電力電纜的分布式光纖在線測溫系統數據處理方法

2023-05-10 07:34:31

專利名稱：電力電纜的分布式光纖在線測溫系統數據處理方法
技術領域：
本發明涉及電力系統輸變電電力電纜溫度實時監測技術。
背景技術：
電力電纜廣泛地應用於電力系統輸變電的各種環境中，如何有效地對電纜溫度進 行實時監測，已經成為保障電纜安全運行的重要手段。分布式光纖溫度傳感技術是目前及 時發現電力電纜溫度局部過熱點位置，計算導體載流量和檢測運行線路的絕緣狀態的首選 措施，它能夠連續測量光纖沿線各點的溫度，能進行不間斷的自動測量，適用於需要大範圍 多點測量的應用場合；該技術是一種用於實時測量空間溫度場分布的傳感技術，它在地下 電纜網絡系統中所出現的溫度奇異點的識別、系統實時負載能力的計算、電網短期超負荷 能力的計算、電纜的載流量最優化配置以及實現負荷的經濟調配等方面具有廣泛的應用前 景。由於它具有抗電磁幹擾、工作頻率寬、動態範圍大等特點，它能夠連續測量光纖沿線各 點的溫度，能進行不間斷的自動測量，特別適用於需要大範圍多點測量的應用場合。分布式光纖溫度傳感系統，分為光電探測、光纖溫度場信息採集和信號處理3大 部分。在同步控制單元的觸發下，光發射機產生一大電流脈衝，該脈衝驅動半導體雷射器產 生大功率的光脈衝，並注入雷射器尾纖中，從雷射器尾纖輸出的光脈衝經過光路耦合器後 進入放在恆溫槽裡的傳感光纖中。當雷射在光纖中發生散射後，攜帶有溫度信息的拉曼後 向散射光回到光路耦合器中，光路耦合器不但可以將發射的光直接耦合至傳感光纖，而且 可以將散射回來的不同於發射波長的拉曼散射光耦合至分光器。分光器是由兩個不同中 心波長的濾波器組成，他們分別濾出斯託克斯光和反斯託克斯光，兩路光信號經過接收機 時進行光電轉換和放大，然後由數據採集單元進行高速數據採樣，轉換為數字量，然後經過 進一步的信號處理，用於溫度的計算。拉曼散射光由Anti-Stokes光和Mokes光的兩種不同波長的光組成，前者對溫度 特別敏感，其強度受溫度調製，而後者與溫度基本無關，且兩者光強的比值只與散射區的溫 度有關。因此，通常都將Anti-Stokes拉曼散射用作信號通道，作為計算溫度的主要依據， 而Mokes通常被用作參考通道，用來消除應力等其他因素的影響。檢測兩者光強的比值就 可以解調出散射區的溫度信息，同時還可以消除光源的不穩定以及光纖傳輸過程中的耦合 損耗、光纖接頭損耗、光纖傳輸損耗等影響。分布式光纖溫度傳感系統的主要缺點是散射光信號很弱，約為入射光的1/108，信 噪比很小，測量的信息幾乎完全淹沒在噪聲中，所以必須採用一種方法對光電檢測器輸出 信號進行放大、採樣以及處理。數據處理的核心就是在有效地抑制噪聲的條件下放大微弱信號。傳統的方法是採用線性累加平均算法，即採集η個在線溫度測量數據後，再由計算機按下式求其平均值
權利要求
1. 一種電力電纜的分布式光纖在線測溫系統數據處理方法，其特徵是，該方法為採 用遞推式平均算法，在每次取樣所得在線溫度測量數據來到時，利用上次的平均結果做更 新運算，以獲得新的平均結果，即新的平均結果由下式得到
全文摘要
一種電力電纜的分布式光纖在線測溫系統數據處理方法，它採用遞推式平均算法，在每次取樣所得在線溫度測量數據來到時，利用上次的平均結果做更新運算，以獲得新的平均結果。發明在分布式光纖溫度傳感系統的數據處理上，改進了線性累加算法，採用遞推式平均算法的數字平均算法，有效地抑制了噪聲，減少了系統運算時間，有效地提高了測溫系統的精度和穩定性。與現有的其他方法如溫度傳感器、紅外熱像儀以及感溫光纖相比，分布式光纖溫度傳感系統具有遠距離、大範圍，不受電磁幹擾，測量精度高的優點。
文檔編號G01K11/32GK102116685SQ20111004731
公開日2011年7月6日 申請日期2011年2月28日 優先權日2011年2月28日
發明者周羽生, 張帆, 朱磊, 董慎學, 賀偉, 高小剛 申請人:長沙理工大學