專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于分布式光纖傳感器的架空線(xiàn)路安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種架空線(xiàn)路的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具體講涉及一種基于分布式光纖傳感器的架空線(xiàn)路的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
背景技術(shù)：
電力行業(yè)中廣泛運(yùn)用的架空線(xiàn)一般采用光纖復(fù)合導(dǎo)線(xiàn)(OPPC)和光纖復(fù)合接地線(xiàn)(0PGW)，但是因?yàn)樽匀粸?zāi)害造成架空線(xiàn)受損的事件(冰雪災(zāi)害、事故、地質(zhì)變化等)屢有發(fā)生，對(duì)電力通信網(wǎng)和電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。例如2008年初，我國(guó)華中、華東、南方等區(qū)域遭遇了罕見(jiàn)的持續(xù)低溫、雨雪和冰凍極端天氣，部分地區(qū)電力設(shè)施受災(zāi)損壞極其嚴(yán)重，由于地線(xiàn)中無(wú)電流通過(guò)，覆冰程度較重導(dǎo)致桿塔及地線(xiàn)、架空線(xiàn)中部分發(fā)生斷線(xiàn)、地線(xiàn)支架垮塌或變形。因此建立一種架空線(xiàn)線(xiàn)路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯得尤為重要，但是目前對(duì)架空線(xiàn)路的監(jiān)測(cè)方法主要依靠人工巡檢和直升機(jī)對(duì)路監(jiān)測(cè)。人工巡檢存在如下弊端:①高壓和超高壓輸電線(xiàn)路分布區(qū)域廣闊，穿越地區(qū)地形復(fù)雜、環(huán)境惡劣，使得巡檢工作非常辛苦和困難存在安全風(fēng)險(xiǎn)、管理成本高、檢測(cè)周期長(zhǎng)和效率低下獲取信息量有限難以滿(mǎn)足社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電力供應(yīng)質(zhì)量的要求。在惡劣氣象環(huán)境下，直升機(jī)對(duì)路監(jiān)測(cè)同樣可能威脅巡檢人員安全。國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)通信調(diào)度部門(mén)也通過(guò)監(jiān)測(cè)光纜傳輸特性來(lái)掌握光纜線(xiàn)路的運(yùn)行狀況，例如用0TDR、光功率計(jì)等設(shè)備對(duì)光纜線(xiàn)路進(jìn)行衰耗特性測(cè)試或故障點(diǎn)定位，但是這種監(jiān)測(cè)方法缺乏對(duì)光纜運(yùn)行的機(jī)械特性的有效監(jiān)測(cè)。大量維護(hù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，由于自然環(huán)境原因引起光纜機(jī)械特性變化，導(dǎo)致外力破壞引起的架空線(xiàn)光纜事故占有很高比重。因此，為解決上述問(wèn)題本實(shí)用新型提供了一種利用光纜監(jiān)測(cè)技術(shù)建立的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)架空線(xiàn)路進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)掌握架空線(xiàn)的應(yīng)力狀況，了解重點(diǎn)線(xiàn)路的覆冰厚度、覆冰密度、導(dǎo)線(xiàn)表面溫度和張力、桿塔變形等信息，從而可以采取應(yīng)急手段避免或減輕災(zāi)害的影響。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型提供了 一種基于分布式光纖傳感器的架空線(xiàn)路的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括通過(guò)電力通信網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與中央監(jiān)測(cè)信息處理平臺(tái)相連的架空線(xiàn)溫度傳感裝置和架空線(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，架空線(xiàn)應(yīng)力傳感裝置通過(guò)電力通信網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與所述中央監(jiān)測(cè)信息處理平臺(tái)相連；所述無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)為GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)選的，所述架空線(xiàn)應(yīng)力傳感裝置包括光發(fā)射模塊和光接收模塊；所述光發(fā)射模塊與光纖耦合器的輸入端相連；所述光接收模塊的輸入端通過(guò)光濾波器與所述光纖耦合器的輸出端相連，所述光接收模塊的輸出端與微處理器相連；優(yōu)選的，所述光濾波器為法布里珀羅腔或馬赫曾得爾干涉儀；優(yōu)選的，所述架空線(xiàn)應(yīng)力傳感裝置的光發(fā)射模塊數(shù)目為二；所述一個(gè)光發(fā)射模塊依次通過(guò)光隔離器、電光調(diào)制器和光放大器與所述光纖耦合器輸入端相連；所述另一個(gè)光發(fā)射模塊直接與所述光纖耦合器輸入端相連；優(yōu)選的，所述架空線(xiàn)溫度傳感裝置包括光發(fā)射模塊、光接收模塊、光纖拉曼測(cè)溫模塊和數(shù)據(jù)采集處理模塊；所述光纖拉曼測(cè)溫模塊的輸入端分別與所述光發(fā)射模塊和測(cè)溫光纜相連；所述光纖拉曼測(cè)溫模塊的輸出端與所述光接收模塊相連；所述數(shù)據(jù)采集處理模塊連接于所述光發(fā)射模塊和所述光接收模塊之間；優(yōu)選的，所述架空線(xiàn)溫度傳感裝置的光發(fā)射模塊的光發(fā)生器為連接于光纖放大器和脈沖驅(qū)動(dòng)器之間的半導(dǎo)體激光器；所述光纖拉曼測(cè)溫模塊的光纖拉曼耦合器的兩條輸出支線(xiàn)分別與光纖拉曼濾波器相連；所述光接收模塊的光電探測(cè)器的輸入端和輸出端分別與所述光纖拉曼濾波器和雙路放大器相連，所述雙路放大器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D1和模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D2相連；優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集處理模塊包括數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)采集單元；所述數(shù)據(jù)處理單元的處理器為計(jì)算機(jī)、DSP微處理器或PC104主板；優(yōu)選的，所述架空線(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置安裝在架空線(xiàn)路鐵塔上；所述架空線(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置的微主控模塊連接于通信模塊和電源模塊之間；所述微主控模塊包括溫度測(cè)量單元、氣壓監(jiān)測(cè)量單元、風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量單元、雨量測(cè)量單元和日照測(cè)量單元；所述電源模塊包括太陽(yáng)能電池和硅能電池；優(yōu)選的，所述中央監(jiān)測(cè)信息處理平臺(tái)包括數(shù)據(jù)綜合管理模塊、系統(tǒng)管理模塊、通信模塊、顯示模塊和聯(lián)動(dòng)控制平臺(tái)；所述數(shù)據(jù)綜合管理模塊將通過(guò)電力通信網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)獲得的數(shù)據(jù)信息分析處理后通過(guò)所述通信模塊傳遞到智能電網(wǎng)中央綜合監(jiān)測(cè)信息處理平臺(tái)。本實(shí)用新型的有益效果是:1、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，架空線(xiàn)應(yīng)力傳感裝置、架空線(xiàn)溫度傳感裝置、架空線(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置和中央監(jiān)測(cè)信息處理平臺(tái)之間相互獨(dú)立，但是可以通過(guò)網(wǎng)口、串口、相關(guān)通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)智能數(shù)據(jù)傳輸和處理，使得智能電網(wǎng)對(duì)架空線(xiàn)進(jìn)行全方位安全監(jiān)測(cè)；2、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，架空線(xiàn)應(yīng)力傳感裝置基于分布式光纖布里淵時(shí)域光時(shí)域反射(BOTDR)傳感原理，確保實(shí)現(xiàn)對(duì)整條架空輸電線(xiàn)路的應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)分布式監(jiān)測(cè)；3、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，架空線(xiàn)應(yīng)力傳感裝置對(duì)導(dǎo)線(xiàn)的負(fù)載狀況進(jìn)行分析，可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)增容；4、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，架空線(xiàn)溫度傳感裝置基于分布式光纖拉曼測(cè)溫(ROTDR)傳感原理，確保實(shí)現(xiàn)對(duì)整條架空輸電線(xiàn)路的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)分布式監(jiān)測(cè)；5、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，架空線(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)架空線(xiàn)路周?chē)娘L(fēng)速、風(fēng)向、日照和濕度進(jìn)行大致的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，為輸電線(xiàn)路的狀態(tài)判斷提供環(huán)境數(shù)據(jù)依據(jù)；6、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，中央監(jiān)測(cè)信息處理平臺(tái)，對(duì)通過(guò)光纖傳感裝置獲取的溫度應(yīng)變信息、環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置獲取的環(huán)境信息進(jìn)行綜合分析處理，并且能夠在各部分監(jiān)測(cè)對(duì)象出現(xiàn)異常情況時(shí)，通過(guò)聯(lián)動(dòng)控制平臺(tái)來(lái)控制相應(yīng)的聯(lián)動(dòng)設(shè)備采取措施保障電網(wǎng)正常工作；7、本實(shí)用新型技術(shù)方案中，采用光纖產(chǎn)品替代電子產(chǎn)品，減少污染，有利于環(huán)境保護(hù)；[0021]8、本實(shí)用新型提供的一種基于分布式光纖傳感器的架空線(xiàn)路的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠降低人工巡檢的勞動(dòng)強(qiáng)度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)人工難以巡檢到的事故隱患，從而提高線(xiàn)路巡檢效率，減少輸電線(xiàn)故障造成的區(qū)域性停電事故；9、本實(shí)用新型提供的一種基于分布式光纖傳感器的架空線(xiàn)路的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使得電網(wǎng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)更精細(xì)化和智能化的運(yùn)行和管理，擴(kuò)大操作人員的決策范圍；10、本實(shí)用新型提供的一種基于分布式光纖傳感器的架空線(xiàn)路的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以擴(kuò)大堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1:一種基于分布式光纖傳感器的架空線(xiàn)路安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖；圖2: —種基于分布式光纖傳感器的架空線(xiàn)路安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；圖3:架空線(xiàn)應(yīng)力傳感裝置結(jié)構(gòu)圖；圖4:架空線(xiàn)溫度傳感裝置整體結(jié)構(gòu)圖；圖5:架空線(xiàn)溫度傳感裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；圖6:架空線(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖；圖7:中央監(jiān)測(cè)信息處理平臺(tái)結(jié)構(gòu)具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖,對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。圖1和圖2示出了一種基于分布式光纖傳感器的架空線(xiàn)路安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，其中所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括架空線(xiàn)溫度傳感裝置、架空線(xiàn)應(yīng)力傳感裝置、架空線(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置和中央監(jiān)測(cè)信息處理平臺(tái)；所述架空線(xiàn)溫度傳感裝置、所述架空線(xiàn)應(yīng)力傳感裝置、所述架空線(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)電力通信網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與所述中央監(jiān)測(cè)信息處理平臺(tái)相連。圖3示出了架空線(xiàn)應(yīng)力傳感裝置結(jié)構(gòu)圖，所述架空線(xiàn)應(yīng)力傳感裝置包括光發(fā)射模塊1、光發(fā)射模塊2和光接收模塊；所述光接收模塊的輸入端通過(guò)光濾波器與所述光纖耦合器的輸出端相連，所述光接收模塊的輸出端與微處理器相連；光發(fā)射模塊I依次通過(guò)光隔離器、電光調(diào)制器和光放大器與所述光纖耦合器輸入端相連；光發(fā)射模塊2直接與所述光纖耦合器輸入端相連；所述光濾波器為法布里珀羅腔或馬赫曾得爾干涉儀；所述架空線(xiàn)應(yīng)力傳感裝置基于布里淵散射光纖傳感技術(shù)(Brillouin OpticalTime Domain Reflectometer, B0TDR)。光發(fā)射模塊I和光發(fā)射模塊2連接于同一根被測(cè)光纖的兩端。光發(fā)射模塊I發(fā)射的頻率為v2的光經(jīng)過(guò)電光調(diào)制器調(diào)制為泵浦光；光發(fā)射模塊2發(fā)出頻率為Vl的連續(xù)探測(cè)光，并且Vl大于v2。探測(cè)光和泵浦光在傳感光纖中產(chǎn)生布里淵散射，當(dāng)探測(cè)光和泵浦光的頻率差與光纖的布里淵頻率相同時(shí)，探測(cè)光和泵浦光的光束在光纖內(nèi)部發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用并產(chǎn)生聲子，將布里淵信號(hào)放大后經(jīng)光時(shí)域反射型設(shè)備檢測(cè)定位，通過(guò)掃描探測(cè)光和泵浦光的頻率差繪出布里淵頻譜，擬合該頻譜獲得應(yīng)變信息；所述架空線(xiàn)應(yīng)力傳感裝置技術(shù)參數(shù)為:[0037]
權(quán)利要求1.一種基于分布式光纖傳感器的架空線(xiàn)路的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括通過(guò)電力通信網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與中央監(jiān)測(cè)信息處理平臺(tái)相連的架空線(xiàn)溫度傳感裝置和架空線(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，架空線(xiàn)應(yīng)力傳感裝置通過(guò)電力通信網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與所述中央監(jiān)測(cè)信息處理平臺(tái)相連；所述無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)為GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于分布式光纖傳感器的架空線(xiàn)路的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述架空線(xiàn)應(yīng)力傳感裝置包括光發(fā)射模塊和光接收模塊；所述光發(fā)射模塊與光纖率禹合器的輸入端相連；所述光接收模塊的輸入端通過(guò)光濾波器與所述光纖稱(chēng)合器的輸出端相連，所述光接收模塊的輸出端與微處理器相連。
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于分布式光纖傳感器的架空線(xiàn)路的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光濾波器為法布里珀羅腔或馬赫曾得爾干涉儀。
4.如權(quán)利要求2所述的一種基于分布式光纖傳感器的架空線(xiàn)路的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述架空線(xiàn)應(yīng)力傳感裝置的光發(fā)射模塊數(shù)目為二 ；所述一個(gè)光發(fā)射模塊依次通過(guò)光隔離器、電光調(diào)制器和光放大器與所述光纖耦合器的輸入端相連；所述另一個(gè)光發(fā)射模塊直接與所述光纖耦合器的輸入端相連。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于分布式光纖傳感器的架空線(xiàn)路的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述架空線(xiàn)溫度傳感裝置包括光發(fā)射模塊、光接收模塊、光纖拉曼測(cè)溫模塊和數(shù)據(jù)采集處理模塊；所述光纖拉曼測(cè)溫模塊的輸入端分別與所述光發(fā)射模塊和測(cè)溫光纜相連；所述光纖拉曼測(cè)溫模塊的輸出端與所述光接收模塊相連；所述數(shù)據(jù)采集處理模塊連接于所述光發(fā)射模塊和所述光接收模塊之間。
6.如權(quán)利要求5所述的一種基于分布式光纖傳感器的架空線(xiàn)路的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng),其特征在于，所述架空線(xiàn)溫度傳感裝置的光發(fā)射模塊的光發(fā)生器為連接于光纖放大器和脈沖驅(qū)動(dòng)器之間的半導(dǎo)體激光器；所述光纖拉曼測(cè)溫模塊的光纖拉曼耦合器的兩條輸出支線(xiàn)分別與光纖拉曼濾波器相連；所述架空線(xiàn)溫度傳感裝置的光接收模塊的光電探測(cè)器的輸入端和輸出端分別與所述光纖拉曼濾波器和雙路放大器相連，所述雙路放大器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D1和模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D2相連。
7.如權(quán)利要求5所述的一種基于分布式光纖傳感器的架空線(xiàn)路的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng),其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集處理模塊包括數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)采集單元；所述數(shù)據(jù)處理單元的處理器為計(jì)算機(jī)、DSP微處理器或PC104主板。
8.如權(quán)利要求1所述的一種基于分布式光纖傳感器的架空線(xiàn)路的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述架空線(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置安裝在架空線(xiàn)路鐵塔上；所述架空線(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置的微主控模塊連接于通信模塊和電源模塊之間；所述微主控模塊包括溫度測(cè)量單元、氣壓監(jiān)測(cè)量單元、風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量單元、雨量測(cè)量單元和日照測(cè)量單元；所述電源模塊包括太陽(yáng)能電池和硅能電池。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供的一種OPPC架空輸電線(xiàn)路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括通過(guò)電力通信網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與中央監(jiān)測(cè)信息處理平臺(tái)相連的架空線(xiàn)溫度傳感裝置和架空線(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置，架空線(xiàn)應(yīng)力傳感裝置通過(guò)電力通信網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與所述中央監(jiān)測(cè)信息處理平臺(tái)相連，所述無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)為GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的一種OPPC架空輸電線(xiàn)路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠提高線(xiàn)路巡檢效率，減少輸電線(xiàn)故障造成的區(qū)域性停電事故，便于電網(wǎng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)更精細(xì)化和智能化的運(yùn)行和管理，擴(kuò)大操作人員的決策范圍，并可以擴(kuò)大堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01K11/32GK203163769SQ20132001883
公開(kāi)日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月15日
發(fā)明者雷煜卿, 陳希, 汪洋, 黃畢堯, 高強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司