一种基于φ-OTDR的电力光缆振动监测方法及系统技术方案

一种基于φ

【技术实现步骤摘要】
一种基于的电力光缆振动监测方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力光缆监测领域，更具体的，涉及一种基于的电力光缆振动监测方法及系统。

技术介绍

[0002]自分布式光纤传感技术面世以来，国内外的科研人员在分布式光纤传感方面做出了巨大的努力。其中，相位敏感光时域反射(Phase
‑
Sensitive Optical Time
‑
Domain Reflectometry,)技术通过向待测光纤中注入光脉冲产生背向瑞利散射信号用以监测光纤，该技术具有良好的抗电磁干扰特性，具备较高的灵敏度和实时性，监测范围较广广，因此得到了飞速的发展。目前，该技术已经广泛应用到周界安防、管道监测、机场环境巡查等许多领域，尤其广泛地应用在电网电缆建设中。
[0003]在电缆监测的实际应用中，该技术能够通过对与电缆同沟铺设的电力光缆的外部振动或干扰进行监测，从而间接的实现对地埋电缆的分布式振动情况进行实时监测。但是，地埋电缆及穿管敷设电缆距离长、途径环境复杂多变，外界环境噪声影响极大，这些因素都使得通过分布式光纤传感监测的方法所采集到的瑞利散射信号信噪比(Signal Noise Ratio，SNR)较低，容易造成系统识别扰动的难度增加。
[0004]在实际电网电缆运行中，系统产生误报和漏报所导致的成本极大，而传统系统信号处理方案因扰动识别准确率低，已无法满足实际应用需求。
[0005]针对上述问题，亟需一种基于的电力光缆振动监测方法与系统。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于的电力光缆振动监测方法及系统，通过构建基于的分布式光纤传感外差探测系统，采用横向采样聚合、纵向采样聚合方法来实现对外差探测系统输出的瑞利散射信号进行增强分析，以较高的信噪比实现外部扰动的定位。
[0007]本专利技术采用如下的技术方案。
[0008]本专利技术第一方面，涉及一种基于的电力光缆振动监测方法，方法包括以下步骤：步骤1，构建基于的分布式光纤传感探测系统，在施加外部扰动后，对输入至被测光纤中光脉冲所产生的背向瑞利散射信号进行解析和采集；步骤2，对采集到的背向瑞利散射信号进行像素级采样，并基于像素级采样的采样结果分别实施横向采样聚合和纵向采样聚合，以分别获得采样结果的横向聚合结果、纵向聚合结果；步骤3，将相邻的横向聚合结果、相邻的纵向聚合结果分别进行差分运算，从而实现对被测光纤外部扰动的检测。
[0009]优选的，像素级采样的采样结果中包括m个连续光脉冲在同一传输距离上的背向瑞利散射信号的n个连续采样点。
[0010]优选的，横向采样聚合为将来自同一个光脉冲在同一传输距离上的背向瑞利散射
信号中的p个连续采样点叠加平均；并且，p的取值满足p被n整除。
[0011]优选的，纵向采样聚合为将来自m个连续光脉冲在同一传输距离上的背向瑞利散射信号的相同相位上的q个采样点叠加平均；并且，q的取值满足q被m整除。
[0012]优选的，同一传输距离上的背向瑞利散射信号为在一个整周期上或多个整周期上截取的针对单个光脉冲的背向瑞利散射信号。
[0013]优选的，第i个光脉冲的横向聚合结果为X＝{x0,...x
k
,...x
n/p
}，其中，}，其中，
[0014]优选的，纵向采样聚合包括单相位纵向采样聚合、多相位纵向采样聚合；其中，在多相位纵向采样聚合中，将横向聚合结果作为光脉冲在同一传输距离上的背向瑞利散射曲线的相同相位上的采样点，并基于采样点进行纵向采样聚合。
[0015]优选的，多相位纵向采样聚合的纵向聚合结果为R＝{r1,r2,...r
j
,...r
m/q
}，其中，
[0016]优选的，相邻的横向聚合结果的差分运算为ΔX＝{Δx1,...Δx
k
,...Δx
n/p
}，其中，Δx
k
＝x
k
‑
x
(k
‑
1)
；当Δx
k
的取值为ΔX中的最大值时，将Δx
k
判定为外部扰动的相位位置。
[0017]优选的，相邻的纵向聚合结果的差分运算为ΔR＝{Δr1,Δr2,...Δr
j
,...Δr
m/q
}，其中，Δr
j
＝r
j
‑
r
(j
‑
1)
；当Δr
j
取值为ΔR中的最大值时，将Δr
j
判定为外部扰动的幅度位置。
[0018]本专利技术第二方面，涉及一种基于的电力光缆振动监测系统，系统包括采集单元、聚合单元和分析单元；其中，采集单元，用于构建基于的分布式光纤传感探测系统，在施加外部扰动后，对输入至被测光纤中光脉冲所产生的背向瑞利散射信号进行解析和采集；聚合单元，用于对采集到的背向瑞利散射信号进行像素级采样，并基于像素级采样的采样结果分别实施横向采样聚合和纵向采样聚合，以分别获得采样结果的横向聚合结果、纵向聚合结果；分析单元，用于将相邻的横向聚合结果、相邻的纵向聚合结果分别进行差分运算，从而实现对被测光纤外部扰动的检测。
[0019]本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，本专利技术中的一种基于的电力光缆振动监测方法及系统，能够通过构建基于的分布式光纤传感外差探测系统，并采用横向采样聚合、纵向采样聚合方法来实现对外差探测系统输出的瑞利散射信号进行增强分析，以较高的信噪比实现外部扰动的定位。本专利技术综合考虑瑞利散射信号中的时间信息和空间信息，通过同时实现信号在不同时间上的叠加和在不同相位上的叠加从而确保输出结果的信噪比落入规定范围，具有较高的灵敏度，防止了系统漏报与误报，大幅提升了干扰采集的准确性。
附图说明
[0020]图1为本专利技术一种基于的电力光缆振动监测方法的步骤示意图；
[0021]图2为本专利技术一种基于的电力光缆振动监测方法所获取到的瑞利散射曲线的示意图。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。本专利技术所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术精神，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，根据本专利技术中记载的实施例而获得的所有其它本专利技术中未记载的实施例，都应当属于本专利技术的保护范围。
[0023]图1为本专利技术一种基于的电力光缆振动监测方法的步骤示意图。如图1所示，本专利技术第一方面，涉及一种基于的电力光缆振动监测方法，方法包括步骤1至步骤3。
[0024]步骤1，构建基于的分布式光纤传感探测系统，在施加外部扰动后，对输入至被测光纤中光脉冲所产生的背向瑞利散射信号进行解析和采集。
[0025]本专利技术中，为了实现对于电网中电缆上外部施加干扰的检测，可以通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于
‑
OTDR的电力光缆振动监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，构建基于
‑
OTDR的分布式光纤传感探测系统，在施加外部扰动后，对输入至被测光纤中光脉冲所产生的背向瑞利散射信号进行解析和采集；步骤2，对采集到的所述背向瑞利散射信号进行像素级采样，并基于所述像素级采样的采样结果分别实施横向采样聚合和纵向采样聚合，以分别获得所述采样结果的横向聚合结果、纵向聚合结果；步骤3，将相邻的横向聚合结果、相邻的纵向聚合结果分别进行差分运算，从而实现对被测光纤外部扰动的检测。2.根据权利要求1中所述的一种基于
‑
OTDR的电力光缆振动监测方法，其特征在于：所述像素级采样的采样结果中包括m个连续光脉冲在同一传输距离上的背向瑞利散射信号的n个连续采样点。3.根据权利要求2中所述的一种基于
‑
OTDR的电力光缆振动监测方法，其特征在于：所述横向采样聚合为将来自同一个光脉冲在同一传输距离上的背向瑞利散射信号中的p个连续采样点叠加平均；并且，p的取值满足p被n整除。4.根据权利要求2中所述的一种基于
‑
OTDR的电力光缆振动监测方法，其特征在于：所述纵向采样聚合为将来自m个连续光脉冲在同一传输距离上的背向瑞利散射信号的相同相位上的q个采样点叠加平均；并且，q的取值满足q被m整除。5.根据权利要求3或4中所述的一种基于
‑
OTDR的电力光缆振动监测方法，其特征在于：所述同一传输距离上的背向瑞利散射信号为在一个整周期上或多个整周期上截取的针对单个光脉冲的背向瑞利散射信号。6.根据权利要求5中所述的一种基于
‑
OTDR的电力光缆振动监测方法，其特征在于：所述第i个光脉冲的横向聚合结果为X＝{x0,...x
k
,...x
n/p
},其中，},其中，7.根据权利要求6中所述的一种基于
‑
OTDR的电力光缆振动监测方法，其特征在于：所述纵向采样聚合包括单相位纵向采样聚合、多相位纵向采样聚合；其中，在所述多相位纵向采样聚合中，将所述横向聚合结果作为所述光脉冲在同一传输距离上的背向瑞利散射曲线的相同相位上的采样点，并基于所述采样点...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪元，邵剑明，诸军，程大蓓，过烽，林国源，刘莹淮，秦奕，李双岑，贾婷，周琪，晏明昊，张涵艺，邱成润，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司无锡供电分公司，
类型：发明
国别省市：