一种输电线路多参量感知方法及系统技术方案

本公开属于输电线路状态监测技术领域，提供了一种输电线路多参量感知方法及系统，包括以下步骤：获取第一载波和第二载波；对所获取的第一载波进行能量提取，得到含传感信号的第三载波；提取所获取的第二载波的背向频移信号，基于所述背向频移信号感知输电线路的第一参量；基于所得到的第三载波的调制信号感知输电线路的第二参量；联合所述第一参量和所述第二参量，得到输电线路的运行信息。本公开通过第一载波为远端电力杆塔供电，通过第二载波对输电线路各个位置上的应力进行测量，并通过第三载波获取所述电力杆塔上环境信息的反馈，从而通过对第二、第三载波上携带的第一、第二参量联合获取所述输电线路的运行安全信息。量联合获取所述输电线路的运行安全信息。量联合获取所述输电线路的运行安全信息。

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路多参量感知方法及系统


[0001]本公开属于输电线路状态监测
，具体涉及一种输电线路多参量感知方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]电力管线因其距离长、跨度大，所处于的环境复杂，易受风、雨、冰等气象现象，或是温度、湿度变化等多种自然因素的影响。运维人员发现，局部的微气象因素，例如覆冰等，均可能造成架空输电线路的严重破坏，部分现象甚至能够引发输电杆塔的倒塌，这严重影响了输电线路的安全、稳定运行。因此，对架空输电线路周围的小范围气象信息进行准确的采集和分析，能够对输电线路实现监控和预警。例如，可以通过对输电线路的局部环境因素进行监测，从而有效的预测出输电线路的局部应力，从而防止其超出线路的额定拉断力使得线路被拉断问题的发生。
[0004]现有技术中，通常会将环境采集传感器设置在电力输电线路的杆塔上，并通过太阳能电池板实现供电，采用无线数据传输方式实现数据传输。然而，这种供能方式和数据传输方式的效果不佳，容易受到极端恶劣环境的影响。例如，对于存在长期阴霾气象条件的区域、背阴的峡谷、通讯不畅的地下管道来说，太阳能电池板无法实现稳定有效的供电，无线数据的传输也可能受阻。
[0005]另一方面，现有技术中还采用光纤能信共传的方式实现对于杆塔上环境采集传感器的供电和信号传输。例如，专利文献CN111404273A中公开了一种架空线路远程传感监测系统，在该系统中，位于远程架空线路一侧的传感监测装置能够通过电力光缆接收连续激光，并通过光电转化单元将连续激光转化为电能实现供电，同时将监测数据通过电力光缆回传至监控中心。这一方案可以实现能量与信息的同时传输，从而实现对架空线路的实时传感监测。然而，在上述方案中，传感器通常只能采集到电力杆塔上的相关环境数据，却无法对于杆塔之间或杆塔与变电站之间传输线路全区域的有效监控。当传输线路远离杆塔的局部环境发生异变时，无法有效的对风险因素进行预判。其次，由于输电线路距离远、节点多、连续激光方式的供电在传输过程中的消耗较大，能信共传的实现效果不佳。
[0006]另外，现有技术中提及了一种全域智能监测方法。例如，专利文献CN113607449A中公开了一种桥梁集群结构全域智能监测与安全预警系统，用于获取桥梁结构全域的分布式应变监测数据和温度场数据，分布式感测子系统包括多回路分布式应变感测光纤和各类环境传感器。另外，分布式布里渊光纤传感技术以光纤通信中使用的普通单模光纤作为传感介质，由于光纤本身就是传感器，所以可以实现空间上的多测点连续监测。然而，尽管这一文献提供了全域智能监测的启示，现有技术中却尚未存在将全域智能监测用于远距离、大范围、环境因素差异相对较大的输电线路的全域检测中。其次，由于输电线路的传输距离远、节点多、需要传输的数据量较大、数据类型多、设备种类数量均较为复杂，而输电线路中
的光纤资源十分有限，这也给多种环境数据联合采集增加了难度。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本公开提出了一种输电线路多参量感知方法及系统，通过第一载波为远端电力杆塔供电，通过第二载波对输电线路各个位置上的应力进行测量，并通过第三载波获取所述电力杆塔上环境信息的反馈，从而通过对第二、第三载波上携带的第一、第二参量联合获取所述输电线路的运行安全信息。
[0008]根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种输电线路多参量感知方法，采用如下技术方案：
[0009]一种输电线路多参量感知方法，包括以下步骤：
[0010]获取变电站节点的第一载波和第二载波；
[0011]提取所获取的第一载波的能量，得到含传感信号的第三载波；
[0012]提取所获取的第二载波的背向频移信号，基于所述背向频移信号感知输电线路的第一参量；
[0013]基于所得到的第三载波的调制信号感知输电线路的第二参量；
[0014]联合所述第一参量和所述第二参量，得到输电线路的运行信息；
[0015]其中，所述第一载波、所述第二载波和所述第三载波均通过单模光纤传输；所述第一载波和所述第二载波的传输方向一致，且与第三载波的传输方向相反。
[0016]作为进一步的技术限定，在所述获取变电站节点的第一载波和第二载波的过程中，基于变电站节点分别采集所述第一载波和所述第二载波，通过所述单模光纤将变电站节点中得到的所述第一载波和所述第二载波传输到输电线路的塔杆上，即实现了变电站节点的第一载波和第二载波的获取。
[0017]作为进一步的技术限定，采用脉冲飞行时间法计算所述第二载波的背向频移信号，获取所述背向频移信号中布里渊散射谱的强度与其在所述单模光纤中的传输距离之间的关联关系；基于所述关联关系和环境温度，获取所述单模光纤中某一传输距离上的光纤应变数据。
[0018]进一步的，所述第一参量至少包括环境数据，所述环境数据包括环境风速、环境风向、环境气压环境温度和环境湿度；所述第二参量为所述光纤应变数据，所述光纤应变数据取决于光纤应变的大小和所述光纤应变的大小所对应的光纤应变位置。
[0019]根据一些实施例，本公开的第二方案提供了一种输电线路多参量感知系统，用于实现第一方案中所提供的输电线路多参量感知方法，采用如下技术方案：
[0020]一种输电线路多参量感知系统，一个变电站节点、一个或多个输电线路杆塔节点，以及节点之间的输电线路；其中，一个变电站节点与一个或多个输电线路杆塔节点之间依次连接，输电线路被多个输电线路杆塔节点划分为多段；第一载波、第二载波和第三载波在多段输电线路的每一段中的单模光纤传输。
[0021]作为进一步的技术限定，所述变电站节点包括主机、第一载波激光器、第二载波解调器、光纤应变监测单元和第二波分复用器；所述第一载波激光器、所述第二载波解调器和所述光纤应变监测单元分别通过所述第二波分复用器的复用端口连接单模光纤；所述主机分别与所述第二载波解调器和所述光纤应变监测单元的输出端口连接。
[0022]作为进一步的技术限定，所述输电线路杆塔节点包括第一波分复用器、第二波分复用器、分光器、耦合器和传感监测装置；其中，所述第一波分复用器接收上一节点单模光纤的输入，将第一载波输入至分光器，将第二载波输入至第二波分复用器；所述分光器的输出端分别连接所述传感监测装置的输入端和所述第二波分复用器；所述第二波分复用器将第二载波和分光后的第一载波复用输出至下一节点，同时接收下一节点单模光纤的输入，再将第三载波和第二载波背向频移信号输入至耦合器；所述耦合器的输入端分别所述传感监测装置的输出端和所述第二波分复用器连接。
[0023]根据一些实施例，本公开的第三方案提供了一种输电线路多参量感知系统，采用如下技术方案：
[0024]一种输电线路多参量感知系统，包括：
[0025]获取模块，用于获取变电站节点的第一载波和第二载波；
[0026]提取模块，用于提取所获取的第一载波的能量，得到含传感信号的第三载波；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输电线路多参量感知方法，其特征在于，包括以下步骤：获取变电站节点的第一载波和第二载波；提取所获取的第一载波的能量，得到含传感信号的第三载波；提取所获取的第二载波的背向频移信号，基于所述背向频移信号感知输电线路的第一参量；基于所得到的第三载波的调制信号感知输电线路的第二参量；联合所述第一参量和所述第二参量，得到输电线路的运行信息；其中，所述第一载波、所述第二载波和所述第三载波均通过单模光纤传输；所述第一载波和所述第二载波的传输方向一致，且与第三载波的传输方向相反。2.如权利要求1中所述的一种输电线路多参量感知方法，其特征在于，在所述获取变电站节点的第一载波和第二载波的过程中，基于变电站节点分别采集所述第一载波和所述第二载波，通过所述单模光纤将变电站节点中得到的所述第一载波和所述第二载波传输到输电线路的塔杆上，即实现了变电站节点的第一载波和第二载波的获取。3.如权利要求1中所述的一种输电线路多参量感知方法，其特征在于，采用脉冲飞行时间法计算所述第二载波的背向频移信号，获取所述背向频移信号中布里渊散射谱的强度与其在所述单模光纤中的传输距离之间的关联关系；基于所述关联关系和环境温度，获取所述单模光纤中某一传输距离上的光纤应变数据。4.如权利要求3中所述的一种输电线路多参量感知方法，其特征在于，所述第一参量至少包括环境数据，所述环境数据包括环境风速、环境风向、环境气压环境温度和环境湿度；所述第二参量为所述光纤应变数据，所述光纤应变数据取决于光纤应变的大小和所述光纤应变的大小所对应的光纤应变位置。5.一种输电线路多参量感知系统，其特征在于，用于如权利要求1
‑
4中任一项所述的一种输电线路多参量感知方法；所述输电线路多参量感知系统包括一个变电站节点、一个或多个输电线路杆塔节点，以及节点之间的输电线路；其中，一个变电站节点与一个或多个输电线路杆塔节点之间依次连接，输电线路被多个输电线路杆塔节点划分为多段；第一载波、第二载波和第三载波在多段输电线路的每一段中的单模光纤传输。6.如权利要求5中所述的一种输电线路多参量感知...

【专利技术属性】
技术研发人员：李程启，张围围，孙金祥，李娜，王晶华，姜荣彬，张振军，韩建强，王亚楠，徐冉，刘景龙，顾雪亮，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：