基于温度场的OPGW光缆状态监测及雷击定位技术研究
发布时间：2021-01-02 06:04
输电线路分布区域广、传输距离长、地形要求复杂。输电线路不仅要承受导线自身重量和传输电压电流的不断变化,而且由于暴露于空旷的山川沟壑,还要长期经受环境污染的侵蚀以及雷击、强风、鸟害等外界因素的侵害,导致铝合金或铝包钢外层绞线断股,甚至断裂,引起大范围过电压,进而损坏设备,破坏系统安全运行。现有的人工巡线输电线路状态监测方式周期长、响应慢、可靠性差、劳动强度大;而基于线上装置的输电线路状态监测方式通过在外部加装各类监控装置还仅能实现小范围监测,且其功耗大,运维管理复杂。其中,分布式光纤传感技术具有较高灵敏度的探测能力和还原能力,同时测量距离长,成为了解决上述问题的一种行之有效地手段。本文从提高输电线路状态监测实时性、全面性、准确性和可靠性的目的出发,全面探究了基于OPGW光缆的分布式光纤测温技术,通过测量OPGW光缆的温度变化,从而获得输电线路的运行状态信息并对雷击进行准确定位。本文首先探究了光纤温度分布与光纤传播特性间的关系,分析了光纤温度的变化对光纤材料折射率、弹性模量、密度、泊松比等参数的影响;其次,构建了OPGW外层铝合金或铝包钢绞线性能与光纤纤芯温度场之间的关系模型,探寻光纤温度...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
OPGW光缆中心管式结构
图 2-3 OPGW 光缆层绞式结构作性能取决于线路杆塔档距、弧垂特性、风荷与外层材料有铜绞线、铝绞线、钢绞线、铝合金材料构成的复合绞线等，目前广泛使用的主要有绞线和铝包钢芯铝合金绞线等，其基本参数如表表 2-1 OPGW 光缆基本参数位 规格m2 87/44 44/87 0/131 109/54 54/109 0/163 125芯 24 24 24 36 36 36 4芯 24 24 24 36 36 36 4mm 3.0 3.0 3.0 3.35 3.35 3.35 3.mm 15.3 15.3 15.3 17.0 17.0 17.0 18g/km 550 715 890 680 890 1100 78
进一步考虑 OPGW 光缆的温度传导模型，光缆（主要是内部的玻璃纤芯）的热传导能力明显低于金属，因此在温度变化方面与铝后金线和铝包钢线单丝存在差异。三者之间的温度变化对比曲线如图 2-4 所示。图 2-4 OPGW 各层材料导热模拟曲线图由图 2-4 可以看到，尽管光纤单元的温升变化（时间上）与铝合金和铝包钢单丝存在差异，但总体趋势一致，且时间上的差异间隔小到足以在实际雷击监测报警中忽略不计。当光纤测温的定位精度足够高（拟采用的系统定位精度为 0.6-0.7m）时，足以反应雷击过程中输电线路温度分布的真实情况。2.5 本章小结本章首先对 OPGW 电力特种光缆以及光纤传感技术的基本理论进行介绍，接着探究光纤温度分布与光纤传播特性间的关系，分析了光纤温度的变化对光纤材料折射率、弹性模量、密度、泊松比等参数的影响；构建 OPGW 外层铝合金或铝包钢绞线性能与光纤纤芯温度场之间的关系模型，以探寻光纤温度分布和 OPGW 外层性能之间的关系，对 OPGW ?
【参考文献】：
期刊论文
[1]采用Simplex编码光外调制的拉曼散射分布式光纤传感器[J]. 宋牟平,鲍翀,叶险峰. 中国激光. 2010(06)
[2]小波去噪在拉曼单模光纤传感系统中的应用[J]. 侯思祖,简燕红,李程. 计算机仿真. 2010(03)
[3]分布式光纤温度传感技术及其应用[J]. 郭兆坤,郑晓亮,陆兆辉,马埒. 中国电子科学研究院学报. 2008(05)
[4]单模石英光纤受激拉曼散射温度特性研究[J]. 孙秀平,冯克成,张喜和,高阳,谭勇,刘建国,刘文清. 光谱学与光谱分析. 2007(10)
[5]34km传感长度的布里渊光时域反射计的设计与实现[J]. 宋牟平,章献民. 仪器仪表学报. 2005(11)
[6]基于自发Raman散射分布式光纤测温系统设计[J]. 刘文,杨坤涛,许远忠. 光通信研究. 2005(04)
[7]远程分布式光纤温度传感系统的设计和制造[J]. 张 艺,张在宣,金仁洙. 光电工程. 2005(04)
[8]基于光相干外差检测的布里渊散射DOFS的研究[J]. 宋牟平,范胜利,陈好,章献民,叶险峰. 光子学报. 2005(02)
[9]30km远程分布光纤拉曼温度传感器系统[J]. 张在宣,王剑锋,刘红林,余向东,郭宁,Insoo S.KIM. 光电子·激光. 2004(10)
[10]新型分布式光纤拉曼光子温度传感器系统[J]. 张在宣,金仁洙,郭宁,余向东,王剑锋,吴孝彪. 物理实验. 2003(01)
博士论文
[1]分布式光纤温度测量系统关键技术研究[D]. 邹建.重庆大学 2005
硕士论文
[1]布里渊光时域反射计中电光调制器调制特性研究与控制[D]. 张凯.南京大学 2011
本文编号：2952801
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
OPGW光缆中心管式结构
图 2-3 OPGW 光缆层绞式结构作性能取决于线路杆塔档距、弧垂特性、风荷与外层材料有铜绞线、铝绞线、钢绞线、铝合金材料构成的复合绞线等，目前广泛使用的主要有绞线和铝包钢芯铝合金绞线等，其基本参数如表表 2-1 OPGW 光缆基本参数位 规格m2 87/44 44/87 0/131 109/54 54/109 0/163 125芯 24 24 24 36 36 36 4芯 24 24 24 36 36 36 4mm 3.0 3.0 3.0 3.35 3.35 3.35 3.mm 15.3 15.3 15.3 17.0 17.0 17.0 18g/km 550 715 890 680 890 1100 78
进一步考虑 OPGW 光缆的温度传导模型，光缆（主要是内部的玻璃纤芯）的热传导能力明显低于金属，因此在温度变化方面与铝后金线和铝包钢线单丝存在差异。三者之间的温度变化对比曲线如图 2-4 所示。图 2-4 OPGW 各层材料导热模拟曲线图由图 2-4 可以看到，尽管光纤单元的温升变化（时间上）与铝合金和铝包钢单丝存在差异，但总体趋势一致，且时间上的差异间隔小到足以在实际雷击监测报警中忽略不计。当光纤测温的定位精度足够高（拟采用的系统定位精度为 0.6-0.7m）时，足以反应雷击过程中输电线路温度分布的真实情况。2.5 本章小结本章首先对 OPGW 电力特种光缆以及光纤传感技术的基本理论进行介绍，接着探究光纤温度分布与光纤传播特性间的关系，分析了光纤温度的变化对光纤材料折射率、弹性模量、密度、泊松比等参数的影响；构建 OPGW 外层铝合金或铝包钢绞线性能与光纤纤芯温度场之间的关系模型，以探寻光纤温度分布和 OPGW 外层性能之间的关系，对 OPGW ?
【参考文献】：
期刊论文
[1]采用Simplex编码光外调制的拉曼散射分布式光纤传感器[J]. 宋牟平,鲍翀,叶险峰. 中国激光. 2010(06)
[2]小波去噪在拉曼单模光纤传感系统中的应用[J]. 侯思祖,简燕红,李程. 计算机仿真. 2010(03)
[3]分布式光纤温度传感技术及其应用[J]. 郭兆坤,郑晓亮,陆兆辉,马埒. 中国电子科学研究院学报. 2008(05)
[4]单模石英光纤受激拉曼散射温度特性研究[J]. 孙秀平,冯克成,张喜和,高阳,谭勇,刘建国,刘文清. 光谱学与光谱分析. 2007(10)
[5]34km传感长度的布里渊光时域反射计的设计与实现[J]. 宋牟平,章献民. 仪器仪表学报. 2005(11)
[6]基于自发Raman散射分布式光纤测温系统设计[J]. 刘文,杨坤涛,许远忠. 光通信研究. 2005(04)
[7]远程分布式光纤温度传感系统的设计和制造[J]. 张 艺,张在宣,金仁洙. 光电工程. 2005(04)
[8]基于光相干外差检测的布里渊散射DOFS的研究[J]. 宋牟平,范胜利,陈好,章献民,叶险峰. 光子学报. 2005(02)
[9]30km远程分布光纤拉曼温度传感器系统[J]. 张在宣,王剑锋,刘红林,余向东,郭宁,Insoo S.KIM. 光电子·激光. 2004(10)
[10]新型分布式光纤拉曼光子温度传感器系统[J]. 张在宣,金仁洙,郭宁,余向东,王剑锋,吴孝彪. 物理实验. 2003(01)
博士论文
[1]分布式光纤温度测量系统关键技术研究[D]. 邹建.重庆大学 2005
硕士论文
[1]布里渊光时域反射计中电光调制器调制特性研究与控制[D]. 张凯.南京大学 2011
本文编号：2952801
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