CN107993429A - 一种无源污闪监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无源污闪监测系统，包括电流采集模块、信号传输模块和信号处理模块；所述电流采集模块用于采集污闪电流，并将污闪电流传入至信号传输模块；所述信号传输模块包括单模光纤和电光强度调制器，所述单模光纤用于向信号处理模块传输随机偏振光信号，所述电光强度调制器的RF端接污闪电流，用于污闪电流调制到随机偏振光信号上；所述信号处理模块用于解调出随机偏振光信号中的低频电流信号，得到采集的污闪电流。通过电光强度调制器将RF端接收的电信号调制到光载波上，光从电光强度调制器射出后，就加载了低频电流信号，再通过光纤，传回与激光器位于同一端的信号处理模块，无需供电，在恶劣天气条件下具有更好的鲁棒性且有效的提高了信号传输的距离。

Description

一种无源污闪监测系统
技术领域
本发明涉及污闪电流监测技术领域，更具体地，涉及一种无源污闪监测系统。
背景技术
电力是各个行业的基础，也成为居民不可或缺的能源之一，随着国内经济的发展，输电线路的总长度和电力输送跨距也在不断的增加，但我国幅员广阔、地理条件复杂，因雷击、大雾、污闪而引起的输电线路跳闸事故也日益增多，绝缘子污闪是输电线路经常发生的主要事故之一，给经济造成巨大的损失。当发生污闪故障后必须找出故障并及时处理，防止引起更大的停电事故。
污闪指电力设备的电瓷表面，受到固体、液体或气体等导电物质污染，在遇到雾、露和细雨时，电力设备绝缘表面附着的污秽物在潮湿条件下，其可溶物质逐渐溶于水，在绝缘表面形成一层导电膜，使绝缘子的绝缘水平大大降低，在电力场作用下出现的强烈放电现象，污层电导增大，泄漏电流增加，便产生局部放电，在运行电压下瓷件表面的局部放电可能发展成为电弧闪络。电力系统发生污闪事故，往往会造成严重后果，引起多条高压线路、多个变电所失电，甚至引起系统震荡，从而造成电网崩溃，引起大面积停电，且恢复时间长。输变电设备发生污闪将严重影响电力系统安全运行，因此，防止输变电设备发生污闪已成为保证电力系统安全生产的重要工作。
近年来，我国工农业生产迅速发展，大气污染加剧，输电线路污闪问题日趋严重。根据测量的泄漏电流，结合环境条件，来判断绝缘子表面污秽积聚过程，是监测外绝缘污秽的重要方法，是开展“状态检修”的实用手段。目前国内的一些污闪监测系统大多是通过电子式的传感器采集电流，然后用GPRS等无线通信的方式将采集数据传输到控制中心。这种传输方式，存在以下两个缺点：一，采集模块是电子式，需要供电；二，GPRS等无线通信传输距离有限，当传输距离较长时，需要架设多个基站，雷雨天气信号传输会遇到极大的困难。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种无源污闪监测系统，解决了现有技术中污闪电流监测系统需要实时供电，且电信号传输距离短、无法适应恶劣天气等问题。
根据本发明的一个方面，提供一种污闪监测系统，包括电流采集模块、信号传输模块和信号处理模块；
所述电流采集模块用于采集污闪电流，并将污闪电流传入至信号传输模块；
所述信号传输模块包括单模光纤和电光强度调制器，所述单模光纤用于向信号处理模块传输随机偏振光信号，所述电光强度调制器的RF端接污闪电流，用于污闪电流调制到随机偏振光信号上；
所述信号处理模块用于解调出随机偏振光信号中的低频电流信号，得到采集的污闪电流。
作为优选的，所述电流采集模块包括集流环；所述集流环用于将待监测杆塔上绝缘子串中的靠地绝缘子短路，将通过绝缘子串的污闪电流导出至电光强度调制器的RF端。
作为优选的，所述信号传输模块包括激光器、偏振调制器和微波源；所述微波源连接所述偏振调制器，用于在偏振调制器上加高频正弦信号，所述偏振调制器将激光器发射的线偏振光转为平均偏振度为0的随机偏振光，并通过单模光纤传输至信号处理模块。
作为优选的，所述信号处理模块包括光电单元、采集卡和服务器；所述光电单元用于将单模光纤传输的光信号转化为电信号；所述采集卡用于将电信号转换为数字信号，所述服务器用于处理数字信号并得到污闪电流信息。
作为优选的，所述信号处理模块还包括监测端，所述监测端用于接收服务器处理后的电流信息并实时显示。
作为优选的，所述信号处理模块还包括报警单元，所述报警单元用于在污闪电流大于设定阈值时向监测端发送报警信号。
作为优选的，所述集流环通过双夹转SMA线接入至电光强度调制器的RF端。
作为优选的，所述服务器还包括表单单元，用于实时或周期记录污闪电流信息。
作为优选的，所述激光器包括半导体泵浦激光器和线性偏振单元，所述半导体泵浦激光器用于发射泵浦激光，所述线性偏振单元设置于该泵浦激光的传递路径上，该泵浦激光通过该线性偏振单元而形成该线性偏振光。
作为优选的，所述监测端包括手机、平板电脑、PDA、PAD。
本发明提出一种基于电光强度调制器的无源污闪监测系统，通过电流采集模块采集杆塔上绝缘子的泄露电流，并通过电光强度调制器将电流信号转换为光信号，信号传输模块以随机偏振光载波的形式通过单模光纤远距离传输光信号，并最终解码得到污闪电流数据，从而实现污闪电流的监测，解决目前污闪监测系统电流采集端需要供电和信号传输距离短，无法适应恶劣天气等问题，具有传输距离远，天气适应性好，无需户外供电等优点。
附图说明
图1为根据本发明实施例的污闪监测系统结构框图；
图2为根据本发明实施例的电流采集模块结构示意图；
图3为根据本发明实施例的污闪监测系统具体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1至图3所述所示，图中示出了一种污闪监测系统，包括电流采集模块(即图3中的污闪电流采集装置)、信号传输模块和信号处理模块。
在本实施例中，所述信号传输模块将偏振光信号传输至需要监测污闪的杆塔处，并返回传输至信号处理模块。
所述电流采集模块用于采集污闪电流，并将污闪电流传入至信号传输模块；在本实施例中，所述电流采集模块可以设置多个，分别监测不同杆塔的污闪电流，各塔杆上都设有电流采集模块，电流采集模块采集对应塔杆上的污闪电流并调制到偏振光信号上，通过信号传输模块传输至信号处理模块。
所述信号传输模块用于向信号处理模块传输偏振光信号，所述信号传输模块包括单模光纤和电光强度调制器，所述单模光纤用于向信号处理模块传输偏振光信号，所述电光强度调制器的RF端接污闪电流，用于污闪电流调制到偏振光信号上；
所述信号处理模块用于解调出偏振光信号中的低频电流信号，得到采集的污闪电流。信号处理模块将得到的电信号进行滤波和去噪等算法处理，得到最终的电流数据。
在本实施例中，如图2所示，所述电流采集模块包括集流环；所述集流环用于将杆塔上的绝缘子串中靠地绝缘子短路，将通过绝缘子串的污闪电流导出，并通过双夹转SMA线导入至电光强度调制器的RF端；所述电光强度调制器连接信号传输模块，用于将污闪电流调制到随机偏振光信号上。在本实施例中，如图2所示，所述电光强度调制器选用铌酸锂马赫曾德电光强度调制器(MZM)，可满足长距离高速光传输的需求。采集的电流通过电光强度调制器由电信号转化光信号，电流通过电光强度调制器的RF端导入，不使用电光强度调制器的偏置端(Bia)，进而达到无源传输的目的。因为污闪电流的主要成分为50Hz，频率较低，不需要阻抗匹配，如果是高频电流，还需加入阻抗匹配装置。电光强度调制器不加偏置电路，无需供电，信号采用单模光纤传输，在恶劣天气条件下具有更好的鲁棒性且有效的提高了信号传输的距离，节约建设成本。
在本实施例中，如图3所示，所述信号传输模块还包括激光器、偏振调制器和微波源；所述微波源连接所述偏振调制器，用于在偏振调制器上加高频正弦信号，所述偏振调制器将激光器发射的线偏振光转为平均偏振度为0的随机偏振光，并通过单模光纤传输至信号处理模块，通过偏振调制器，将激光器输出的线偏振光转为偏振度为0的随机偏振光，用来克服电光强度调制器对输入端光信号的偏振敏感性，随机偏振光通过长距离的光纤传输到电光强度调制器的输入端。
在本实施例中，所述激光器作为源端，应在需要监控的时间范围内，持续发送光载波，如图2所示，激光器发出一束波长为1550nm的激光，光依次通过偏振调制器、单模光纤、电光强度调制器、单模光纤，最后进入信号处理模块，信号处理模块将进入的光信号转化为电信号，并进行滤波和去噪等算法处理，得到最终的电流数据，再将电流数据从服务器端传输到监测端。
在本实施例中，所述信号处理模块包括光电单元(如图3中所示的PD)、采集卡和服务器；所述光电单元作为解调模块，用于将单模光纤传输的偏振光信号转化为电信号；所述采集卡用于将电信号转换为数字信号，所述服务器用于处理数字信号并得到污闪电流信息。
在本实施例中，所述信号处理模块还包括监测端，所述监测端用于接收服务器处理后的电流信息并实时显示。服务器将通过运算处理得到的电流信息通过局域网等方式传输到监测端，供监测人员实时查看。所述监测端包括手机、平板电脑、PDA、PAD等。
在本实施例中，所述信号处理模块还包括报警单元，所述报警单元用于在污闪电流大于设定阈值时向监测端发送报警信号。服务器将得到的结果，即实时的电流信息通过局域网传输到监测端的电脑，当电流超过阈值时，还应向监测端报警。
在本实施例中，所述集流环通过双夹转SMA线接入至电光强度调制器的RF端。
在本实施例中，所述服务器还包括表单单元，用于实时或周期记录污闪电流信息。
在本实施例中，所述激光器包括半导体泵浦激光器和线性偏振单元，所述半导体泵浦激光器用于发射泵浦激光，所述线性偏振单元设置于该泵浦激光的传递路径上，该泵浦激光通过该线性偏振单元而形成该线性偏振光。
本发明提出一种无源污闪监测系统，通过电流采集模块采集杆塔上绝缘子的泄露电流，并通过电光强度调制器将电流信号转换为光信号，信号传输模块以光载波的形式通过单模光纤远距离传输光信号，并最终解码得到污闪电流数据，从而实现污闪电流的监测，电光强度调制器将RF端接收的电信号调制到光载波上，光从电光强度调制器射出后，就加载了低频电流信号。光信号再通过长距离光纤，传回与激光器(光源)位于同一端的服务器端，依次通过PD，数字采集卡，转化为数字信号并供服务器进行算法处理，且电光强度调制器不加偏置电路，无需供电，信号采用单模光纤传输，在恶劣天气条件下具有更好的鲁棒性且有效的提高了信号传输的距离，解决目前污闪监测系统电流采集端需要供电和信号传输距离短，无法适应恶劣天气等问题，具有传输距离远，天气适应性好，无需户外供电等优点。
最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种污闪监测系统，其特征在于，包括电流采集模块、信号传输模块和信号处理模块；
所述电流采集模块用于采集污闪电流，并将污闪电流传入至信号传输模块；
所述信号传输模块包括单模光纤和电光强度调制器，所述单模光纤用于向信号处理模块传输随机偏振光信号，所述电光强度调制器的RF端接污闪电流，用于污闪电流调制到随机偏振光信号上；
所述信号处理模块用于解调出偏振光信号中的低频电流信号，得到采集的污闪电流。
2.根据权利要求1所述的污闪监测系统，其特征在于，所述电流采集模块包括集流环；所述集流环用于将待监测杆塔上绝缘子串中的靠地绝缘子短路，将通过绝缘子串的污闪电流导出至电光强度调制器的RF端。
3.根据权利要求1所述的污闪监测系统，其特征在于，所述信号传输模块包括激光器、偏振调制器和微波源；所述微波源连接所述偏振调制器，用于在偏振调制器上加高频正弦信号，所述偏振调制器将激光器发射的线偏振光转为平均偏振度为0的随机偏振光，并通过单模光纤传输至信号处理模块。
4.根据权利要求1所述的污闪监测系统，其特征在于，所述信号处理模块包括光电单元、采集卡和服务器；所述光电单元用于将单模光纤传输的随机偏振光信号转化为电信号；所述采集卡用于将电信号转换为数字信号，所述服务器用于处理数字信号并得到污闪电流信息。
5.根据权利要求4所述的污闪监测系统，其特征在于，所述信号处理模块还包括监测端，所述监测端用于接收服务器处理后的电流信息并实时显示。
6.根据权利要求5所述的污闪监测系统，其特征在于，所述信号处理模块还包括报警单元，所述报警单元用于在污闪电流大于设定阈值时向监测端发送报警信号。
7.根据权利要求2所述的污闪监测系统，其特征在于，所述集流环通过双夹转SMA线接入至电光强度调制器的RF端。
8.根据权利要求4所述的污闪监测系统，其特征在于，所述服务器还包括表单单元，用于实时或周期记录污闪电流信息。
9.根据权利要求3所述的污闪监测系统，其特征在于，所述激光器包括半导体泵浦激光器和线性偏振单元，所述半导体泵浦激光器用于发射泵浦激光，所述线性偏振单元设置于该泵浦激光的传递路径上，该泵浦激光通过该线性偏振单元而形成该线性偏振光。
10.根据权利要求5所述的污闪监测系统，其特征在于，所述监测端包括手机、平板电脑、PDA、PAD。
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