本申请涉及电力电网技术领域，特别是涉及一种绝缘子偏角测量方法、装置和系统。
背景技术：
随着我国电力工程建设的快速发展，大量输电线路必然要经过气候环境恶劣的地区，保证输电线路在强风、冰灾等自然环境下安全运行是电网系统的重要工作之一。绝缘子偏角，是指外部扰动所引起的电网线路垂悬绝缘子串与竖直方向所成的角度。以强风天气为例，在强风下，垂悬绝缘子会发生风偏现象，偏角过大会导致输电线路击穿放电并跳闸，进而影响电力电网的安全运行。
传统的绝缘子偏角的测量方法，在电力电网杆塔的底部安装视频监测装置，先通过摄像头拍摄绝缘子的视频，再对视频进行图像处理与识别后采用差异化算法计算绝缘子偏角。由于视频监测装置需要持续供电，在恶劣环境下难以长期运行，在实际使用过程中，常因断电而导致无法持续进行绝缘子偏角的测量。因此，传统的绝缘子偏角的测量方法，存在可靠性低的缺点。
技术实现要素：
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种可靠性高的绝缘子偏角测量方法、装置和系统。
第一方面，提供了一种绝缘子偏角测量方法，所述方法包括：
获取对传感光纤采集得到的散射光信号；所述传感光纤置于绝缘子芯棒内；
对所述散射光信号进行分析处理，得到入射光频率数据和散射光频率数据；
将所述入射光频率数据和所述散射光频率数据代入绝缘子偏角计算公式，计算得到绝缘子偏角；所述绝缘子偏角计算公式根据所述绝缘子芯棒的应力应变关系推导得出，表征入射光频率、散射光频率和绝缘子偏角的对应关系。
在其中一个实施例中，所述将所述入射光频率数据和所述散射光频率数据代入绝缘子偏角计算公式，计算得到绝缘子偏角之前，还包括：
分析所述绝缘子芯棒的应变与所述传感光纤的入射光频率、散射光频率以及应变比例系数的关系，得到所述绝缘子芯棒的应变的表达式；
分析所述绝缘子芯棒的应力与绝缘子偏角以及所述绝缘子芯棒的结构形状的关系，得到所述绝缘子芯棒的应力的表达式；
根据所述绝缘子芯棒的应力表达式和应变表达式，分析所述绝缘子芯棒的应力应变的关系，得到所述绝缘子偏角的计算公式。
在其中一个实施例中，所述分析所述绝缘子芯棒的应变与所述传感光纤的入射光频率、散射光频率以及应变比例系数的关系，得到所述绝缘子芯棒的应变的表达式之前，还包括：
根据不同应变下传感光纤的入射光频率数据和散射光频率数据，计算所述传感光纤的应变比例系数。
在其中一个实施例中，所述分析所述绝缘子芯棒的应变与所述传感光纤的入射光频率、散射光频率以及应变比例系数的关系，得到所述绝缘子芯棒的应变的表达式，包括：
根据所述传感光纤的入射光频率和散射光频率，计算得到所述传感光纤的散射光频移量；
根据所述传感光纤的散射光频率、散射光频移量以及应变比例系数，得到所述绝缘子芯棒的应变的表达式。
在其中一个实施例中，所述绝缘子芯棒为圆柱体，得到所述绝缘子芯棒的应力的表达式为：
式中，g为绝缘子高压端受到的拉力，l为绝缘子高压端与绝缘子顶部连接端之间的距离，θ为所述绝缘子与竖直方向的偏角，d为所述绝缘子芯棒的直径。
在其中一个实施例中，所述绝缘子偏角的计算公式为：
式中，e为所述绝缘子芯棒的弹性模量，δv为所述入射光频率和所述散射光频率的差值，kε为所述传感光纤的应变比例系数。
在其中一个实施例中，所述计算得到绝缘子偏角之后，还包括：
输出所述绝缘子偏角的计算结果。
在其中一个实施例中，所述计算得到绝缘子偏角之后，包括：
当所述绝缘子偏角超过预设参考值时，输出预警信息。
第二方面，提供了一种绝缘子偏角测量装置，包括：
信号获取模块，用于获取对传感光纤采集得到的散射光信号；
信号分析模块，用于对所述散射光信号进行分析处理，得到入射光频率数据和散射光频率数据；
偏角计算模块，用于将所述入射光频率数据和所述散射光频率数据代入绝缘子偏角计算公式，计算得到绝缘子偏角。
第三方面，提供了一种绝缘子偏角测量系统，包括激光光源、传感光纤、耦合器、光探测器、主控制器；
所述激光光源通过所述耦合器连接所述传感光纤，用于提供测量光信号；所述传感光纤置于绝缘子芯棒内，所述光探测器通过所述耦合器连接所述传感光纤，用于采集所述传感光纤的散射光信号；所述主控制器连接所述光探测器，用于根据上述的方法进行绝缘子偏角测量。
上述绝缘子偏角测量方法，通过获取对置于绝缘子芯棒内部的传感光纤采集得到的散射光信号，并对该散射光信号进行分析处理，得到入射光频率数据和散射光频率数据，并将得到的数据代入绝缘子偏角计算公式，就可以计算得出绝缘子偏角。这样，无需任何有源器件暴露于恶劣环境中，只需在绝缘子芯棒内部植入传感光纤，便可以完成绝缘子偏角的测量，不易受到外部干扰的影响，可靠性高。
附图说明
图1为一个实施例中绝缘子偏角测量方法的流程示意图；
图2为另一个实施例中绝缘子偏角测量方法的流程示意图；
图3为一个实施例中分析绝缘子芯棒的应变与传感光纤的入射光频率、散射光频率以及应变比例系数的关系，得到绝缘子芯棒的应变的表达式的流程示意图；
图4为一个实施例中绝缘子发生风偏时的受力示意图；
图5为一个实施例中绝缘子偏角测量装置的结构框图；
图6为另一个实施例中绝缘子偏角测量装置的结构框图；
图7为一个实施例中绝缘子偏角测量系统示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有光信号或数据的传递，则应理解为“光电连接”、“光学连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
如上文所述，电网线路垂悬绝缘子串在强风天气下将发生风偏现象，影响电力电网的安全运行。因此，绝缘子偏角的测量数据，可以用来辅助评估电力电网的运行情况。此外，输电线路覆冰容易造成电网覆冰灾害，在监测计算导线覆冰厚度时，绝缘子偏角是其中一个重要的参数。因此，在冰雪灾害天气下，准确实时测量绝缘子的偏角，对于监测输电线路覆冰状态有重要的推动作用，是建设坚强智能电网的重要环节之一。
在一个实施例中，请参考图1，提供了一种绝缘子偏角测量方法，包括步骤s100、s200和s700。
步骤s100：获取对传感光纤采集得到的散射光信号。
其中，绝缘子包括复合绝缘子。传感光纤置于绝缘子芯棒内，那么，当绝缘子芯棒产生偏角时，传感光纤也会随之弯折。而传感光纤的弯折会导致该传感光纤中的散射光信号的变化。也就是说，传感光纤中的散射光信号的变化情况，可以用来表征绝缘子芯棒的偏角。其中，散射光信号包括瑞利散射光信号。具体的，光探测器采集到的传感光纤的散射光信号后，将光信号转化成电信号，再由主控制器获取已经转化成电信号的散射光信号。主控制器获取散射光信号的方式，可以是主动提取，也可以是被动接收，总之，本实施例对主控制器获取散射光信号的具体方式不作限定。
步骤s200：对散射光信号进行分析处理，得到入射光频率数据和散射光频率数据。
具体的，对散射光信号进行分析处理后，可以得到该信号的在频域上的分布图，根据该分布图就可以得到入射光频率数据和散射光频率数据。
步骤s700：将入射光频率数据和散射光频率数据代入绝缘子偏角计算公式，计算得到绝缘子偏角。
其中，绝缘子偏角计算公式根据绝缘子芯棒的应力应变关系推导得出，表征入射光频率、散射光频率和绝缘子偏角的对应关系。将将入射光频率数据和散射光频率数据代入绝缘子偏角计算公式，便可以计算得到绝缘子偏角。
上述绝缘子偏角测量方法，通过获取对置于绝缘子芯棒内部的传感光纤采集得到的散射光信号，并对该散射光信号进行分析处理，得到入射光频率数据和散射光频率数据，并将得到的数据代入绝缘子偏角计算公式，就可以计算得出绝缘子偏角。这样，无需任何有源器件暴露于恶劣环境中，只需在绝缘子芯棒内部植入传感光纤，便可以完成绝缘子偏角的测量，不易受到外部干扰的影响，可靠性高。
在一个实施例中，请参考图2，s700之前，该方法还包括步骤s400至步骤s600。
步骤s400：分析绝缘子芯棒的应变与传感光纤的入射光频率、散射光频率以及应变比例系数的关系，得到绝缘子芯棒的应变的表达式。
其中，应变比例系数，应变比例系数，是指传感光纤中传输的光信号的频移比例与对应应变的比例系数。具体的，根据传感光纤的入射光频率、散射光频率以及应变比例系数的关系，可以得到绝缘子芯棒的应变ε的表达式。
步骤s500：分析绝缘子芯棒的应力与绝缘子偏角以及绝缘子芯棒的结构形状的关系，得到绝缘子芯棒的应力的表达式。
可以理解，当绝缘子发生偏角时，绝缘子芯棒的截面最大应力将随之发生变化，偏角越大，截面最大应力越大。根据绝缘子芯棒的结构形状，可以确定绝缘子芯棒的截面形状，进而确定绝缘子芯棒的截面惯性矩表达式。根据绝缘子的偏角，可以确定绝缘子芯棒垂直于芯棒对称轴方向的受力大小，进而确定绝缘子芯棒的弯矩表达式。根据惯性矩表达式和弯矩表达式，分析绝缘子芯棒的应力与截面惯性矩和弯矩的关系，即可得到绝缘子芯棒的应力σ的表达式。
步骤s600：根据绝缘子芯棒的应力表达式和应变表达式，分析绝缘子芯棒的应力应变的关系，得到绝缘子偏角的计算公式。
根据应力应变公式，绝缘子芯棒的应力σ和应力ε的关系为：
σ＝e*ε(1)
式中，e为绝缘子芯棒的弹性模量。
将应力表达式和应变表达式代入式(1)，即可以得到绝缘子偏角θ的计算公式。
上述实施例中，通过构建绝缘子芯棒的应力和应变的表达式，并根据应力应变关系，得到绝缘子偏角的计算公式，有利于提高绝缘子偏角计算的准确性。
在一个实施例中，请继续参考图2，步骤s400之前，还包括步骤s300。
步骤s300：根据不同应变下传感光纤的入射光频率数据和散射光频率数据，计算传感光纤的应变比例系数。可以理解，步骤s300至步骤s600可以是在步骤s100之前，可以是在步骤s200之后，也可以是与步骤s100和步骤s200同时进行。
应变比例系数，是指传感光纤中传输的光信号的频移比例与对应应变的比例系数。具体的，传感光纤发生应变时，传输的光信号的散射光频率将发生变化。根据不同应变下传感光纤的入射光频率数据和散射光频率数据，可以得出传感光纤在不同应变下的频移量数据。频移量数据与对应散射光频率数据的比值即为频移比例。根据不同应变下传感光纤的频移比例，采用最小二乘法求解频移比例与应变量的线性关系，即可求得应变比例系数kε。
上述实施例中，根据不同应变下传感光纤的频移比例，采用最小二乘法求解频移比例与应变量的线性关系，计算得到应变比例系数，可以减小应变比例系数的误差，进而提高绝缘子偏角测量结果的准确性。
在一个实施例中，请参考图3，步骤s400包括步骤s410和步骤s420。
步骤s410：根据传感光纤的入射光频率和散射光频率，计算得到传感光纤的散射光频移量。
传感光纤的频移量δv即为散射光频率和入射光频率的差值。
步骤s420：根据传感光纤的散射光频率、散射光频移量以及应变比例系数，得到绝缘子芯棒的应变的表达式。
根据应变比例系数的定义，可知，绝缘子芯棒的应变的表达式为：
其中，δv为频移量，v为散射光频率，kε为传感光纤的应变比例系数。
上述是实施例中，根据传感光纤的入射光频率和散射光频率，计算得到传感光纤的散射光频移量；再根据传感光纤的散射光频率、散射光频移量以及应变比例系数，得到绝缘子芯棒的应变的表达式，可以提高绝缘子芯棒应变表达式的准确性，进而提高绝缘子偏角测量结果的准确性。
在一个实施例中，绝缘子芯棒为圆柱体，根据绝缘子芯棒的结构形状，得到绝缘子芯棒的截面惯性矩i的表达式为：
式(3)中，d为绝缘子芯棒的直径。
如图4所示，传感光纤1内置于绝缘子2的芯棒内。绝缘子的芯棒为刚体杆结构，绝缘子2高压端受到的拉力g，该拉力g与绝缘子以及绝缘子下端导线的重量有关，根据电网的铺设情况，即可确定该拉力g。根据力矩等于力与力臂的乘积，即可得到该拉力g垂直于芯棒对称轴的分力的弯矩m的表达式为：
m＝glsinθ(4)
式(4)中，l为绝缘子高压端与绝缘子顶部连接端之间的距离，θ为绝缘子与竖直方向的偏角。
纯弯曲时，截面某点正应力与弯矩和惯性矩的关系为：
式(5)中，x为该点与截面中心的距离，以传感光纤置于绝缘子芯棒表面的情况为例，此时：
x＝d/2(6)
根据惯性矩表达式和弯矩表达式，分析绝缘子芯棒的应力与截面惯性矩和弯矩的关系，结合式(3)-(6)，即可得到绝缘子芯棒的应力σ的表达式为：
进一步的，如上文所述，分析绝缘子芯棒的应变与传感光纤的入射光频率、散射光频率以及应变比例系数的关系，得到绝缘子芯棒的应变的表达式如式(2)所示。
当绝缘子芯棒为圆柱体，分析绝缘子芯棒的应力与绝缘子偏角以及绝缘子芯棒的结构形状的关系，得到绝缘子芯棒的应力的表达式为：
根据应力应变公式，绝缘子芯棒的应力σ和应力ε的关系如式(1)所示。
将上述式(2)和式(7)代入式(1)，即可得到一个实施例中绝缘子偏角的计算公式，该公式为：
上述实施例中，以绝缘子芯棒为圆柱体的情况为例，通过分析得出了绝缘子偏角的计算公式，在进行绝缘子偏角测量时，只需将采集数据代入公式即可得到绝缘子偏角数据，可以提高实际使用过程中的测量速度，减小延时，有利于针对具体情况及时做出应对措施。
在一个实施例中，步骤s700之后，还包括步骤s800：输出绝缘子偏角的计算结果。
可以理解，计算出的绝缘子偏角的数值越大，即电网线路垂悬绝缘子串与竖直方向的夹角越大，也就说明绝缘子发生的形变越大，电力电网的危险程度越高。将绝缘子偏角的计算结果输出，可以是直接输出至显示器或终端进行显示，也可以是上传至服务器，再由终端进行下载后获取绝缘子偏角的计算结果。总之，本实施例对绝缘子偏角的计算结果的输出方式和输出对象不作限定。
上述实施例中，在计算得到绝缘子偏角后，将绝缘子偏角的计算结果输出，可以方便工作人员实时获取绝缘子偏角的信息，便于进行后续工作安排。
在一个实施例中，步骤s700之后，还包括步骤s900：当绝缘子偏角超过预设参考值时，输出预警信息。
具体的，可以预先设置绝缘子偏角的参考值，该参考值可以是一个也可以是多个。参考值为一个时，当计算出的绝缘子偏角超过该参考值时，则说明此时绝缘子偏角较大，电力电网处于危险状态，此时，由主控制器输出预警信息。主控制器可以将预警信息发送至信号灯和/或蜂鸣器，由信号灯和/或蜂鸣器产生预警信号进行报警。预警信号，可以是声音、光线或者声光结合。主控制器还可以将预警信息发送至显示器，由显示器进行预警信息的显示。主控制器可以将预警信息发送至终端，该终端可以是手机、平板等移动终端，也可以是上位机。当参考值为多个时，可以将多个参考值两两组合构成多个参考区间，主控制器再根据计算结果所处区间的不同输出不同的预警信号。例如当绝缘子偏角的计算结果大于最大的参考值时，输出紧急的预警信号；当绝缘子偏角的计算结果在最小参考值和次小参考值之间时，输出持续关注的预警信号。总之，本实施例对主控制器输出预警信息的方式和预警信息的具体内容不作限制。
上述实施例中，在计算得到绝缘子偏角后，当绝缘子偏角超过预设参考值时，输出预警信息，便于工作人员根据预警信息进行处理，有利于提前部署应对措施，降低事故影响。
在一个实施例中，一种绝缘子风偏角测量方法，应用于复合绝缘子风偏角的测量，该方法的具体过程如下：
已知复合绝缘子芯棒的应力σ和应力ε的关系为：
σ＝e*ε(1)
根据复合绝缘子中传感光纤的散射光频率v和频移量δv与复合绝缘子芯棒应变ε的关系，得到复合绝缘子芯棒应变的表达式为：
式中kε为光纤应变比例系数。
复合绝缘子芯棒为圆柱体，那么对于芯棒中心轴的截面惯性矩i为：
式(3)中，d为绝缘子芯棒的直径。
复合绝缘子的芯棒看作刚体杆结构，高压端受到一个拉力g，当复合绝缘子与竖直方向的偏角为θ时，该拉力g垂直于芯棒对称轴的分力为gsinθ，设l为绝缘子高压端与绝缘子顶部连接端之间的距离，即可得到l处垂直于芯棒对称轴的分力的弯矩m的表达式为：
m＝glsinθ(4)
根据正应力公式，可纯弯曲时，截面某点正应力与弯矩和惯性矩的关系为：
式(5)中，x为该点与截面中心的距离，以传感光纤置于绝缘子芯棒表面的情况为例，此时：
x＝d/2(6)
根据惯性矩表达式和弯矩表达式，分析绝缘子芯棒的应力与截面惯性矩的关系，结合式(3)-(6)，应力大σ的表达式为：
将式(2)和式(7)代入式(1)，即可得到复合绝缘子风偏角的计算公式，该公式为：
获取对传感光纤采集得到的散射光信号后，对散射光信号进行分析处理，得到复合绝缘子的入射光频率数据和散射光频率数据，并根据入射光频率数据和散射光频率数据得到频移量数据，将散射光频率数据和频移量数据代入式(8)，即可得到复合绝缘子的风偏角数据。
应该理解的是，虽然上述实施例涉及的各流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，上述实施例涉及的各流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，请参考图5，提供了一种绝缘子偏角测量装置，包括信号获取模块100、信号分析模块200和偏角计算模块700。其中，信号获取模块100，用于获取对传感光纤采集得到的散射光信号；信号分析模块200，用于对散射光信号进行分析处理，得到入射光频率数据和散射光频率数据；偏角计算模块700，用于将入射光频率数据和散射光频率数据代入绝缘子偏角计算公式，计算得到绝缘子偏角。
在一个实施例中，请参考图6，提供了另一种绝缘子偏角测量装置，还包括应变表达式构建模块400、应力表达式构建模块500和偏角公式构建模块600。其中，应变表达式构建模块400，用于分析所绝缘子芯棒的应变与传感光纤的入射光频率、散射光频率以及应变比例系数的关系，得到绝缘子芯棒的应变的表达式；应力表达式构建模块500，用于分析绝缘子芯棒的应力与绝缘子偏角以及绝缘子芯棒的结构形状的关系，得到绝缘子芯棒的应力的表达式；偏角公式构建模块600，用于根据绝缘子芯棒的应力表达式和应变表达式，分析绝缘子芯棒的应力应变的关系，得到绝缘子偏角的计算公式。
在一个实施例中，请继续参考图6，绝缘子偏角测量装置还包括应变比例系数计算模块300，用于：根据不同应变下传感光纤的入射光频率数据和散射光频率数据，计算传感光纤的应变比例系数。
在一个实施例中，应变表达式构建模块400具体用于：根据传感光纤的入射光频率和散射光频率，计算得到传感光纤的散射光频移量；根据传感光纤的散射光频率、散射光频移量以及应变比例系数，得到绝缘子芯棒的应变的表达式。
在一个实施例中，请继续参考图6，绝缘子偏角测量装置还包括结果输出模块800，用于输出绝缘子偏角的计算结果。
在一个实施例中，请继续参考图6，结果输出模块800，还用于当绝缘子偏角超过预设参考值时，输出预警信息。
关于绝缘子偏角测量装置的具体限定可以参见上文中对于绝缘子偏角测量方法的限定，在此不再赘述。上述绝缘子偏角测量装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，请参考图7，提供了一种绝缘子偏角测量系统，包括激光光源10、耦合器20、传感光纤30、光探测器40、主控制器50。其中，激光光源通过耦合器连接传感光纤，用于提供测量光信号；传感光纤置于绝缘子芯棒内，光探测器通过耦合器连接传感光纤，用于采集传感光纤的散射光信号；主控制器连接光探测器，用于根据上述任意一项实施例所述的方法进行绝缘子偏角测量。
具体的，激光光源包括可调谐光源，由激光光源出射的测量光信号通过耦合器后到达传感光纤，经过传感光纤的传输后，到达绝缘子芯棒。传感光纤末端发生散射，散射光沿传感光纤传输经过耦合器到达光探测器。光探测器采集传感光纤的散射光信号后，将信号转化成电信号，并发送至主控制器，主控制器对该信号进行处理，得到入射光频率数据和散射光频率数据。将该入射光频率数据和散射光频率数据代入绝缘子偏角计算公式，即可计算得到绝缘子偏角。进一步的，可以在激光光源与耦合器之间增加隔离器，以避免散射光对激光器造成损伤。
进一步的，传感光纤包括第一传感光纤和第二传感光纤，其中第一传感光纤内置于测量主站中的参考绝缘子芯棒，散射后形成参考散射光，由于参考绝缘子芯棒置于测量主站，因此参考散射光的频率等同于入射光频率；第二传感光纤内置于电网系统中待测量的绝缘子芯棒中，散射后形成测量散射光，测量散射光的频率即为散射光频率。此时，光探测器探测到的散射光信号，即为参考散射光与测量散射光的干涉光信号。对该干涉信号进行处理，即可得到入射光频率数据和散射光频率数据。将该入射光频率数据和散射光频率数据代入绝缘子偏角计算公式，即可计算得到绝缘子偏角。
上述绝缘子偏角测量系统，无需任何有源器件暴露于恶劣环境中，只需在绝缘子芯棒内部植入传感光纤，便可以完成绝缘子偏角的测量，不易受到外部干扰的影响，可靠性高。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上该实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
1.一种绝缘子偏角测量方法，所述方法包括：
获取对传感光纤采集得到的散射光信号；所述传感光纤置于绝缘子芯棒内；
对所述散射光信号进行分析处理，得到入射光频率数据和散射光频率数据；
将所述入射光频率数据和所述散射光频率数据代入绝缘子偏角计算公式，计算得到绝缘子偏角；所述绝缘子偏角计算公式根据所述绝缘子芯棒的应力应变关系推导得出，表征入射光频率、散射光频率和绝缘子偏角的对应关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述入射光频率数据和所述散射光频率数据代入绝缘子偏角计算公式，计算得到绝缘子偏角之前，还包括：
分析所述绝缘子芯棒的应变与所述传感光纤的入射光频率、散射光频率以及应变比例系数的关系，得到所述绝缘子芯棒的应变的表达式；
分析所述绝缘子芯棒的应力与绝缘子偏角以及所述绝缘子芯棒的结构形状的关系，得到所述绝缘子芯棒的应力的表达式；
根据所述绝缘子芯棒的应力表达式和应变表达式，分析所述绝缘子芯棒的应力应变的关系，得到所述绝缘子偏角的计算公式。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分析所述绝缘子芯棒的应变与所述传感光纤的入射光频率、散射光频率以及应变比例系数的关系，得到所述绝缘子芯棒的应变的表达式之前，还包括：
根据不同应变下传感光纤的入射光频率数据和散射光频率数据，计算所述传感光纤的应变比例系数。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分析所述绝缘子芯棒的应变与所述传感光纤的入射光频率、散射光频率以及应变比例系数的关系，得到所述绝缘子芯棒的应变的表达式，包括：
根据所述传感光纤的入射光频率和散射光频率，计算得到所述传感光纤的散射光频移量；
根据所述传感光纤的散射光频率、散射光频移量以及应变比例系数，得到所述绝缘子芯棒的应变的表达式。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述绝缘子芯棒为圆柱体，得到所述绝缘子芯棒的应力的表达式为：
式中，g为绝缘子高压端受到的拉力，l为绝缘子高压端与绝缘子顶部连接端之间的距离，θ为所述绝缘子与竖直方向的偏角，d为所述绝缘子芯棒的直径。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述绝缘子偏角的计算公式为：
式中，e为所述绝缘子芯棒的弹性模量，δv为所述入射光频率和所述散射光频率的差值，kε为所述传感光纤的应变比例系数。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的方法，其特征在于，所述计算得到绝缘子偏角之后，还包括：
输出所述绝缘子偏角的计算结果。
8.根据权利要求1至6任意一项所述的方法，其特征在于，所述计算得到绝缘子偏角之后，包括：
当所述绝缘子偏角超过预设参考值时，输出预警信息。
9.一种绝缘子偏角测量装置，其特征在于，包括：
信号获取模块，用于获取对传感光纤采集得到的散射光信号；
信号分析模块，用于对所述散射光信号进行分析处理，得到入射光频率数据和散射光频率数据；
偏角计算模块，用于将所述入射光频率数据和所述散射光频率数据代入绝缘子偏角计算公式，计算得到绝缘子偏角。
10.一种绝缘子偏角测量系统，其特征在于，包括激光光源、传感光纤、耦合器、光探测器、主控制器；
所述激光光源通过所述耦合器连接所述传感光纤，用于提供测量光信号；所述传感光纤置于绝缘子芯棒内，所述光探测器通过所述耦合器连接所述传感光纤，用于采集所述传感光纤的散射光信号；所述主控制器连接所述光探测器，用于根据权利要求1至8任意一项所述的方法进行绝缘子偏角测量。
技术总结