【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力管廊配网，具体涉及基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警方法。
技术介绍
1、面向电力管廊的配电电缆线路多、结构复杂、敷设方式多样、外部因素多变，使得电缆线路的管理不像高压输电线路清晰明确，在现场的运维工作中，包括电缆本体、电缆敷设安装条件、电缆运行条件及其它外部因素等，任何因素变化都将引起电缆管廊的环境变化，也势必对电缆的安全运行构成威胁，尤其是温升及外破是引起电缆故障的主要因素；由于结构上的原因，目前在技术上尚难以实现对导体温度的直接测量，而较好的选择是通过外皮温度间接计算导体温度，其中，通过监测外皮温度并结合负荷电流计算导体暂态温度的方法可以避免电缆周围媒质热阻热容变化的干扰准确计算出电缆实时导体温度，是比较理想的导体温度计算方法，采用分布式光纤测温系统对电缆外皮温度进行实时测量已经有不少应用，导体温度的实时计算结合光纤测温系统对电缆外皮的测量可以实现对电缆导体温度的在线监测；另一方面，受电(光)缆本体、隧道(管廊)环境及隧道(管廊)路径长度的限制，运维人员很难熟悉每条电(光)缆路径环境情况，掌握其实际运行状况，外破环境对电缆将会有怎样的影响、影响需要解决的迫切度一直都是困扰运行人员的问题，实现对电缆路径的差异化、精细化管理也是困扰运维管理工作的一个难题；因此，提供一种实现综合监测预警、保障安全可靠运行、提升精细化管理水平的基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警方法是非常有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，
2、本专利技术的目的是这样实现的：基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警方法，所述方法包括以下步骤：
3、步骤1：采用基于光纤传感的电缆管网温度/震动技术，可获得光纤受到外界干扰的情况；
4、步骤2：利用萨格纳克干涉原理构建萨格纳克干涉结构；
5、步骤3：利用萨格纳克干涉原理并结构建萨格纳克干涉结构设计探测结构；
6、步骤4：探测结构使用萨格纳克分布式原理计算光强变化获得干扰信息。
7、所述步骤1中的采用基于光纤传感的电缆管网温度/震动技术的探测流程为：首先光源产生探测光信号进入光路，光路中特定结构产生相干光并进行温度/震动探测；其次将返回的光信号转换为可处理的电信号，送入阈值比较电路输出温度/震动结果，最后使用fpga数据收集模块收集电信号送入上位机。
8、所述步骤2中的利用萨格纳克干涉原理构建萨格纳克干涉结构，具体为：构建的萨格纳克干涉结构是建立在萨格纳克效应基础上，主要由1块分光镜和3块反射镜组成，分析光路可知，如果平移任意一块反射镜，最终输出的光信号强度不会发生变化，即平移反射镜不会产生光程差；萨格纳克干涉结构通过旋转反射镜引入光程差，当反射镜按任意方向转动，光路均会发生变化，造成屏幕上干涉条纹发生变化；在分光镜与反射镜组成的矩形光路中，逆时针传输的光路光程差长于顺时针转动的光程，如果旋转反射镜，产生相位为：式中，ω表示转动速率；s表示矩形光路的面积；c表示真空光速；λ0表示激光的真空波长。
9、所述步骤3中的利用萨格纳克干涉原理并结构建萨格纳克干涉结构设计探测结构，包括激光光源、光电转换电路、显示报警电路、耦合器和延迟环；所述探测结构选择萨格纳克干涉原理设计温度/震动传感器，将光纤分布于电缆附近，其中激光光源、光电转换电路、显示报警电路、耦合器和延迟环部件均分布于光纤一端。
10、所述步骤4中的探测结构使用萨格纳克分布式原理计算光强变化获得干扰信息，具体为：激光器发出激光经过耦合器分束，分别进入延迟环和光纤，最后均在光纤终端经过反射镜反射沿光路返回耦合器，由于是同一束激光分束，不考虑干扰情况下，输出干涉光光强，输出光强仅与延迟环延迟相位有关，如果发生温度干扰，可通过计算光强变化获得干扰信息。
11、基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警系统，所述系统包括电缆分布式光纤测温系统、通信光缆检测系统、电力管廊防外破坏监测系统，所述基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警系统用于执行上述的基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警方法。
12、所述电缆分布式光纤测温系统通过电缆沿线覆盖的测温光缆实时监测长距离输电线路表面的温度，及时发现电缆过热点、异常点，保障输电线路的安全运行；所述通信光缆检测系统采用相位敏感型otdr即φ-otdr技术，通过测量注入光脉冲和以其对应的瑞利信号之间的时间差来得到扰动点的位置；所述电力管廊防外破坏监测系统通过对地下设施周边一定范围内的土壤振动信息进行连续监测和分析，从而实现安全预警，有效防止第三方破坏。
13、基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警平台，所述平台包括应用层、数据层、接入层和设备层，所述基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警平台用于展示上述的基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警系统执行上述的基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警方法的结果。
14、本专利技术的有益效果：本专利技术为基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警方法，在使用中，本专利技术在利用光纤测温系统对电缆监测的基础上，对电(光)缆本体、隧道(管廊)环境及隧道(管廊)环境及安防状态的在线监测，采用基于光纤传感的电力管网的监测预警技术，实现电(光)缆本体、隧道(管廊)环境及隧道(管廊)的综合监测预警，全面监测电(光)缆运行情况，为电(光)缆监测及管理提供了可靠的依据，保障电力管网的安全可靠运行，提升精细化管理水平；本专利技术具有实现综合监测预警、保障安全可靠运行、提升精细化管理水平的优点。
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1.基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警方法，其特征在于：所述步骤1中的采用基于光纤传感的电缆管网温度/震动技术的探测流程为：首先光源产生探测光信号进入光路，光路中特定结构产生相干光并进行温度/震动探测；其次将返回的光信号转换为可处理的电信号，送入阈值比较电路输出温度/震动结果，最后使用FPGA数据收集模块收集电信号送入上位机。
3.如权利要求1所述的基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警方法，其特征在于：所述步骤2中的利用萨格纳克干涉原理构建萨格纳克干涉结构，具体为：构建的萨格纳克干涉结构是建立在萨格纳克效应基础上，主要由1块分光镜和3块反射镜组成，如果平移任意一块反射镜，最终输出的光信号强度不会发生变化，即平移反射镜不会产生光程差；萨格纳克干涉结构通过旋转反射镜引入光程差，当反射镜按任意方向转动，光路均会发生变化，造成屏幕上干涉条纹发生变化；在分光镜与反射镜组成的矩形光路中，逆时针传输的光路光程差长于顺时针转动的光程，如果旋转
4.如权利要求1所述的基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警方法，其特征在于：所述步骤3中的利用萨格纳克干涉原理并结构建萨格纳克干涉结构设计探测结构，包括激光光源、光电转换电路、显示报警电路、耦合器和延迟环；所述探测结构选择萨格纳克干涉原理设计温度/震动传感器，将光纤分布于电缆附近，其中激光光源、光电转换电路、显示报警电路、耦合器和延迟环部件均分布于光纤一端。
5.如权利要求1所述的基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警方法，其特征在于：所述步骤4中的探测结构使用萨格纳克分布式原理计算光强变化获得干扰信息，具体为：激光器发出激光经过耦合器分束，分别进入延迟环和光纤，最后均在光纤终端经过反射镜反射沿光路返回耦合器，由于是同一束激光分束，不考虑干扰情况下，输出干涉光光强，输出光强仅与延迟环延迟相位有关，如果发生温度干扰，可通过计算光强变化获得干扰信息。
6.基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警系统，其特征在于：所述系统包括电缆分布式光纤测温系统、通信光缆检测系统、电力管廊防外破坏监测系统，所述基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警系统用于执行权利要求1-5任一项所述的基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警方法。
7.如权利要求6所述的基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警系统，其特征在于：所述电缆分布式光纤测温系统通过电缆沿线覆盖的测温光缆实时监测长距离输电线路表面的温度，及时发现电缆过热点、异常点，保障输电线路的安全运行；所述通信光缆检测系统采用相位敏感型OTDR即φ-OTDR技术，通过测量注入光脉冲和以其对应的瑞利信号之间的时间差来得到扰动点的位置；所述电力管廊防外破坏监测系统通过对地下设施周边一定范围内的土壤振动信息进行连续监测和分析，从而实现安全预警，有效防止第三方破坏。
8.基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警平台，其特征在于：所述平台包括应用层、数据层、接入层和设备层，所述基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警平台用于展示权利要求6-7任一项所述的基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警系统执行权利要求1-5任一项所述的基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警方法的结果。
...【技术特征摘要】
1.基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警方法，其特征在于：所述步骤1中的采用基于光纤传感的电缆管网温度/震动技术的探测流程为：首先光源产生探测光信号进入光路，光路中特定结构产生相干光并进行温度/震动探测；其次将返回的光信号转换为可处理的电信号，送入阈值比较电路输出温度/震动结果，最后使用fpga数据收集模块收集电信号送入上位机。
3.如权利要求1所述的基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警方法，其特征在于：所述步骤2中的利用萨格纳克干涉原理构建萨格纳克干涉结构，具体为：构建的萨格纳克干涉结构是建立在萨格纳克效应基础上，主要由1块分光镜和3块反射镜组成，如果平移任意一块反射镜，最终输出的光信号强度不会发生变化，即平移反射镜不会产生光程差；萨格纳克干涉结构通过旋转反射镜引入光程差，当反射镜按任意方向转动，光路均会发生变化，造成屏幕上干涉条纹发生变化；在分光镜与反射镜组成的矩形光路中，逆时针传输的光路光程差长于顺时针转动的光程，如果旋转反射镜，产生相位为：式中，ω表示转动速率；s表示矩形光路的面积；c表示真空光速；λ0表示激光的真空波长。
4.如权利要求1所述的基于大数据挖掘的光纤传感电力管网综合监测及预警方法，其特征在于：所述步骤3中的利用萨格纳克干涉原理并结构建萨格纳克干涉结构设计探测结构，包括激光光源、光电转换电路、显示报警电路、耦合器和延迟环；所述探测结构选择萨格纳克干涉原理设计温度/震动传感器，将光纤分布于电缆附近，其中激光光源、光电转换电路、显示报警电路、耦合器和延迟环部件均分布于光纤一端。
5.如权利要求1所述的基于大数...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫好霖，李嘉诺，李秋姿，江雷雷，邢友松，钱金辉，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司南阳供电公司，
类型：发明
国别省市：
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