申请/专利权人：国家电网有限公司;国家电网公司西南分部;国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院;国网西藏电力有限公司;北京邮电大学;北京创铭科技有限公司

申请日：2019-03-13

公开（公告）日：2024-02-23

公开（公告）号：CN109959414B

主分类号：G01D21/02

分类号：G01D21/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.23#授权;2020.07.24#著录事项变更;2019.07.26#实质审查的生效;2019.07.02#公开

摘要：本发明公开了一种测定OPGW光缆寿命的方法，包括以下步骤：随机选取N个实验样本；在超高海拔地区设置极端温度试验环境，设置实验极高温为βTh，实验极低温为βTl，实验周期为T，进行基于极端温度对OPGW光缆寿命影响的加速寿命实验，得到OPGW光缆的第一步寿命值L1；根据超高海拔地区OPGW光缆摆动的幅度与频率，设定光缆摆动角度为θ，摆动频率为f，实验周期为T，针对剩余无故障的OPGW光缆实验样本做影响寿命的舞动风摆实验，得到OPGW光缆的第二步寿命值L2；根据L1、L2计算得到OPGW光缆的最终寿命值L。本发明通过实验前后衰减的变化确定OPGW光缆寿命，操作方便，对于OPGW光缆寿命的测定具有较好的准确性。

主权项：1.一种测定OPGW光缆寿命的方法，其特征在于，包括如下步骤：1随机选取N个实验样本；2在超高海拔地区设置极端温度试验环境，确定该地区OPGW光缆工作的极高温Th，极低温Tl，温度加速因子取值β，对该极端温度进行改变，设置实验极高温为βTh，实验极低温为βTl，设置一个实验周期为T，进行基于极端温度对OPGW光缆寿命影响的加速寿命实验，得到OPGW光缆的第一步寿命值L1；3根据超高海拔地区OPGW光缆摆动的幅度与频率，在模拟覆冰的基础上，设定光缆摆动角度为θ，摆动频率为f，实验周期为T，针对剩余无故障的OPGW光缆实验样本再进一步做影响寿命的舞动风摆实验，得到OPGW光缆的第二步寿命值L2；4根据L1、L2计算得到OPGW光缆的最终寿命值L；基于舞动风摆对OPGW光缆寿命影响的加速寿命实验，一个实验周期为T，在光缆上增加不同重量的砝码，用以模拟光缆的不均匀覆冰情况,设定光缆摆动角度为θ，摆动频率为f，测量实验前后光缆的衰减情况，得到OPGW光缆的第二步寿命值L2；测量实验前后光缆的衰减情况，在基于极端温度的加速寿命实验结束时，N-i个样本中有j个出现衰减增大的现象，实验前后的衰减分别为Lj1和Lj2，将其无衰减的工作时间表示为j个样本的正常工作时间分别为：t1，t2，...tj，剩余N-i-j个样本衰减无变化，则得到OPGW光缆的第二步寿命值L2；步骤2中，基于极端温度对OPGW光缆寿命影响的加速寿命实验，根据OPGW光缆工作极端温度设置实验温度，在一个实验周期T中，温度为βTh℃的环境下进行极端高温实验，实验时间为T2天，模拟夏季环境，温度为βTl℃的环境下进行极端低温实验，实验时间为T2天，模拟冬季环境，极端高低温实验交替进行，比较实验前后的衰减变化，得到OPGW光缆的第一步寿命值L1；比较实验前后的衰减变化，在基于极端温度对OPGW光缆寿命影响的加速寿命实验结束时，N个样本中有i个出现衰减增大的现象，实验前后的衰减分别为Li1和Li2，因此将其无衰减的工作时间表示为i个样本的正常工作时间分别为：t1，t2，…ti，剩余N-i个样本衰减无变化，假设该光缆在平原地区的正常使用寿命为m，则得到OPGW光缆在高原环境下的第一步寿命值L1；OPGW光缆的最终寿命值L：

全文数据：一种测定OPGW光缆寿命的方法技术领域本发明涉及光缆光纤技术领域，更具体的说是涉及一种测定OPGW光缆寿命的方法。背景技术一般光缆的使用寿命为25～30年，而自上世纪80年代，我国电力系统光纤通信基础设施开始建设部署，因此，很多光缆线路已经达到甚至超出了其使用寿命，随着老线路的更替，新线路寿命的延长逐渐成为国内外学者开始关注的热点。OPGW光缆的失效机理很复杂，低温、潮湿进水、覆冰、舞动、雷击等自然环境均会对其传输性能产生负面影响，因此，在这些方面对其进行失理性能研究具有很大的意义。但因其寿命较长，在较短的时间内，其失效机理研究难以获得较可靠的数据，因此，进行加速寿命实验具有很重要的意义。所谓加速寿命实验，是指在产品失效机理不变的前提下，通过加大应力的方法在较短的实验时间内就能获得比正常的应力下更多的产品信息，这种方法有效降低了实验时间，提高了实验效率。藏中地区属于高原地带，海拔很高，温度很低，自然环境复杂多变，而当下国内外均无针对超高海拔海拔3000米以上极端温度环境-60℃～70℃下的OPGW光缆寿命的研究。因此，如何提供一种测定超高海拔、极端温度环境下OPGW光缆寿命的方法成为了本领域技术人员亟需解决的问题。发明内容有鉴于此，本发明提供了一种测定OPGW光缆寿命的方法，在不同种类、不同程度的应力水平下，通过实验前后衰减的变化确定OPGW光缆寿命，操作方便，对于OPGW光缆寿命的测定具有较好的准确性。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种测定OPGW光缆寿命的方法，包括如下步骤：1随机选取N个实验样本；2在超高海拔地区设置极端温度试验环境，确定该地区OPGW光缆工作的极高温Th，极低温Tl，温度加速因子取值β，对该极端温度进行改变，设置实验极高温为βTh，实验极低温为βTl，设置一个实验周期为T，进行基于极端温度对OPGW光缆寿命影响的加速寿命实验，得到OPGW光缆的第一步寿命值L1；3根据超高海拔地区OPGW光缆摆动的幅度与频率，在模拟覆冰的基础上，设定光缆摆动角度为θ，摆动频率为f，实验周期为T，针对剩余无故障的OPGW光缆实验样本再进一步做影响寿命的舞动风摆实验，得到OPGW光缆的第二步寿命值L2；4根据L1、L2计算得到OPGW光缆的最终寿命值L。优选的，步骤2中，基于极端温度对OPGW光缆寿命影响的加速寿命实验，根据OPGW光缆工作极端温度设置实验温度，在一个实验周期T中，温度为βTh℃的环境下进行极端高温实验，实验时间为T2天，模拟夏季环境，温度为βTl℃的环境下进行极端低温实验，实验时间为T2天，模拟冬季环境，极端高低温实验交替进行，比较实验前后的衰减变化，得到OPGW光缆的第一步寿命值L1。优选的，比较实验前后的衰减变化，在基于极端温度对OPGW光缆寿命影响的加速寿命实验结束时，N个样本中有i个出现衰减增大的现象，实验前后的衰减分别为Li1和Li2，因此将其无衰减的工作时间表示为i个样本的正常工作时间分别为：t1，t2，…ti，剩余N-i个样本衰减无变化，假设该光缆在平原地区的正常使用寿命为m，则得到OPGW光缆在高原环境下的的第一步寿命值L1。优选的，基于舞动风摆对OPGW光缆寿命影响的的加速寿命实验，一个实验周期为T，在光缆上增加不同重量的砝码，用以模拟光缆的不均匀覆冰情况,设定光缆摆动角度为θ，摆动频率为f，测量实验前后光缆的衰减情况，得到OPGW光缆的第二步寿命值L2。优选的，测量实验前后光缆的衰减情况，在基于极端温度的加速寿命实验结束时，N-i个样本中有j个出现衰减增大的现象，实验前后的衰减分别为Lj1和Lj2，将其无衰减的工作时间表示为j个样本的正常工作时间分别为：t1，t2，...tj，剩余N-i-j个样本衰减无变化，则得到OPGW光缆的第二步寿命值L2。优选的，根据L1、L2计算得到OPGW光缆的最终寿命值L：优选的，温度加速因子β为1.5。优选的，其特征在于，实验周期T为30天。优选的，光缆摆动角度θ为60°，摆动频率f为1HZ。本发明的有益效果在于：本发明针对OPGW光缆在藏中地区所受的主要应力类型，以极端温度应力和舞动应力为加速应力，通过提高应力水平，在不改变其失效机理的前提下加速失效过程，进而加快寿命进程，实现了对藏中地区OPGW光缆寿命的测定。另外，本发明基于衰减的测量，在不同种类、不同程度的应力水平下，通过实验前后衰减的变化确定OPGW光缆寿命，测定过程可靠，对于失效机理复杂的OPGW光缆寿命的测定具有较好的准确性。并且本发明在检测极端温度、模拟覆冰、舞动风摆条件下的OPGW的光缆效用，从而预测OPGW光缆的寿命，从而更加精确的模拟真实情况下OPGW光缆的工作环境，达到准确评估的目的。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本发明的流程框图。图2附图为本发明风摆模拟装置的结构示意图。图3附图为本发明风摆模拟装置摆臂的摆动角度示意图。其中，图中，1-底座；2-支架；3-电机；4-摆臂；5-光缆固定装置；6-OPGW光缆；7-套环；8-砝码一；9-砝码二；10-砝码三；11-控制器。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。参阅附图2-3，本发明公开了一种测定OPGW光缆寿命用的风摆模拟装置，包括底座1、支架2、电机3、摆臂4和光缆固定装置5，支架2一端固定安装在底座1顶端，另一端与摆臂4转动连接；电机3安装在支架2一侧，并与摆臂4传动连接；摆臂4底端连接有OPGW光缆6，OPGW光缆6的两端通过光缆固定装置5固定。在另一种实施例中，支架2底端设置有套环7，OPGW光缆6穿插在套环7内，保证了支架2的摆动可实时带动OPGW光缆6摆动。在另一种实施例中，OPGW光缆6上连接有砝码一8、砝码二9和砝码三10，砝码一8、砝码二9、砝码三10由OPGW光缆6的一端向另一端依次设置，从而用来模拟OPGW光缆6的覆冰情况。在另一种实施例中，砝码一8的重量为10kg，砝码二9的重量为20kg，砝码三10的重量为10kg，从而实现了OPGW光缆6的不均匀覆冰情况的模拟，从而可使OPGW光缆6容易产生舞动。在另一种实施例中，还包括控制器11，控制器11安装在支架2上，且控制器11与电机3电性连接。通过控制器11可控制电机3的运转，从而控制摆臂4的摆动角度和摆动频率。在另一种实施例中，摆臂4的摆动角度θ为60°，摆动频率为1HZ，便于测量实验前后OPGW光缆6的衰减情况。在另一种实施例中，两个光缆固定装置5间的距离为15米。参阅附图1，本发明实施例公开了一种测定OPGW光缆寿命的方法，包括如下步骤：S1：超高海拔海拔3000米以上极端温度环境-60℃～70℃下，选取NN不小于5个实验样本，其中，对所有实验样本的选取要具有随机性；S2：需确定加速后的工作温度，根据有关资料查询与统计，藏中地区OPGW光缆工作海拔为3000m～5500m不等，而不同海拔下的极高温与极低温也不同，极端最低温度值可达到约-45℃，对极端温度应力加速后的实验极端最低温度可达约-60℃，而OPGW光缆在运行过程中有可能会遭受雷击或短路电流的冲击，这将直接导致OPGW光缆本身的运行温度升高。在已知确切海拔高度的情况下，根据区域气象站的大气气温直减率曲线推算出线路通道典型段气温特征值。本发明采用加速寿命实验，根据光缆工作的海拔高度推算其极端工作温度，假设极端最高气温为Th，极端最低气温为Tl，另根据工程经验，温度加速因子β取值1.5，因此实验温度分别为1.5Th和1.5Tl。在海拔3000米地区，基于极端温度对OPGW光缆寿命影响的加速寿命实验，共NN不小于5个样本，一个实验周期T为30天，根据极端温度设置实验环境，在一个实验周期中，温度为1.5Th℃的环境下进行极端高温实验，实验时间为15天，模拟夏季环境，温度为1.5Tl℃的环境下进行极端低温实验，实验时间为15天，模拟冬季环境，极端高低温实验交替进行。比较实验前后的衰减变化，在基于极端温度对OPGW光缆寿命影响的加速寿命实验结束时，N个样本中有i个出现衰减增大的现象，实验前后的衰减分别为Li1和Li2，因此将其无衰减的工作时间表示为i个样本的正常工作时间分别为：t1，t2，...ti，剩余N-i个样本衰减无变化，假设该光缆在平原地区的正常使用寿命为m，则得到OPGW光缆在高原环境下的的第一步寿命值L1。S3：根据超高海拔地区OPGW光缆摆动的幅度与频率，针对N个实验样本剩余无故障的实验样本，在模拟覆冰的基础上，再进一步进行对OPGW光缆寿命影响的舞动风摆实验，风激励是形成舞动不可或缺的因素，当导线覆冰不均匀时，容易产生舞动，风速区间为4～20ms，风速太高或太低，舞动均不会发生，风向是和线路走向相配合决定舞动的发生，当线路走向与主导风向夹角大于45°时，导线容易产生舞动。所以基于舞动风摆的加速寿命实验，本实验设定的光缆摆动角度θ为60°，如图2所示，摆臂摆动频率f为1HZ，因覆冰时舞动易发生，所以在实验光缆上不同位置增加三个质量不同的砝码一、砝码二、砝码三，用以模拟覆冰情况，如图3所示。基于舞动风摆对OPGW光缆寿命影响的的加速寿命实验，一个实验周期T为30天，冬季的雨雪会使OPGW光缆不规则覆冰，这是诱发舞动的主要原因，本发明在光缆上增加不同重量的砝码，用以模拟光缆的不均匀覆冰情况。设定的光缆摆动角度θ为60°，摆动频率f为1HZ，测量实验前后光缆的衰减情况，在基于极端温度的加速寿命实验结束时，N-i个样本中有j个出现衰减增大的现象，实验前后的衰减分别为Lj1和Lj2，因此将其无衰减的工作时间表示为j个样本的正常工作时间分别为：t1，t2，...tj，剩余N-i-j个样本衰减无变化，则得到OPGW光缆的第二步寿命值L2。S4：根据L1、L2计算得出OPGW光缆的最终寿命值L，本发明针对OPGW光缆在藏中地区所受的主要应力类型，以极端温度应力和舞动应力为加速应力，通过提高应力水平，在不改变其失效机理的前提下加速失效过程，进而加快寿命进程，实现了对藏中地区OPGW光缆寿命的测定。另外，本发明基于衰减的测量，在不同种类、不同程度的应力水平下，通过实验前后衰减的变化确定OPGW光缆寿命，测定过程可靠，对于失效机理复杂的OPGW光缆寿命的测定具有较好的准确性。并且本发明在检测极端温度、模拟覆冰、舞动风摆条件下的OPGW的光缆效用，从而预测OPGW光缆的寿命，从而更加精确的模拟真实情况下OPGW光缆的工作环境，达到准确评估的目的。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

权利要求：1.一种测定OPGW光缆寿命的方法，其特征在于，包括如下步骤：1随机选取N个实验样本；2在超高海拔地区设置极端温度试验环境，确定该地区OPGW光缆工作的极高温Th，极低温Tl，温度加速因子取值β，对该极端温度进行改变，设置实验极高温为βTh，实验极低温为βTl，设置一个实验周期为T，进行基于极端温度对OPGW光缆寿命影响的加速寿命实验，得到OPGW光缆的第一步寿命值L1；3根据超高海拔地区OPGW光缆摆动的幅度与频率，在模拟覆冰的基础上，设定光缆摆动角度为θ，摆动频率为f，实验周期为T，针对剩余无故障的OPGW光缆实验样本再进一步做影响寿命的舞动风摆实验，得到OPGW光缆的第二步寿命值L2；4根据L1、L2计算得到OPGW光缆的最终寿命值L。2.根据权利要求1所述的一种测定OPGW光缆寿命的方法，其特征在于，步骤2中，基于极端温度对OPGW光缆寿命影响的加速寿命实验，根据OPGW光缆工作极端温度设置实验温度，在一个实验周期T中，温度为βTh℃的环境下进行极端高温实验，实验时间为T2天，模拟夏季环境，温度为βTl℃的环境下进行极端低温实验，实验时间为T2天，模拟冬季环境，极端高低温实验交替进行，比较实验前后的衰减变化，得到OPGW光缆的第一步寿命值L1。3.根据权利要求2所述的一种测定OPGW光缆寿命的方法，其特征在于，比较实验前后的衰减变化，在基于极端温度对OPGW光缆寿命影响的加速寿命实验结束时，N个样本中有i个出现衰减增大的现象，实验前后的衰减分别为Li1和Li2，因此将其无衰减的工作时间表示为i个样本的正常工作时间分别为：t1，t2，…ti，剩余N-i个样本衰减无变化，假设该光缆在平原地区的正常使用寿命为m，则得到OPGW光缆在高原环境下的的第一步寿命值L1。4.根据权利要求3所述的一种测定OPGW光缆寿命的方法，其特征在于，基于舞动风摆对OPGW光缆寿命影响的的加速寿命实验，一个实验周期为T，在光缆上增加不同重量的砝码，用以模拟光缆的不均匀覆冰情况,设定光缆摆动角度为θ，摆动频率为f，测量实验前后光缆的衰减情况，得到OPGW光缆的第二步寿命值L2。5.根据权利要求4所述的一种测定OPGW光缆寿命的方法，其特征在于，测量实验前后光缆的衰减情况，在基于极端温度的加速寿命实验结束时，N-i个样本中有j个出现衰减增大的现象，实验前后的衰减分别为Lj1和Lj2，将其无衰减的工作时间表示为j个样本的正常工作时间分别为：t1，t2，...tj，剩余N-i-j个样本衰减无变化，则得到OPGW光缆的第二步寿命值L2。6.根据权利要求5所述的一种测定OPGW光缆寿命的方法，其特征在于，根据L1、L2计算得到OPGW光缆的最终寿命值L：7.根据权利要求1所述的一种测定OPGW光缆寿命的方法，其特征在于，。温度加速因子β为1.5。8.根据权利要求1所述的一种测定OPGW光缆寿命的方法，其特征在于，实验周期T为30天。9.根据权利要求1所述的一种测定OPGW光缆寿命的方法，其特征在于，光缆摆动角度θ为60°，摆动频率f为1HZ。

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