專利名稱：一種基于分布式光纖傳感器的架空線路安全監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種架空線路的安全監(jiān)測系統(tǒng)，具體講涉及一種基于分布式光纖傳感器的架空線路的安全監(jiān)測系統(tǒng)
背景技術：
電力行業(yè)中廣泛運用的架空線一般采用光纖復合導線(OPPC)和光纖復合接地線(0PGW)，但是因為自然災害造成架空線受損的事件(冰雪災害、事故、地質變化等)屢有發(fā)生，對電力通信網和電網的安全運行造成嚴重影響。例如2008年初，我國華中、華東、南方等區(qū)域遭遇了罕見的持續(xù)低溫、雨雪和冰凍極端天氣，部分地區(qū)電力設施受災損壞極其嚴重，由于地線中無電流通過，覆冰程度較重導致桿塔及地線、架空線中部分發(fā)生斷線、地線支架垮塌或變形。因此建立一種架空線線路實時監(jiān)測系統(tǒng)顯得尤為重要，但是目前對架空線路的監(jiān)測方法主要依靠人工巡檢和直升機對路監(jiān)測。人工巡檢存在如下弊端:①高壓和超高壓輸電線路分布區(qū)域廣闊，穿越地區(qū)地形復雜、環(huán)境惡劣，使得巡檢工作非常辛苦和困難存在安全風險、管理成本高、檢測周期長和效率低下獲取信息量有限難以滿足社會和經濟發(fā)展對電力供應質量的要求。在惡劣氣象環(huán)境下，直升機對路監(jiān)測同樣可能威脅巡檢人員安全。國內電力系統(tǒng)通信調度部門也通過監(jiān)測光纜傳輸特性來掌握光纜線路的運行狀況，例如用0TDR、光功率計等設備對光纜線路進行衰耗特性測試或故障點定位，但是這種監(jiān)測方法缺乏對光纜運行的機械特性的有效監(jiān)測。大量維護實踐經驗表明，由于自然環(huán)境原因引起光纜機械特性變化，導致外力破壞引起的架空線光纜事故占有很高比重。因此，為解決上述問題本實用新型提供了一種利用光纜監(jiān)測技術建立的安全監(jiān)測系統(tǒng)對架空線路進行監(jiān)測，實時掌握架空線的應力狀況，了解重點線路的覆冰厚度、覆冰密度、導線表面溫度和張力、桿塔變形等信息，從而可以采取應急手段避免或減輕災害的影響。
發(fā)明內容為了克服現有技術中存在的缺陷，本實用新型提供了 一種基于分布式光纖傳感器的架空線路的安全監(jiān)測系統(tǒng)，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括通過電力通信網絡交換機或無線網絡與中央監(jiān)測信息處理平臺相連的架空線溫度傳感裝置和架空線環(huán)境監(jiān)測裝置，架空線應力傳感裝置通過電力通信網絡交換機或無線網絡與所述中央監(jiān)測信息處理平臺相連；所述無線網絡為GPRS無線網絡。優(yōu)選的，所述架空線應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，所述架空線應力傳感裝置的光發(fā)射模塊數目為二；所述一個光發(fā)射模塊依次通過光隔離器、電光調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，所述架空線溫度傳感裝置包括光發(fā)射模塊、光接收模塊、光纖拉曼測溫模塊和數據采集處理模塊；所述光纖拉曼測溫模塊的輸入端分別與所述光發(fā)射模塊和測溫光纜相連；所述光纖拉曼測溫模塊的輸出端與所述光接收模塊相連；所述數據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動器之間的半導體激光器；所述光纖拉曼測溫模塊的光纖拉曼耦合器的兩條輸出支線分別與光纖拉曼濾波器相連；所述光接收模塊的光電探測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轉換器A/D1和模數轉換器A/D2相連；優(yōu)選的，所述數據采集處理模塊包括數據處理單元和數據采集單元；所述數據處理單元的處理器為計算機、DSP微處理器或PC104主板；優(yōu)選的，所述架空線環(huán)境監(jiān)測裝置安裝在架空線路鐵塔上；所述架空線環(huán)境監(jiān)測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量單元、氣壓監(jiān)測量單元、風速風向測量單元、雨量測量單元和日照測量單元；所述電源模塊包括太陽能電池和硅能電池；優(yōu)選的，所述中央監(jiān)測信息處理平臺包括數據綜合管理模塊、系統(tǒng)管理模塊、通信模塊、顯示模塊和聯動控制平臺；所述數據綜合管理模塊將通過電力通信網絡或無線網絡獲得的數據信息分析處理后通過所述通信模塊傳遞到智能電網中央綜合監(jiān)測信息處理平臺。本實用新型的有益效果是:1、本實用新型技術方案中，架空線應力傳感裝置、架空線溫度傳感裝置、架空線環(huán)境監(jiān)測裝置和中央監(jiān)測信息處理平臺之間相互獨立，但是可以通過網口、串口、相關通信協議實現智能數據傳輸和處理，使得智能電網對架空線進行全方位安全監(jiān)測；2、本實用新型技術方案中，架空線應力傳感裝置基于分布式光纖布里淵時域光時域反射(BOTDR)傳感原理，確保實現對整條架空輸電線路的應力進行實時在線分布式監(jiān)測；3、本實用新型技術方案中，架空線應力傳感裝置對導線的負載狀況進行分析，可以實現導線增容；4、本實用新型技術方案中，架空線溫度傳感裝置基于分布式光纖拉曼測溫(ROTDR)傳感原理，確保實現對整條架空輸電線路的溫度進行實時在線分布式監(jiān)測；5、本實用新型技術方案中，架空線環(huán)境監(jiān)測裝置，實現對架空線路周圍的風速、風向、日照和濕度進行大致的實時在線監(jiān)測，為輸電線路的狀態(tài)判斷提供環(huán)境數據依據；6、本實用新型技術方案中，中央監(jiān)測信息處理平臺，對通過光纖傳感裝置獲取的溫度應變信息、環(huán)境監(jiān)測裝置獲取的環(huán)境信息進行綜合分析處理，并且能夠在各部分監(jiān)測對象出現異常情況時，通過聯動控制平臺來控制相應的聯動設備采取措施保障電網正常工作；7、本實用新型技術方案中，采用光纖產品替代電子產品，減少污染，有利于環(huán)境保護；[0021]8、本實用新型提供的一種基于分布式光纖傳感器的架空線路的安全監(jiān)測系統(tǒng)，能夠降低人工巡檢的勞動強度，及時發(fā)現人工難以巡檢到的事故隱患，從而提高線路巡檢效率，減少輸電線故障造成的區(qū)域性停電事故；9、本實用新型提供的一種基于分布式光纖傳感器的架空線路的安全監(jiān)測系統(tǒng)，使得電網企業(yè)實現更精細化和智能化的運行和管理，擴大操作人員的決策范圍；10、本實用新型提供的一種基于分布式光纖傳感器的架空線路的安全監(jiān)測系統(tǒng)，可以擴大堅強智能電網的產業(yè)化應用。
以下結合附圖對本實用新型進一步說明。

圖1:一種基于分布式光纖傳感器的架空線路安全監(jiān)測系統(tǒng)整體結構圖；圖2: —種基于分布式光纖傳感器的架空線路安全監(jiān)測系統(tǒng)內部結構圖；圖3:架空線應力傳感裝置結構圖；圖4:架空線溫度傳感裝置整體結構圖；圖5:架空線溫度傳感裝置內部結構圖；圖6:架空線環(huán)境監(jiān)測裝置結構圖；圖7:中央監(jiān)測信息處理平臺結構具體實施方式
下面將結合本申請實施例中的附圖,對本申請實施例中的技術方案進行清楚、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路安全監(jiān)測系統(tǒng)的結構圖，其中所述監(jiān)測系統(tǒng)包括架空線溫度傳感裝置、架空線應力傳感裝置、架空線環(huán)境監(jiān)測裝置和中央監(jiān)測信息處理平臺；所述架空線溫度傳感裝置、所述架空線應力傳感裝置、所述架空線環(huán)境監(jiān)測裝置通過電力通信網絡交換機或GPRS無線網絡與所述中央監(jiān)測信息處理平臺相連。圖3示出了架空線應力傳感裝置結構圖，所述架空線應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依次通過光隔離器、電光調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；所述架空線應力傳感裝置基于布里淵散射光纖傳感技術(Brillouin OpticalTime Domain Reflectometer, B0TDR)。光發(fā)射模塊I和光發(fā)射模塊2連接于同一根被測光纖的兩端。光發(fā)射模塊I發(fā)射的頻率為v2的光經過電光調制器調制為泵浦光；光發(fā)射模塊2發(fā)出頻率為Vl的連續(xù)探測光，并且Vl大于v2。探測光和泵浦光在傳感光纖中產生布里淵散射，當探測光和泵浦光的頻率差與光纖的布里淵頻率相同時，探測光和泵浦光的光束在光纖內部發(fā)生強烈的相互作用并產生聲子，將布里淵信號放大后經光時域反射型設備檢測定位，通過掃描探測光和泵浦光的頻率差繪出布里淵頻譜，擬合該頻譜獲得應變信息；所述架空線應力傳感裝置技術參數為:[0037]
權利要求1.一種基于分布式光纖傳感器的架空線路的安全監(jiān)測系統(tǒng)，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括通過電力通信網絡交換機或無線網絡與中央監(jiān)測信息處理平臺相連的架空線溫度傳感裝置和架空線環(huán)境監(jiān)測裝置，其特征在于，架空線應力傳感裝置通過電力通信網絡交換機或無線網絡與所述中央監(jiān)測信息處理平臺相連；所述無線網絡為GPRS無線網絡。
2.如權利要求1所述的一種基于分布式光纖傳感器的架空線路的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述架空線應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光濾波器與所述光纖稱合器的輸出端相連，所述光接收模塊的輸出端與微處理器相連。
3.如權利要求2所述的一種基于分布式光纖傳感器的架空線路的安全監(jiān)測系統(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.如權利要求2所述的一種基于分布式光纖傳感器的架空線路的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述架空線應力傳感裝置的光發(fā)射模塊數目為二 ；所述一個光發(fā)射模塊依次通過光隔離器、電光調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.如權利要求1所述的一種基于分布式光纖傳感器的架空線路的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述架空線溫度傳感裝置包括光發(fā)射模塊、光接收模塊、光纖拉曼測溫模塊和數據采集處理模塊；所述光纖拉曼測溫模塊的輸入端分別與所述光發(fā)射模塊和測溫光纜相連；所述光纖拉曼測溫模塊的輸出端與所述光接收模塊相連；所述數據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.如權利要求5所述的一種基于分布式光纖傳感器的架空線路的安全監(jiān)測系統(tǒng),其特征在于，所述架空線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動器之間的半導體激光器；所述光纖拉曼測溫模塊的光纖拉曼耦合器的兩條輸出支線分別與光纖拉曼濾波器相連；所述架空線溫度傳感裝置的光接收模塊的光電探測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轉換器A/D1和模數轉換器A/D2相連。
7.如權利要求5所述的一種基于分布式光纖傳感器的架空線路的安全監(jiān)測系統(tǒng),其特征在于，所述數據采集處理模塊包括數據處理單元和數據采集單元；所述數據處理單元的處理器為計算機、DSP微處理器或PC104主板。
8.如權利要求1所述的一種基于分布式光纖傳感器的架空線路的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述架空線環(huán)境監(jiān)測裝置安裝在架空線路鐵塔上；所述架空線環(huán)境監(jiān)測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量單元、氣壓監(jiān)測量單元、風速風向測量單元、雨量測量單元和日照測量單元；所述電源模塊包括太陽能電池和硅能電池。
專利摘要本實用新型提供的一種OPPC架空輸電線路監(jiān)測系統(tǒng)包括通過電力通信網絡交換機或無線網絡與中央監(jiān)測信息處理平臺相連的架空線溫度傳感裝置和架空線環(huán)境監(jiān)測裝置，架空線應力傳感裝置通過電力通信網絡交換機或無線網絡與所述中央監(jiān)測信息處理平臺相連，所述無線網絡為GPRS無線網絡。與現有技術相比，本實用新型提供的一種OPPC架空輸電線路監(jiān)測系統(tǒng)能夠提高線路巡檢效率，減少輸電線故障造成的區(qū)域性停電事故，便于電網企業(yè)實現更精細化和智能化的運行和管理，擴大操作人員的決策范圍，并可以擴大堅強智能電網的產業(yè)化應用。
文檔編號G01K11/32GK203163769SQ20132001883
公開日2013年8月28日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權日2013年1月15日
發(fā)明者雷煜卿, 陳希, 汪洋, 黃畢堯, 高強 申請人:中國電力科學研究院, 國家電網公司