1 国网新疆电力有限公司，新疆乌鲁木齐 830000
2 国网新疆电力有限公司喀什供电公司，新疆乌鲁木齐 830000
3 国网新疆电力有限公司电力科学研究院，新疆乌鲁木齐 830000
4 北京物联感知科技有限公司，北京 101100
针对光纤复合架空地线(OpticalFiberCompositeOverheadGroundWire，OPGW)输电线监测中温度变化、杆塔倾斜同时存在等问题，设计了基于光纤光栅的波分复用多参数监测阵列。从理论模型出发推导了光栅应变与温度及倾斜的数学关系，然后将杆塔模型导入到 CMOSOLMultiphysics进行定性分析，最后进行温度及倾斜试验。试验结果表明基于光纤光栅的杆塔温度监测分辨率可达 0.1℃，倾角传感器的倾角相关系数 K值为 0.0501nm/°，证明所提出监测阵列具有良好的电力行业监测应用前景。
光纤光栅 光纤复合架空地线 温度监测 倾斜监测 波分复用 fiber Bragg grating optical fiber composite overhead ground wire temperature monitoring slope monitoring wavelength division multiplex
1 国网新疆电力有限公司电力科学研究院, 新疆 乌鲁木齐 830000
2 国网新疆电力有限公司, 新疆 乌鲁木齐 830000
3 国网新疆伊犁伊河供电有限责任公司, 新疆 伊犁 835100
4 北京物联感知科技有限公司, 北京 101100
基于光纤光栅的OPGW异常监测得到了广泛研究, 但异常检测数据在分类识别判断是否为正常信号和虚假信号上存在较大困难, 针对上述问题, 研究了基于改进型的网格搜索法进行随机森林分类。首先在理论上构建分类识别模型, 通过粒子群算法迭代寻找最优分类解; 然后将监测数据分为多帧训练集、测试集和验证集, 分别实现传统随机森林算法、网格搜索随机森林算法和改进型网格搜索随机森林算法对异常振动分类识别; 最后利用异常信号识别准确率和精确度具体量化三种算法对比结果。实际分类计算结果表明, 所研究的改进型网格搜索随机森林算法在测试集异常信号识别准确率可达98.56%, 验证集异常信号识别准确率可达99.56%, 证明了方法的有效性, 对OPGW光缆异常振动分类识别具有实际意义。
光纤光栅 光纤复合架空地线 随机森林 异常振动 fiber Bragg grating optical fiber composite overhead ground wire random forest abnormal vibration
1 国网新疆电力有限公司电力科学研究院, 乌鲁木齐 830000
2 国网新疆电力有限公司, 乌鲁木齐 830000
3 北京物联感知科技有限公司, 北京 101100
基于光栅传感的分布式光纤复合架空地线(OPGW)健康监测得到了广泛研究。针对OPGW光缆舞动事件, 提出一种基于三次样条函数拟合的舞动波长预测方法。首先, 通过理论推导, 建立光栅传感相位变化量与舞动波长的数学联系; 然后, 利用仿真分析理想舞动情况下信号三次样条函数拟合前后的相移信号结果, 初步证明了所提方法的有效性; 最后, 将其应用在某220kV线路, 对比分析典型弱风环境及强风环境下的舞动监测强度图。实际监测结果表明, 所选取方法能够有效改善强度图信号特征, 可得出强风条件下档距内舞动波长约为200m, 弱风条件下档距内舞动波长约50m。该方法为舞动事件的图像识别智能监测提供技术参考, 具有较好的应用前景。
光纤复合架空地线(OPGW)在运行中受到内外条件的影响,结构中的金属绞线、油膏、光单元管和光纤等部分将发生一定程度的性能退化,导致光缆整体的健康度恶化。如何根据不同的参量对OPGW光缆的健康度状态进行评估,在故障发生之前进行维修或更换,是当下面临的主要问题。文章提出了基于主客观权重赋值法和主成份分析(PCA)法的OPGW光缆健康度评估方法,并进行了算例分析。数据分析结果表明,文章所提方法可有效地反映OPGW光缆的健康度状态。
光纤复合架空地线 主客观权重 健康度 OPGW subjective and objective weight PCA PCA health status
光子学报
2021, 50(11): 1106001
1 中国电力科学研究院有限公司, 北京 100192
2 国网山东省电力公司 信息通信公司, 济南 250001
由于复杂环境下的光纤复合架空地线(OPGW)长期受到环境变化的作用, 光缆结构中的光纤、金属单线、油膏和光单元管等部分会遭受不同程度的影响, 最终导致电力通信故障。提出一种基于环境参量和主成分分析的OPGW光缆状态风险评估方法, 根据架空线路中光纤光栅传感器采集的环境参数, 采用主客观权重法和主成分分析法对OPGW光缆的状态进行评估, 数据分析结果表明该方法可以有效反映OPGW光缆的运行状态。
光纤复合架空地线 环境参数 主客观权重 主成分分析 光纤布喇格光栅传感器 optical fiber composite overhead ground wire environmental parameter subjective and objective weight principal component analysis fiber Bragg grating sensor
1 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 睿科光电技术有限公司, 辽宁 鞍山 114000
3 国家电网有限公司信息通信分公司, 北京 100761
4 哈尔滨理工大学黑龙江省量子调控重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
光纤复合架空地线(OPGW)接续杆塔与断纤的准确定位对于电力通信网络运行维护具有重要意义。目前OPGW光缆故障定位普遍采用光时域反射仪(OTDR)测量断点距离及衰减信息,由于OTDR测量结果为光纤长度,无法与杆塔明细表中记录的物理距离一一对应,且OTDR在长距离测量时受限于空间分辨率,无法实现光纤接续点、断纤与物理杆塔的准确对应,故提出一种利用多根纤芯布里渊频移跳变和引下线处布里渊频移特征实现OPGW光缆接续杆塔精准定位的方法。通过比对断纤与完好纤芯的布里渊频移,实现了光缆故障的精准定位。同时,本文提出的方法在实际OPGW线路运维工作中得到了初步应用,实现了OPGW光缆接续杆塔及故障纤芯的精准定位,为电力OPGW光缆的精细化运维提供了新的技术支撑手段。
光纤光学 接续杆塔定位 断纤分析 光纤复合架空地线 光学学报
2021, 41(19): 1906003
1 南方电网责任有限公司，广州510530
2 华中科技大学 武汉光电国家研究中心，武汉 430074
光纤复合架空地线(OPGW)中光信号的偏振态会因风振而改变，进而导致系统性能的劣化。为了了解风振对OPGW偏振态的影响，通过实验模拟了在不同摆动情况下OPGW的偏振态变化，并基于所测试的数据分析了偏振态的变化规律和风振对相干光通信的影响，给出了相干光通信系统中所需要补偿算法的计算依据。实验结果表明：2种风振导致的信号光偏振态旋转速度分别达到700 rad/s和7 krad/s，接收端需补偿该量级速度的偏振态变化。
风振现象 光学偏振态 光纤复合架空地线 相干光通信算法 wind vibration optical polarization state optical fiber composite overhead ground wire coherent optical communication algorithm
1 国网青海省电力公司 信息通信公司，西宁 810008
2 中国电力科学研究院有限公司，北京 100192
3 国网新疆电力有限公司 信息通信公司，乌鲁木齐 830002
为研究长期运行光纤复合架空地线(OPGW)的应变性能，使用高精度的分布式光纤传感监测设备布里渊光时域分析仪(BOTDA)对新缆和不同覆冰环境下的旧缆进行应变监测，对比分析了OPGW光缆内光纤的布里渊频率在长期外界环境作用下的变化。试验结果表明，运行时间和覆冰等级是影响OPGW光缆内光纤应变性能的主要因素。
光纤复合架空地线 布里渊光时域分析仪 应变 布里渊频率 覆冰 optical fiber composite overhead ground wire Brillouin optical time domain analysis strain Brillouin frequency icing
1 哈尔滨工业大学航天学院可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 睿科光电技术有限公司, 辽宁 鞍山 114000
3 国家电网有限公司信息通信分公司, 北京 100761
光纤复合架空地线(OPGW)故障频发的原因与光缆局部受到的应力有直接关系,为了实现对OPGW光缆的在线应变监测,搭建了长距离布里渊光时域分析(BOTDA)和布里渊光时域反射(BOTDR)系统,并对重覆冰区域运行年限超过15年的在运95.14 km OPGW进行了应变检测和分析。通过对同一段光缆的对比测量,结果表明:BOTDA系统具有更长的测量距离、更高的空间分辨率与更高的测量精度,能准确辨别引下线并识别零应变参考点,可以实现温度和应变信息的准确分离。在两个站点的距离超过BOTDA系统的测量量程时,可以使用BOTDR系统从光缆两端分别测量以覆盖全部光缆。同时,BOTDR系统展现出单端测量的优势,在断纤故障发生时,BOTDR系统可不影响断点之前的线路测量。在同一条OPGW光缆线路上通过多维度的对比,分析了两种技术在OPGW光缆监测中的优劣势,为分布式光纤传感技术在电力系统中的应用提供参考。
光纤光学 布里渊光时域分析 布里渊光时域反射 光纤复合架空地线 光学学报
2020, 40(15): 1506001
