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申请/专利权人：武汉理工大学

摘要：本发明涉及一种基于多芯光纤的输电线路服役状态监测预警系统及方法。其系统部分主要包括多芯光纤传感模块、信号处理与监测模块以及灾害预警模块，其中：所述多芯光纤传感模块用于获取输电线路运行过程中的多个物理参量，并通过解调仪对获取的物理参量进行同步解调分析；所述信号处理与监测模块用于对解调后的物理参量进行处理与计算，并进行线路温度、线路覆冰以及线路风振的监测；所述灾害预警模块用于根据各项监测结果与对应的预设阈值做对比，判断是否发出预警通知。本发明能同时同步监测温度、应变、振动等多个参量，并可通过计算得到输电线路的覆冰厚度和弧垂变化量信息，对输电线路的服役状态进行实时监测与预警。

主权项：1.一种基于多芯光纤的输电线路服役状态监测预警系统，其特征在于，包括多芯光纤传感模块、信号处理与监测模块以及灾害预警模块，其中：所述多芯光纤传感模块包括多芯光纤和分别与每个纤芯相连的解调仪，通过所述多芯光纤作为传感器，获取输电线路运行过程中的多个物理参量，所述物理参量包括温度、应变以及振动参量，通过所述解调仪对获取的物理参量进行同步解调分析；所述解调仪用于将获取的光信号解调为电信号，所述解调仪包括光栅解调仪、拉曼测温仪、偏振分析仪、布里渊解调仪和相位敏感光时域反射仪中的一种或多种；所述多芯光纤包括中间纤芯和分布在所述中间纤芯四周的6个外环纤芯，其中：一对外环纤芯与布里渊解调仪相连，用于测量线路应变；一对外环纤芯与光栅解调仪相连，用于测量线路中关键点位应变值；一个外环纤芯与相位敏感光时域反射仪相连，用于测量线路振动；一个外环纤芯与偏振分析仪相连，用于测量线路局部振动频率；中间纤芯与拉曼测温仪相连，用于测量线路温度，并为其他传感器提供温度补偿，以消除温度-应变交叉敏感效应；所述信号处理与监测模块用于对解调后的物理参量进行处理与计算，并进行线路温度、线路覆冰以及线路风振的监测；所述信号处理与监测模块包括导线覆冰监测模块，所述导线覆冰监测模块用于根据解调出的温度和应变信号，以及根据计算得到的覆冰厚度和弧垂变化量信息，分析监测当前线路中的覆冰程度；具体包括三个覆冰程度的监测；其中，第一覆冰程度的监测包括：利用拉曼测温仪，采集线路运行温度，将采集的线路运行温度发送给灾害预警模块以进行第一覆冰程度的分析；第二覆冰程度的监测包括：利用布里渊解调仪，采集线路应变情况；利用光栅解调仪，采集线路中关键点位的局部应变情况；同时通过拉曼测温仪实现对线路应变、局部应变的温度补偿，提高应变测量精度；将采集的线路应变情况以及局部应变情况发送给灾害预警模块以进行第二覆冰程度的分析；第三覆冰程度的监测包括：利用相位敏感光时域反射仪，实现对线路振动频率的检测，进一步根据振动频率计算线路的覆冰厚度，并根据采集的应变值计算线路的弧垂变化量；将计算的覆冰厚度和弧垂变化量发送给灾害预警模块以进行第三覆冰程度的分析；线路未覆冰时，初始的档间线路长度为： 式中，为杆塔A和B间的线路长度；为杆塔A和B之间的水平距离；f0为线路的初始弧垂长度；线路覆冰后，根据BOTDA技术测得的线路应变量，得到档间线路的长度为： 式中，为线路覆冰后杆塔A和B间的线路长度；e为应变值；可得到实时的架空线的弧垂值为： 由此可得弧垂变化量f-f0；所述灾害预警模块用于根据各项监测结果与对应的预设阈值做对比，判断是否发出预警通知。

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