專利名稱：一種Oppc光纜應(yīng)力和載流量測量計算系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力輸送領(lǐng)域，尤其是涉及一種既能實時監(jiān)測導線芯三維應(yīng)力、又能計算電纜載流量的電纜應(yīng)力和載流量測量計算系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
以往，電力系統(tǒng)普遍使用光纖復合架空地線(OPGW)、全介質(zhì)自承式光纜(ADSS)作為通信解決方案。隨著電力通信網(wǎng)絡(luò)的逐步延伸，有時0PGW、ADSS光纜不能完全適用，OPPC光纜是一種沿電力線路架設(shè)的光纜，它利用電網(wǎng)系統(tǒng)原有的線路桿塔資源架設(shè)電力特種光纜，即將傳統(tǒng)輸電導線中的一根或多根鋼絲替換為不銹鋼管光單元，使不銹鋼管光單元與(鋁包)鋼線絞合成為中心加強芯，外層絞合鋁(合金)線成為導電基體，實現(xiàn)通電和通信的雙重功能，不需要另外架設(shè)通信線路就可以解決這類電網(wǎng)的自動化、調(diào)度、通信、保護等問題。OPPC在運行的過程中部會受各種應(yīng)力的影響，從而引起光纖光纜的應(yīng)變量的變化。比如架設(shè)時鐵塔的跨距，線纜弧垂度的影響，營運時受風力、覆冰的影響等等。應(yīng)變量的大小將影響光纖的正常工作。應(yīng)變量過大時，光纖的衰減將增大，影響通信的質(zhì)量，嚴重時會造成斷纖事故。因此，如何能有效監(jiān)控OPPC的運行安全，特別是其力學性能，變得非常重要。但是目前沒有一種非常有效的手段在線監(jiān)測OPPC的應(yīng)力應(yīng)變狀況，對可能存在的惡劣天氣如冰雪災害，無法在線監(jiān)測OPPC的受力狀況，影響輸電和通信線路的安全運行。電纜是發(fā)電廠、變電站的重要組成部分。由于電纜分布廣，又易燃燒，近兩年來電纜火災事故頻頻發(fā)生。由于電纜一般布置于地下或是豎井中，特別是在狹窄的電纜夾層和具有輻射危害的區(qū)域，潛在的缺陷和老化不易被人們發(fā)現(xiàn)，隨著時間的推移，電纜過熱或短路極易造成火災。但是，常規(guī)電纜火災消防報警系統(tǒng)通常局限于點的監(jiān)測和事故后報警，缺乏有效的實時在線監(jiān)測及預警功能，效果不理想。光纖測溫技術(shù)可以為電纜火災預警系統(tǒng)實現(xiàn)從點的檢測向線、面、空間監(jiān)測的發(fā)展，并能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的預警系統(tǒng)。光纖測溫系統(tǒng)工作原理光纖光柵是利用光敏特性，通過光波的變化反應(yīng)溫度變化的。如圖I所示，光纖光柵測溫系統(tǒng)開始工作時，首先由控制信號觸發(fā)寬帶激光光源，發(fā)出一個寬帶光譜，光信號傳送到各個光纖光柵溫度傳感器上，各個傳感器反射回具有自身特性的窄帶光譜。各反射的窄帶光譜再由傳導光纖送回光纖探測部分，再經(jīng)解調(diào)系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)換，放大以及A/D轉(zhuǎn)換電路處理后，送到計算機處理數(shù)據(jù)，進而得出被檢測設(shè)備的溫度情況。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型是針對復合材料合成導線存在的安全隱患，提供一種既能實時監(jiān)測導線芯三維應(yīng)力、又能計算電纜載流量的電纜應(yīng)力和載流量測量計算系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以有效監(jiān)控OPPC的運行安全，對可能存在的惡劣天氣如冰雪災害，有效在線監(jiān)測OPPC的受力狀況，保證輸電和通信線路的安全運行，還提供基于分布式光纖測溫的電纜載流量計算及預警系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術(shù)方案一種Oppc光纜應(yīng)力和載流量測量計算系統(tǒng)，包括應(yīng)力測量子系統(tǒng)和載流量測量子系統(tǒng)，其特征在于，所述應(yīng)力測量子系統(tǒng)包括基于布里淵散射的分布式光纖系統(tǒng)、監(jiān)控計算機、傳導光纖及其接頭盒和oppc光纜組成，所述監(jiān)控計算機連接所述分布式光纖系統(tǒng)，所述分布式光纖系統(tǒng)連接傳導光纖及其接頭盒，傳導光纖及其接頭盒連接OPPC光纜；所述載流量測量子系統(tǒng)包括若干個埋入電纜接頭內(nèi)部的光纖溫度傳感器陣列，光纖溫度傳感器陣列通過傳輸光纖與溫度在線監(jiān)測儀相連，溫度在線監(jiān)測儀與具有顯示屏的上位機連接，上位機通過通信接口將溫度數(shù)據(jù)傳至集中監(jiān)測中心服務(wù)器，集中監(jiān)測中心服務(wù)器與載流量數(shù)據(jù)處理模塊和溫度預警模塊相連接；所述溫度在線監(jiān)測儀配置有USB外掛存儲器接口和標準RS232及以太網(wǎng)計算機通信接口。本實用新型的有益效果是用基于布里淵散射的分布式光纖系統(tǒng)定期對線路進行檢測可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變過大或異常的點和區(qū)域，有效地防范事故的發(fā)生，從而對可能存在 的惡劣天氣如冰雪災害對光纖復合相線造成的損害進行預警，保證輸電和通信線路的安全運行此外,本系統(tǒng)在傳統(tǒng)溫度傳感器的基礎(chǔ)上,利用光纖光柵傳感器來監(jiān)測電力電纜接頭的溫度，克服了目前電纜接頭溫度監(jiān)測難的問題。運用溫度預測技術(shù)及早對可能出現(xiàn)溫度過高的電纜異常接頭給出報警提示，從而實現(xiàn)對故障的預警功能，也便于維護人員提前采取措施。系統(tǒng)多點溫度實時在線監(jiān)測，用光纖光柵感知溫度信息，本質(zhì)安全，絕緣性能強；溫度信息通過光信號傳輸，不受電磁干擾，防潮濕；接觸式測溫，精確度高，響應(yīng)快，定位準確；光纖傳輸溫度信號，傳輸距離長，損耗極??；系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，容易擴展。另外，監(jiān)測系統(tǒng)記錄保存的電纜接頭運行溫度的歷史信息，對電纜工作狀態(tài)分析和生命周期分析也具有重要的參考價值。

圖I是本實用新型的應(yīng)力測量子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型的載流量測量子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中I-傳導光纖及其接頭盒，2-0PPC光纜，3-電纜接頭，4_光纖溫度傳感器陣列，5-傳輸光纖，6-溫度在線監(jiān)測儀，7-上位機，8-集中監(jiān)測中心服務(wù)器，9-載流量數(shù)據(jù)處理模塊，10-溫度預警模塊。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明。本實用新型的應(yīng)力測量子系統(tǒng)由監(jiān)控計算機、B0TDR(基于布里淵散射的分布式光纖系統(tǒng))、傳導光纖及其接頭盒I和OPPC光纜2組成，各組成部分依次連接。本實用新型的的應(yīng)力測量子系統(tǒng)的工作原理是BOTDR發(fā)射一定頻率的脈沖光，該脈沖光自光纖的一端入射，入射的脈沖光與光纖中的聲學聲子發(fā)生相互作用后產(chǎn)生布里淵散射，其中的背向布里淵散射光沿光纖原路返回到脈沖光的入射端，進入BOTDR的受光部和信號處理單元，經(jīng)過一系列復雜的信號處理可以得到光纖沿線的布里淵背散光的功率分布，發(fā)生散射的位置脈沖光的入射端，即至BOTDR的距離可以通過計算得到。之后按照上述的方法按一定間隔改變?nèi)肷涔獾念l率反復測量，就可以獲得光纖上每個采樣點的布里淵散射光的頻譜圖，如果光纖受到軸向拉伸，拉伸段光纖的布里淵頻移就要發(fā)生改變，通過頻移的變化量與光纖的應(yīng)變之間的線性關(guān)系就可以得到應(yīng)變量。當OPPC光纜2受到施加張力時，其纜體應(yīng)變量、纜內(nèi)光纖應(yīng)變量、纜內(nèi)光纖衰減變化量稱為應(yīng)力應(yīng)變特性。光纖布里淵散射傳感技術(shù)利用了光纖中布里淵散射光的頻移變化量與光纖所受的軸向應(yīng)變之間對應(yīng)的線性關(guān)系，只要探測光纖中布里淵散射光的頻移，就可以得應(yīng)變在此區(qū)段上的數(shù)據(jù)，并用這種曲線來反映光纖應(yīng)力應(yīng)變特性，在監(jiān)控計算機上顯示出來。由于電纜隧道中的電纜接頭分布范圍大，長距離傳輸時，數(shù)量多，因此，利用光纖光柵的波分復用技術(shù)，實現(xiàn)多點的分布實時測量。為達到溫度的實時監(jiān)測目的，要將一系列傳感器預先埋入接頭內(nèi)部，以對接頭溫度進行監(jiān)測。如圖2所示，本實用新型的載流量測量子系統(tǒng)，它包括若干個埋入電纜接頭3內(nèi)部的光纖溫度傳感器陣列4，每個光纖溫度傳感器 陳列4為分布式光纖測溫傳感器。光纖溫度傳感器陣列4通過傳輸光纖5 (光纜)與溫度在線監(jiān)測儀6相連，溫度在線監(jiān)測儀6為光纖溫度傳感器陣列4提供輸入光源并對光纖光柵傳感器輸出的光信號進行解析，溫度在線監(jiān)測儀6與具有顯示屏的上位機7連接，上位機7通過通信接口將溫度數(shù)據(jù)傳至集中監(jiān)測中心服務(wù)器8，集中監(jiān)測中心服務(wù)器8與載流量數(shù)據(jù)處理模塊9和溫度預警模塊10相連接。所述溫度在線監(jiān)測儀6內(nèi)嵌功能強大的嵌入式計算機，配置有USB外掛存儲器接口和標準RS232及以太網(wǎng)計算機通信接口，可以通過上位機液晶屏直觀顯示所有被測量的數(shù)值以方便操作人員讀取，也可通過標準通信接口將溫度測量值傳送給集中監(jiān)測中心服務(wù)器8。光纖光柵傳感器實時采集多個接頭的溫度數(shù)據(jù)，溫度數(shù)據(jù)通過通信接口最后傳至集中監(jiān)測中心服務(wù)器8，經(jīng)過后臺處理后實時顯示、打印、記錄各接頭溫度值。通過分析實時數(shù)據(jù)可判斷系統(tǒng)當前運行狀態(tài)。并將收集好的數(shù)據(jù)通過載流量數(shù)據(jù)處理模塊9和溫度預警模塊10分別進行計算，對整個電纜的溫度進行監(jiān)測與預警工作。溫度預警模塊10利用監(jiān)測的歷史數(shù)據(jù)，預測未來電纜接頭溫度的變化，可以及早發(fā)現(xiàn)故障隱患，發(fā)出報警，讓工作人員及時采取相應(yīng)措施，從而有效避免不安全因素的進一步擴大，達到故障預警的目的。而選用適當?shù)念A測方法能夠正確反應(yīng)溫度趨勢的變化。載流量數(shù)據(jù)處理模塊9通過分析集中監(jiān)測中心服務(wù)器8傳輸來的數(shù)據(jù)來進行載流量預測計算。
權(quán)利要求1.一種Oppc光纜應(yīng)力和載流量測量計算系統(tǒng)，包括應(yīng)力測量子系統(tǒng)和載流量測量子系統(tǒng)，其特征在于，所述應(yīng)力測量子系統(tǒng)包括基于布里淵散射的分布式光纖系統(tǒng)、監(jiān)控計算機、傳導光纖及其接頭盒和oppc光纜組成，所述監(jiān)控計算機連接所述分布式光纖系統(tǒng)，所述分布式光纖系統(tǒng)連接傳導光纖及其接頭盒，傳導光纖及其接頭盒連接OPPC光纜；所述載流量測量子系統(tǒng)包括若干個埋入電纜接頭內(nèi)部的光纖溫度傳感器陣列，光纖溫度傳感器陣列通過傳輸光纖與溫度在線監(jiān)測儀相連，溫度在線監(jiān)測儀與具有顯示屏的上位機連接，上位機通過通信接口將溫度數(shù)據(jù)傳至集中監(jiān)測中心服務(wù)器，集中監(jiān)測中心服務(wù)器與載流量數(shù)據(jù)處理模塊和溫度預警模塊相連接；所述溫度在線監(jiān)測儀配置有USB外掛存儲器接口和標準RS232及以太網(wǎng)計算機通信接口。
專利摘要本實用新型涉及一種Oppc光纜應(yīng)力和載流量測量計算系統(tǒng)，包括應(yīng)力測量子系統(tǒng)和載流量測量子系統(tǒng)，所述應(yīng)力測量子系統(tǒng)包括基于布里淵散射的分布式光纖系統(tǒng)、監(jiān)控計算機、傳導光纖及其接頭盒和oppc光纜組成；所述載流量測量子系統(tǒng)包括若干個埋入電纜接頭內(nèi)部的光纖溫度傳感器陣列，光纖溫度傳感器陣列通過傳輸光纖與溫度在線監(jiān)測儀相連，溫度在線監(jiān)測儀與具有顯示屏的上位機連接，上位機通過通信接口將溫度數(shù)據(jù)傳至集中監(jiān)測中心服務(wù)器，集中監(jiān)測中心服務(wù)器與載流量數(shù)據(jù)處理模塊和溫度預警模塊相連接。該系統(tǒng)可以實時監(jiān)測電纜的應(yīng)力和載流量。
文檔編號G01K11/32GK202511922SQ20122017446
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:河南科信電纜有限公司