專(zhuān)利名稱(chēng)：基于光纖彎曲損耗原理的導(dǎo)線(xiàn)斷股和損傷的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸電線(xiàn)路的故障檢測(cè)方法，尤其是涉及一種基于光纖彎曲損耗原理的導(dǎo)線(xiàn)斷股和損傷的檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
高壓輸電線(xiàn)路被稱(chēng)為國(guó)家電力系統(tǒng)的“血管”，直接關(guān)系到國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)及國(guó)防建設(shè)。隨著近些年國(guó)民經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，現(xiàn)代電力系統(tǒng)不斷向著大機(jī)組、大容量和高電壓的方向迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件更加苛刻，電力輸送距離日益增加，對(duì)輸電線(xiàn)路安全性的要求也越來(lái)越高。而高壓輸電導(dǎo)線(xiàn)是輸電線(xiàn)路電功率的載體，是直接保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要組成部分。高壓輸電導(dǎo)線(xiàn)通常布置在野外露天環(huán)境中，長(zhǎng)期處于日曬、風(fēng)吹、冰凍等惡劣的運(yùn)行條件下，極易受到各種自然條件的影響。一般認(rèn)為輸電導(dǎo)線(xiàn)一直處于微風(fēng)振動(dòng)狀態(tài)，微風(fēng) 引起的振動(dòng)幅度雖然比較小，但是由于常用的輸電導(dǎo)線(xiàn)為鋼芯鋁絞線(xiàn)，這種導(dǎo)線(xiàn)是由內(nèi)層鋼芯與外層鋁絞線(xiàn)通過(guò)一定角度纏繞在一起組成的。在長(zhǎng)期的彎曲作用與軸向拉力的共同作用下，導(dǎo)線(xiàn)的股與股之間、導(dǎo)線(xiàn)與線(xiàn)夾之間會(huì)產(chǎn)生局部微小的相對(duì)滑動(dòng)，導(dǎo)致各接觸面發(fā)生微動(dòng)磨損，經(jīng)歷年復(fù)一年的累積，導(dǎo)致輸電導(dǎo)線(xiàn)斷股、損傷，造成輸電線(xiàn)路破壞。輸電導(dǎo)線(xiàn)的斷股、損傷，輕則降低載流量，重則造成斷線(xiàn)事故，嚴(yán)重危害輸電線(xiàn)路的安全運(yùn)行。國(guó)內(nèi)外由于輸電導(dǎo)線(xiàn)斷股、損傷引起的事故時(shí)有發(fā)生。目前，對(duì)輸電線(xiàn)路進(jìn)行巡視主要有地面目測(cè)和直升飛機(jī)航測(cè)兩種方法，地面目測(cè)通過(guò)人工巡線(xiàn)的方式進(jìn)行，采用肉眼或望遠(yuǎn)鏡對(duì)輸電線(xiàn)路進(jìn)行觀(guān)測(cè)，由于輸電線(xiàn)路所處地理位置等條件限制，人工巡線(xiàn)精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，且存在盲區(qū)；直升飛機(jī)可攜帶多種儀器設(shè)備對(duì)輸電線(xiàn)路進(jìn)行航測(cè)，精度和效率較高，但由于受巡視區(qū)域地理、氣候等條件的影響，存在安全隱患，且巡線(xiàn)費(fèi)用高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能進(jìn)行精確定位、提高輸電線(xiàn)路巡檢效率、提高電力系統(tǒng)可靠性的基于光纖彎曲損耗原理的導(dǎo)線(xiàn)斷股和損傷的檢測(cè)方法。輸電導(dǎo)線(xiàn)斷股、損傷處裂縫寬度的變化引起相應(yīng)傳感光纖產(chǎn)生光損耗，本發(fā)明方法就是利用光時(shí)域反射儀(OTDR)技術(shù)對(duì)光損耗進(jìn)行測(cè)量，從而對(duì)高壓輸電導(dǎo)線(xiàn)的斷股、損傷情況進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)—種基于光纖彎曲損耗原理的導(dǎo)線(xiàn)斷股和損傷的檢測(cè)方法，該方法包括I)將檢測(cè)用傳感光纖固定在高壓輸電導(dǎo)線(xiàn)上，且檢測(cè)用傳感光纖與高壓輸電導(dǎo)線(xiàn)間形成一個(gè)夾角；2)光時(shí)域反射儀發(fā)射探測(cè)激光到檢測(cè)用傳感光纖入射端，該探測(cè)激光沿著檢測(cè)用傳感光纖傳輸；
3)檢測(cè)用傳感光纖向光時(shí)域反射儀返回背向瑞利散射光信號(hào)；4)光時(shí)域反射儀接收到背向瑞利散射光信號(hào)后，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行抽樣采集和分析處理，得到光纖傳輸線(xiàn)路各個(gè)不同位置處的背向瑞利散射光功率，并將檢測(cè)結(jié)果曲線(xiàn)顯示在光時(shí)域反射儀的示波器的面板上；5)光時(shí)域反射儀根據(jù)步驟4)得到的背向瑞利散射光功率和檢測(cè)結(jié)果曲線(xiàn)獲得檢測(cè)用傳感光纖狀態(tài)信息，進(jìn)而檢測(cè)并定位出高壓輸電導(dǎo)線(xiàn)上存在的斷股和損傷。所述的檢測(cè)用傳感光纖與高壓輸電導(dǎo)線(xiàn)間的夾角小于45°。所述的光時(shí)域反射儀包括依次連接的光源、方向耦合器、光檢測(cè)器、取樣分析器和不波器。所述的探測(cè)激光為大功率窄脈沖探測(cè)激光?！?br> 所述的探測(cè)激光沿著檢測(cè)用傳感光纖傳輸時(shí)，探測(cè)激光在檢測(cè)用傳感光纖內(nèi)發(fā)生瑞利散射、拉曼散射和布里淵散射。所述的背向瑞利散射光信號(hào)是由部分瑞利散射信號(hào)沿著與探測(cè)激光傳播方向成180°的方向傳播形成。所述的不同位置處的背向瑞利散射光功率PU)的計(jì)算方程如下P(x) = ~ S(x)fi(x) exp |-j[aA (x)+af(x)]其中X為發(fā)生瑞利散射的部位與檢測(cè)用傳感光纖入射端間的距離，S(X)為背向瑞利散射光的捕獲比率，β (X)為光纖的衰減系數(shù)，Ctb(X)為光纖的正向衰減系數(shù)，Ctf(X)為光纖的背向衰減系數(shù)。所述的檢測(cè)用傳感光纖狀態(tài)信息包括光纖傳輸線(xiàn)路的長(zhǎng)度、線(xiàn)路的衰減系數(shù)、內(nèi)部相鄰光纖的連接處的位置和光纖發(fā)生斷裂的部位。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I)體發(fā)明方法米用光時(shí)域反射儀(OTDR, Optical Time Domain Reflect meter)進(jìn)行斷股和損傷檢測(cè)，具有抗電磁輻射、抗干擾性能好的優(yōu)點(diǎn)，提高了檢測(cè)的精度，提高輸電導(dǎo)線(xiàn)的巡檢效率；2)本發(fā)明所用的傳感光纖的各個(gè)點(diǎn)都是可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的感應(yīng)區(qū)，這使得OTDR這種測(cè)試技術(shù)能夠充分利用傳感光纖所具有的一維空間分布特性，當(dāng)需要檢測(cè)輸電導(dǎo)線(xiàn)斷股、損傷這種空間隨機(jī)行信號(hào)時(shí)，它可以同時(shí)得到被測(cè)各個(gè)點(diǎn)相應(yīng)的物理量在空間和時(shí)間上的分布信息，于此同時(shí)，也大大將定了獲得單位檢測(cè)信息的成本；3)本發(fā)明的檢測(cè)用傳感光纖本身具有抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、可遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，符合了聞壓輸電導(dǎo)線(xiàn)存在強(qiáng)電磁干擾的特點(diǎn)；4)本發(fā)明可對(duì)輸電導(dǎo)線(xiàn)的斷股或損傷部位進(jìn)行精確的定位，從而大大提高線(xiàn)路巡檢的工作效率。


圖I為本發(fā)明方法的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例如圖I所示，一種基于光纖彎曲損耗原理的導(dǎo)線(xiàn)斷股和損傷的檢測(cè)方法，該方法利用輸電導(dǎo)線(xiàn)斷股、損傷處裂縫寬度的變化引起相應(yīng)傳感光纖產(chǎn)生光損耗的原理，通過(guò)光時(shí)域反射儀(OTDR)對(duì)光損耗進(jìn)行測(cè)量，從而對(duì)高壓輸電導(dǎo)線(xiàn)的斷股、損傷情況進(jìn)行檢測(cè)，該方法具體包括以下步驟在步驟SlOl中，將檢測(cè)用傳感光纖固定在高壓輸電導(dǎo)線(xiàn)上，且檢測(cè)用傳感光纖與高壓輸電導(dǎo)線(xiàn)間形成一個(gè)夾角，該夾角小于45°。在步驟sl02中，光時(shí)域反射儀發(fā)射大功率窄脈沖探測(cè)激光到檢測(cè)用傳感光纖入射端，該探測(cè)激光沿著檢測(cè)用傳感光纖傳輸。本實(shí)施例采用的OTDR包括依次連接的光源、方向耦合器、光檢測(cè)器、取樣分析器和示波器。所述的探測(cè)激光沿著檢測(cè)用傳感光纖傳輸時(shí)，探測(cè)激光在檢測(cè)用傳感光纖內(nèi)發(fā)生瑞利散射、拉曼散射和布里淵散射。 在步驟sl03中，檢測(cè)用傳感光纖向光時(shí)域反射儀返回背向瑞利散射光信號(hào)；所述的背向瑞利散射光信號(hào)是由部分瑞利散射信號(hào)沿著與探測(cè)激光傳播方向成180°的方向傳播形成。在步驟sl04中，光時(shí)域反射儀接收到背向瑞利散射光信號(hào)后，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行抽樣采集和分析處理，得到光纖傳輸線(xiàn)路各個(gè)不同位置處的背向瑞利散射光功率，并將檢測(cè)結(jié)果曲線(xiàn)顯示在光時(shí)域反射儀的示波器的面板上。所述的不同位置處的背向瑞利散射光功率PU)的計(jì)算方程如下
權(quán)利要求
1.一種基于光纖彎曲損耗原理的導(dǎo)線(xiàn)斷股和損傷的檢測(cè)方法，其特征在于，該方法包括 1)將檢測(cè)用傳感光纖固定在高壓輸電導(dǎo)線(xiàn)上，且檢測(cè)用傳感光纖與高壓輸電導(dǎo)線(xiàn)間形成一個(gè)夾角； 2)光時(shí)域反射儀發(fā)射探測(cè)激光到檢測(cè)用傳感光纖入射端，該探測(cè)激光沿著檢測(cè)用傳感光纖傳輸; 3)檢測(cè)用傳感光纖向光時(shí)域反射儀返回背向瑞利散射光信號(hào)； 4)光時(shí)域反射儀接收到背向瑞利散射光信號(hào)后，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行抽樣采集和分析處理，得到光纖傳輸線(xiàn)路各個(gè)不同位置處的背向瑞利散射光功率，并將檢測(cè)結(jié)果曲線(xiàn)顯示在光時(shí)域反射儀的示波器的面板上； 5)光時(shí)域反射儀根據(jù)步驟4)得到的背向瑞利散射光功率和檢測(cè)結(jié)果曲線(xiàn)獲得檢測(cè)用傳感光纖狀態(tài)信息，進(jìn)而檢測(cè)并定位出高壓輸電導(dǎo)線(xiàn)上存在的斷股和損傷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于光纖彎曲損耗原理的導(dǎo)線(xiàn)斷股和損傷的檢測(cè)方法，其特征在于，所述的檢測(cè)用傳感光纖與高壓輸電導(dǎo)線(xiàn)間的夾角小于45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于光纖彎曲損耗原理的導(dǎo)線(xiàn)斷股和損傷的檢測(cè)方法，其特征在于，所述的光時(shí)域反射儀包括依次連接的光源、方向耦合器、光檢測(cè)器、取樣分析器和不波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于光纖彎曲損耗原理的導(dǎo)線(xiàn)斷股和損傷的檢測(cè)方法，其特征在于，所述的探測(cè)激光為大功率窄脈沖探測(cè)激光。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于光纖彎曲損耗原理的導(dǎo)線(xiàn)斷股和損傷的檢測(cè)方法，其特征在于，所述的探測(cè)激光沿著檢測(cè)用傳感光纖傳輸時(shí)，探測(cè)激光在檢測(cè)用傳感光纖內(nèi)發(fā)生瑞利散射、拉曼散射和布里淵散射。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于光纖彎曲損耗原理的導(dǎo)線(xiàn)斷股和損傷的檢測(cè)方法，其特征在于，所述的背向瑞利散射光信號(hào)是由部分瑞利散射信號(hào)沿著與探測(cè)激光傳播方向成180°的方向傳播形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于光纖彎曲損耗原理的導(dǎo)線(xiàn)斷股和損傷的檢測(cè)方法，其特征在于，所述的不同位置處的背向瑞利散射光功率PU)的計(jì)算方程如下P(x) = is(x)^)exp|-j[a*(x)+a/(x)]ife| 其中x為發(fā)生瑞利散射的部位與檢測(cè)用傳感光纖入射端間的距離，S(X)為背向瑞利散射光的捕獲比率，β (X)為光纖的衰減系數(shù)，Ctb(X)為光纖的正向衰減系數(shù)，Ctf(X)為光纖的背向衰減系數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于光纖彎曲損耗原理的導(dǎo)線(xiàn)斷股和損傷的檢測(cè)方法，其特征在于，所述的檢測(cè)用傳感光纖狀態(tài)信息包括光纖傳輸線(xiàn)路的長(zhǎng)度、線(xiàn)路的衰減系數(shù)、內(nèi)部相鄰光纖的連接處的位置和光纖發(fā)生斷裂的部位。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于光纖彎曲損耗原理的導(dǎo)線(xiàn)斷股和損傷的檢測(cè)方法，該方法包括1)將檢測(cè)用傳感光纖以一定角度固定在高壓輸電導(dǎo)線(xiàn)上；2)光時(shí)域反射儀發(fā)射探測(cè)激光到檢測(cè)用傳感光纖入射端；3)檢測(cè)用傳感光纖向光時(shí)域反射儀返回背向瑞利散射光信號(hào)；4)光時(shí)域反射儀接收到背向瑞利散射光信號(hào)后，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行抽樣采集和分析處理，得到光纖傳輸線(xiàn)路各個(gè)不同位置處的背向瑞利散射光功率，并將檢測(cè)結(jié)果曲線(xiàn)顯示在光時(shí)域反射儀的示波器的面板上；5)獲得檢測(cè)用傳感光纖狀態(tài)信息，進(jìn)而檢測(cè)并定位出高壓輸電導(dǎo)線(xiàn)上存在的斷股和損傷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有定位精確、提高輸電線(xiàn)路巡檢效率、提高電力系統(tǒng)可靠性等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R31/08GK102879706SQ201210410640
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者肖嶸, 楊凌輝, 季獻(xiàn)武 申請(qǐng)人:上海市電力公司, 華東電力試驗(yàn)研究院有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司