(shè)及一種輸電線路分布式垂直檔距 監(jiān)測(cè)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓輸電線路在受外界環(huán)境影響時(shí)，其垂直檔距會(huì)發(fā)生變化。因此輸電線路的垂 直檔距直接反映了輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)，所W對(duì)輸電線路各桿塔的垂直檔距監(jiān)測(cè)能快速有 效的掌握輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)。目前，高壓輸電線路在線監(jiān)測(cè)主要采用在導(dǎo)線和絕緣子串 處安裝張力傳感器、傾角傳感器等方法來實(shí)現(xiàn)，運(yùn)些方法只能對(duì)輸電線路特殊段進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路全路段進(jìn)行分布式監(jiān)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決現(xiàn)有存在的技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種輸電線路分布式垂直檔距監(jiān) 測(cè)裝置及方法。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種輸電線路分布式垂直檔距監(jiān)測(cè)的方法，所述方法包括：
[0006] 布里淵光時(shí)域反射儀B0TDR監(jiān)測(cè)光纖復(fù)合架空地線0PGW上傳感光纖的散射光，獲 得輸電線路0PGW上的布里淵頻移分布，并對(duì)所述布里淵頻移分布解禪，分別獲得輸電線路 的溫度分布和應(yīng)變分布，傳輸給計(jì)算機(jī)及信息處理單元；
[0007] 所述計(jì)算機(jī)及信息處理單元結(jié)合輸電線路的線路參數(shù)和所述輸電線路的應(yīng)變分 布，尋找并計(jì)算輸電線路各檔距的最低點(diǎn)位置;并根據(jù)所述輸電線路各檔距的最低點(diǎn)位置， 結(jié)合線路參數(shù)，計(jì)算得到輸電線路的分布式垂直檔距值。
[000引其中，所述B0TDR監(jiān)測(cè)0PGW上傳感光纖的散射光，獲得輸電線路0PGW上的布里淵頻 移分布，并對(duì)所述布里淵頻移分布解禪，分別獲得輸電線路的溫度分布和應(yīng)變分布，包括： 所述B0TDR獲得輸電線線路全線的布里淵頻移分布v(x，t)，x為空間坐標(biāo)，t為監(jiān)測(cè)時(shí)間，監(jiān) 測(cè)獲得的布里淵頻移分布為:v(x，t)=vo+aT(x，t)+bε(χ,t);其中，vo是基礎(chǔ)頻移，a和b分別 是布里淵頻移的溫度系數(shù)和應(yīng)變系數(shù);通過解禪器對(duì)所述布里淵頻移分布解禪，將輸電線 路布里淵頻移分布的溫度和應(yīng)變解禪，獲得輸電線路的溫度分布T(x，t)和應(yīng)變分布ε(χ， t) ο
[0009] 其中，所述結(jié)合輸電線路的線路參數(shù)和所述輸電線路的應(yīng)變分布，尋找并計(jì)算輸 電線路各檔距的最低點(diǎn)位置，包括:尋找輸電線路上的應(yīng)變極值點(diǎn)位置XE(x,t)'=〇,并結(jié)合輸 電線路的線路參數(shù)1標(biāo)定出全線路的桿塔位置;尋找各檔距內(nèi)的應(yīng)變最小值min(e(x，t)，x e[0，li])，標(biāo)出其具體的空間位置;根據(jù)監(jiān)測(cè)的空間分辨率k，取最小值兩側(cè)相鄰的應(yīng)變數(shù) 據(jù)對(duì)各檔距內(nèi)的最低點(diǎn)位置進(jìn)行修正。
[0010] 其中，所述結(jié)合輸電線路的線路參數(shù)和所述輸電線路的應(yīng)變分布，尋找并計(jì)算輸 電線路各檔距的最低點(diǎn)位置，包括：
[0011]根據(jù)桿塔處的應(yīng)變特征，尋找輸電線路上的應(yīng)變極值點(diǎn)X I e(x,t)'=0,并結(jié)合輸電線 路的檔距參數(shù)li(i = l，2,3......η)，基于式li a gi-gi-l和giExI e(x,t)'=o標(biāo)定出全線路的桿 塔位置gi(i = l，2,3......η,η+1)；
[0012] BOTDR的空間分辨率為k(m)，則空間各探測(cè)點(diǎn)的位置可表示為xn = nk(n = 0，l， 2......);
[0013] 將應(yīng)變分布數(shù)據(jù)W檔距為基本單元進(jìn)行分段，分別在各檔距內(nèi)尋找應(yīng)變的最小值 mi=min(e(x,t)，xe[li，li+i]) W及其最小值對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)0i(i = l，2,3......η)。
[0014] 其中，存在兩個(gè)最小值的情況下，取最小值為兩相鄰點(diǎn)的中間為實(shí)際最小值點(diǎn)，如 果測(cè)到的兩個(gè)最小值空間坐標(biāo)為Xn和Xn+l，則實(shí)際位置為化=(Χη+Χη+1)/2;在檔距中存在一 個(gè)最小值時(shí)，分別取其相鄰兩側(cè)的應(yīng)變值和空間坐標(biāo)來進(jìn)行修正，如果左側(cè)應(yīng)變和空間坐 標(biāo)分別為ε ( Χη-1，t )和Χη-1，右側(cè)應(yīng)變和空間坐標(biāo)分別為ε ( Χη+1，t )和Χη+1，最小值處的應(yīng)變和 空間坐標(biāo)分別為ε ( X η，t )和X η，則修正后實(shí)際最低點(diǎn)的空間坐標(biāo)為：
最小值出現(xiàn)在檔距的一端時(shí)，貝取最小值 的臨近幾個(gè)探測(cè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)來擬合出近視的拋物線函數(shù)Ρι(Χ)，計(jì)算拋物線函數(shù)的導(dǎo)數(shù) Pi'（X)，其極值點(diǎn)位置即為空間坐標(biāo)的最低點(diǎn):〇i=xi |ρ'ω=〇。
[0015] 其中，在確定空間坐標(biāo)的最低點(diǎn)之后，則根據(jù)垂直檔距的定義，可基于下式獲得輸 電線路各桿塔處的垂直檔距：
[0016] i ,t) = (g廣Oi-i) + (0廣gi) = Oi-Oi-i，i = l,2,3......n，0〇 = 0;
[0017] 其中，lv(i，t)表示垂直檔距，gi表示桿塔i的位置，0i為桿塔i空間坐標(biāo)的最低點(diǎn)，i = 1,2,3......η,η+1，n = 0,1,2......，。表示桿塔序號(hào)。
[0018] -種輸電線路分布式垂直檔距監(jiān)測(cè)裝置，所述裝置包括：
[0019] 布里淵光時(shí)域反射儀B0TDR和計(jì)算機(jī)及信息處理單元;其中，所述B0TDR安裝在高 壓輸電線路輸變電站內(nèi)，通過變電站內(nèi)的光纖接口與光纖復(fù)合架空地線0PGW內(nèi)的一根傳感 光纖連接，并與所述計(jì)算機(jī)及信息處理單元相連。
[0020] 其中，所述B0TDR，用于監(jiān)測(cè)0PGW上所述傳感光纖的散射光，獲得輸電線路0PGW上 的布里淵頻移分布，并對(duì)所述布里淵頻移分布解禪，分別獲得輸電線路的溫度分布和應(yīng)變 分布，傳輸給所述計(jì)算機(jī)及信息處理單元;所述計(jì)算機(jī)及信息處理單元，用于結(jié)合輸電線路 的線路參數(shù)和所述輸電線路的應(yīng)變分布，尋找并計(jì)算輸電線路各檔距的最低點(diǎn)位置;并根 據(jù)所述輸電線路各檔距的最低點(diǎn)位置，結(jié)合線路參數(shù)，計(jì)算得到輸電線路的分布式垂直檔 距值。
[0021 ]其中，所述計(jì)算機(jī)及信息處理單元，用于:根據(jù)桿塔處的應(yīng)變特征，尋找輸電線路 上的應(yīng)變極值點(diǎn)X I e(x,t)'=o,并結(jié)合輸電線路的檔距參數(shù)li(i = l，2,3......η)，基于式li * gi-gi-i和giEx I e(x,t)'=o標(biāo)定出全線路的桿塔位置gi(i = l，2,3......n，n+l) ;B0TDR的空間 分辨率為k(m)，則空間各探測(cè)點(diǎn)的位置可表示為xn = nk(n = 0，l，2......);將應(yīng)變分布數(shù) 據(jù)W檔距為基本單元進(jìn)行分段，分別在各檔距內(nèi)尋找應(yīng)變的最小值mi = min(e(x，t)，xe
[1 i，li+i ]) W及其最小值對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)化（i = 1，2，3......η);在確定空間坐標(biāo)的最低點(diǎn) 之后，則根據(jù)垂直檔距的定義，基于下式獲得輸電線路各桿塔處的垂直檔距:lv(i，t) = (gi- Oi-1) + (Oi-gi) = Oi-Oi-1，i = l，2,3......n，0〇 = 0;其中，；U(i,t)表示垂直檔距，gi 表示桿塔 i 的位置，Oi為桿塔i空間坐標(biāo)的最低點(diǎn)，i = l，2,3......n,n+l,n = 0,l,2......，11表示桿塔 序號(hào)。
[0022] 其中，所述計(jì)算機(jī)及信息處理單元，用于:存在兩個(gè)最小值的情況下，取最小值為 兩相鄰點(diǎn)的中間為實(shí)際最小值點(diǎn)，如果測(cè)到的兩個(gè)最小值空間坐標(biāo)為Xn和Xn+l，則實(shí)際位置 為化=(Xn+Xn+l ) /2 ;在檔距中存在一個(gè)最小值時(shí)，分別取其相鄰兩側(cè)的應(yīng)變值和空間坐標(biāo)來 進(jìn)行修正，如果左側(cè)應(yīng)變和空間坐標(biāo)分別為e(Xn-l，t)和Xn-1，右側(cè)應(yīng)變和空間坐標(biāo)分別為ε (Xn+l，t)和Χη+1，最小值處的應(yīng)變和空間坐標(biāo)分別為e(Xn，t)和Χη，則修正后實(shí)際最低點(diǎn)的空
間坐標(biāo)為： 最小值出現(xiàn)在檔距的一端時(shí)，貝1J ：· $ 取最小值的臨近幾個(gè)探測(cè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)來擬合出近視的拋物線函數(shù)Ρι(Χ)，計(jì)算拋物線函 數(shù)的導(dǎo)數(shù)Pi'（x)，其極值點(diǎn)位置即為空間坐標(biāo)的最低點(diǎn):〇ι=χι|ρ'ω=〇。
[0023] 本發(fā)明實(shí)施例提供了基于B0TDR的輸電導(dǎo)線分布式垂直檔距監(jiān)測(cè)裝置及方法， B0TDR與0PGW內(nèi)的光纖連接，B0TDR監(jiān)測(cè)輸電線路0PGW的應(yīng)變分布，結(jié)合輸電線路的線路參 數(shù)信息實(shí)現(xiàn)輸電線路分布式垂直檔距的監(jiān)測(cè)。本發(fā)明實(shí)施例采用長(zhǎng)距離光纖傳感技術(shù)，利 用布里淵光時(shí)域反射原理來實(shí)現(xiàn)輸電線路各桿塔處垂直檔距的分布式監(jiān)測(cè)，只需在變電站 進(jìn)行安裝一臺(tái)B0TDR設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)輸電線路上實(shí)時(shí)、長(zhǎng)距離的垂直檔距在線監(jiān)測(cè)，為后續(xù)的 輸電線路運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供了大量數(shù)據(jù)來源。
【附圖說明】
[0024] 在附圖（其不一定是按比例繪制的）中，相似的附圖標(biāo)記可在不同的視圖中描述相 似的部件。具有不同字母后綴的相似附圖標(biāo)記可表示相似部件的不同示例。附圖W示例而 非限制的方式大體示出了本文中所討論的各個(gè)實(shí)施例。
[0025] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例輸電線路分布式垂直檔距監(jiān)測(cè)裝置的組成