一种输电线路分布式微气象监测方法技术

本发明专利技术公开了一种输电线路分布式微气象监测方法，包括如下步骤：步骤一、采用布里渊光时域反射仪监测得到输电线路OPGW的温度分布；步骤二、计算与数据处理单元根据多次监测获得的OPGW温度分布，计算架空线上每一监测点在时间上的温度梯度；步骤三、计算与数据处理单元根据获得的OPGW温度空间分布，计算架空线上沿空间分布的温度梯度；步骤四、分别设定不同雨量条件下时间温度梯度阈值和空间温度梯度阈值；步骤五、根据输电线路全线的温度梯度分布，判断输电线路上的降雨分布信息及雨量大小信息，实现输电线路的分布式降雨监测。本发明专利技术具有监测方法智能化程度高、便于计算机进行自动分析判断输电线路分布式降雨信息的特点，可以广泛应用于输电线路上。

A distributed micro meteorological monitoring method for transmission lines

The invention discloses a micro meteorological monitoring method of distributed transmission line, which comprises the following steps: step one, the temperature distribution of Brillouin optical time domain reflectometer monitoring of transmission line OPGW; step two, calculation and data processing unit based on multiple monitoring temperature distribution of OPGW obtained by calculation of temperature gradient of each monitoring point in the overhead line time; step three, calculation and data processing unit according to the temperature distribution of OPGW space is obtained, the calculation of overhead line along the temperature gradient distribution; step four, set the different rainfall conditions when the temperature gradient between the threshold and the spatial temperature gradient threshold; step five, according to the temperature gradient distribution of transmission line, judgment information transmission lines on the distribution of rainfall information and the size of rainfall, rainfall monitoring implementation of distributed transmission line. The invention has the advantages of high intelligence of the monitoring method, convenient for the computer to automatically analyze and judge the distributed rainfall information of the transmission line, and can be widely applied to the transmission line.

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路分布式微气象监测方法
本专利技术涉及输电线路，特别是涉及一种输电线路分布式微气象监测方法。
技术介绍
高压输电线路架设于外部自然环境中，其输电能力和性能直接受制于外部微气象，如温度、湿度、风速等，其中降雨的监测也是评估输电线路运行状态的关键因素。申请号为201510260152.X的专利申请：一种用于输电线路的降雨型滑坡灾害预警系统和方法，提供一种用于输电线路的降雨型滑坡灾害预警系统和方法，系统包括降雨量监测系统和预警终端，通过对可能发生降雨型滑坡灾害的监测塔位进行滑坡灾害易发性的评估、监测塔位选择、降雨量监测数据采集、滑坡预警和降雨量监测数据的显示，完成对输电线路的降雨型滑坡灾害进行预警。由于输电线路纵横延伸几十甚至几百千米，各线路路段的降雨也呈现明显的空间分布，而传统的微气象监测多采用点式的监测方法，只能反映局部区域的降雨特征，并不能反映整条输电线路全线的降雨特征，因此难以对输电线路的运行状态进行全线路评估。不利于线路技术人员实时掌握线路的环境状况，以便采取相应的措施避免出现线路运行故障。有鉴于此，有必要提供一种输电线路分布式微气象监测方法，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种输电线路分布式微气象监测方法，具有监测智能化程度高、监测覆盖面广、便于自动判断识别的特点，对输电线路运行状态的监测有着重要的指导意义。为实现此目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种输电线路分布式微气象监测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、采用布里渊光时域反射仪监测得到输电线路OPGW的温度分布T(xi,tm)；步骤二、计算与数据处理单元根据多次监测获得的OPGW温度分布，计算架空线上每一监测点在时间上的温度梯度Tt(xi,tm)；步骤三、计算与数据处理单元根据获得的OPGW温度空间分布，计算架空线上沿空间分布的温度梯度Tx(xi,tm)；步骤四、分别设定不同雨量条件下时间温度梯度阈值Ttl和空间温度梯度阈值Tx0；步骤五、根据输电线路全线的温度梯度分布，判断输电线路上的降雨分布信息及雨量大小信息，实现输电线路的分布式降雨监测。作为进一步优选的，所述步骤二中，时间上的温度梯度采用以下公式计算：式中，tm为监测点时间，下标m为时间监测点编号；n为时间采样数；tm+j+1-tm+j＝△t为系统数据的时间采集间隔。作为进一步优选的，所述步骤三中，沿空间分布的温度梯度为：式中k为数据处理的空间采样数；xi+j+1-xi+j＝△x为系统的空间分辨率。作为进一步优选的，所述步骤四和五中，降雨的雨量和降雨分布信息通过设定时间上的温度梯度阈值Ttl和空间温度梯度阈值Tx0进行判断划分。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术的输电线路分布式微气象监测方法，采用布里渊光时域反射仪技术，通过监测输电线路全线的温度分布，结合实验获得的时间温度梯度阈值和空间温度梯度阈值进行分析判断便可实现输电线路的分布式降雨监测。具有监测方法智能化程度高、便于计算机进行自动分析判断降雨分布和降雨程度的特点。附图说明图1为本专利技术输电线路分布式微气象监测方法的流程示意图。图2为本专利技术输电线路分布式微气象监测方法系统框架的示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本专利技术的限制。参见图1至图2，本专利技术输电线路分布式覆冰监测方法，包括如下步骤：步骤一、采用布里渊光时域反射仪监测得到输电线路OPGW的温度分布T(xi,tm)；步骤二、计算与数据处理单元根据多次监测获得的OPGW温度分布，计算架空线上每一监测点在时间上的温度梯度Tt(xi,tm)；步骤三、计算与数据处理单元根据获得的OPGW温度空间分布，计算架空线上沿空间分布的温度梯度Tx(xi,tm)；步骤四、分别设定不同雨量条件下时间温度梯度阈值Ttl和空间温度梯度阈值Tx0；步骤五、，根据输电线路全线的温度梯度分布，判断输电线路上的降雨分布信息及雨量大小信息，实现输电线路的分布式降雨监测。随着光纤传感技术的发展和广泛应用，人们更青睐于采用光纤传感技术来实现分布式在线监测。布里渊光时域反射仪(BOTDR)是一种基于光纤布里渊散射光强(BrillouinScattering)检测的技术，能够检测输电线路的温度和应变状态，本专利技术拟通过BOTDR来实现输电线路的分布式降雨在线监测。本专利技术输电线路分布式降雨监测方法涉及到的设备包括：BOTDR、分布式光纤传感器以及计算与数据处理单元。所述分布式光纤传感器为光纤复合架空地线OPGW(OpticalfibercompositeGroundWire)内的一根传感光纤，光纤复合架空地线的分布式光纤传感器通过变电站内的接口接入BOTDR，BOTDR与计算与数据处理单元相连。所述BOTDR的原理为向分布式光纤传感器中发射超窄线宽激光信号，光信号再在光纤中传播时，受光纤材料的影响会产生布里渊后向散射光强信号，当光纤受温度和应变的扰动时，光纤的折射率会发生变化，从而引起扰动区域后向散射光信号发生频移变化，通过检测后向布里渊散射光的返回时间和光强就可以计算温度和应变变化点的位置和变化值。所述的分布式光纤传感器也就是光纤复合架空地线内的单模光纤，利用光纤复合架空地线中的一根单模光纤作为传感器，监测传感器的温度和应变信息。所述的温度和应变信息通过温度应变解耦模块实现温度应变解耦。所述的计算与数据处理单元通过USB接口分别与BOTDR连接，接收BOTDR发送的分布式光纤传感器各空间位置上的温度和应变信息，并完成存储、管理、计算和显示信息，通过相应算法计算出输电线路分布式降雨情况，实现输电线路分布式降雨在线监测。本专利技术的输电线路分布式降雨监测具体原理：高压输电线路OPGW由于线路较长，采用BOTDR对其温度的监测具时空分布特征：T＝T(xi,tm)i＝0,1,2,3...S/△x(1)式中，T为OPGW温度(℃)，xi为沿输电线监测点的坐标，tm为监测的时间节点，下标m为时间节点序号，S为被监测输电线线路总长(m)，△x为监测系统的空间分辨率。输电线路上各监测点在时间上的温度梯度表述为：式中，tm为监测点时间，下标m为时间监测点编号；n为时间采样数；tm+j+1-tm+j＝△t为系统数据的时间采集间隔。输电线路上温度分布的空间分布表述如下：式中k为数据处理的空间采样数；xi+j+1-xi+j＝△x为系统的空间分辨率。由于输电线路在降雨初期的温度变化快慢直接与雨量的大小相关，因此可根据雨量与输电线路时间上的温度梯度变化关系，设定时间温度梯度阈值，建立输电线路分布式雨量等级：式中，Ttl为时间温度梯度阈值，下标l代表不同的雨量分级编号；Rl为雨量分级(mm/Hour)。由于输电线路较长，因此降雨在输电线路呈现不均匀分布，需要对降雨范围进行划分，可通过分布式监测温度在空间上的温度梯度阈值来区分降雨区域和非降雨区域。当输电线路上两监测点x1和x2处均满足：|Tx(x1,tm)|≥Tx0|Tx(x2,tm)|≥Tx0x1<x2(5)|Tx(x,tm)|<Tx0x∈(x1,x2)(6)则监测点x1和x2均为降雨范围边界，式中，Tx0为空间温度梯度阈值；通过空间上温度梯度的极性来判断降雨范本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电线路分布式微气象监测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、采用布里渊光时域反射仪监测得到输电线路OPGW的温度分布T(x

【技术特征摘要】
1.一种输电线路分布式微气象监测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、采用布里渊光时域反射仪监测得到输电线路OPGW的温度分布T(xi,tm)；步骤二、计算与数据处理单元根据多次监测获得的OPGW温度分布，计算架空线上每一监测点在时间上的温度梯度Tt(xi,tm)；步骤三、计算与数据处理单元根据获得的OPGW温度空间分布，计算架空线上沿空间分布的温度梯度Tx(xi,tm)；步骤四、分别设定不同雨量条件下时间温度梯度阈值Ttl和空间温度梯度阈值Tx0；步骤五、根据输电线路全线的温度梯度分布，判断输电线路上的降雨分布信息及雨量大小信息，实现输电线路的分布式降雨监测。2.根据权利要求1所述的输电线路分布式微气象监测方法，其特征在于，所述步骤二中，时间上的温度梯度采用以下公式计算：

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，郑路遥，严碧武，龚浩，方书博，陈汉超，程远，钱江，王强，唐保国，王剑，吕军，向念文，章涵，苏杰，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，国网山西省电力公司运城供电公司，国网山西省电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42