CN110646114A - 一种高压电力电缆运行温度在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的一种高压电力电缆运行温度在线监测系统，包括：激光器、双向耦合器、恒温槽、信号处理电路、同步控制模块、数据存储器和计算机；所述激光器、双向耦合器和恒温槽串联在传感光纤链路上，激光器发射的激光在传感光纤中发生散射后,携带有温度信息的拉曼后向散射光回到双向耦合器；所述双向耦合器通过信号处理电路与数据存储器连接，数据存储器计算机连接，用于将光信号转换为数字量，并经过进一步的信号处理,存储到数据存储器中用于温度的计算。同步控制模块分别与数据存储器、计算机、激光器连接；同步控制模块用于向数据存储器、计算机、激光器发送同步时钟控制信号，进行温度信号的周期性采集。
Description
技术领域
本发明涉及光纤温度测量技术领域，更具体的说是涉及一种高压电力电缆 运行温度在线监测系统。
背景技术
智能电网对可靠性和稳定性的要求越来越高，给电网的日常运行维护工作 也带来了新的挑战和机会。在电力系统中，电力电缆主要是用来进行电能的传 递，电缆常常因长期运行而发生绝缘老化，由于所处外部环境恶劣及内部高负 荷电流而引起局部高温甚至火灾，而传统的运行维护方法主要靠人工进行日常 巡视，这需要大量人力和设备，不能准确、快速地反映电力电缆的健康状况， 大大影响了电网的安全、可靠运行。
另外，高压电气设备中由于微波和电磁干扰的影响,传统的测温方法难于或 者根本无法得到真实的测试结果。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种高压电力电缆运行温度在线监 测系统，使用光纤作为传输和传感信号的载体，有效克服了电力系统中存在的 强电磁干扰；实现真正分布式的测量，非常适合各种长距离的温度测量、在线 实时监测和火灾报警等。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种高压电力电缆运行 温度在线监测系统，包括：激光器、双向耦合器、恒温槽、信号处理电路、同 步控制模块、数据存储器和计算机；所述激光器、双向耦合器和恒温槽串联在 传感光纤链路上，激光器发射的激光在传感光纤中发生散射后,携带有温度信息 的拉曼后向散射光回到双向耦合器；所述双向耦合器通过信号处理电路与数据 存储器连接，数据存储器计算机连接，用于将光信号转换为数字量，并经过进 一步的信号处理,存储到数据存储器中用于温度的计算。同步控制模块分别与数 据存储器、计算机、激光器连接；同步控制模块用于向数据存储器、计算机、激光器发送同步时钟控制信号，进行温度信号的周期性采集。
进一步，所述信号处理电路包括波分复用器，波分复用器与双向耦合器光 链路连接，波分复用器将拉曼后向散射光分别滤出斯托克斯光和反斯托克斯光， 并将两路光信号分别依次通过A/D转换器和放大器转换为数字量并发送至数据 存储器。
进一步，所述激光器采用脉冲驱动半导体激光器，激光器产生光脉冲,并注 入激光器尾纤中,从激光器尾纤输出的光脉冲依次经过双向耦合器和恒温槽后 进传感光纤。
进一步，所述A/D转换器与数据存储器之间设有高速先入先出队列芯片用于 数据缓冲，并通过编程逻辑器件控制A/D转换器向数据存储器的数据写入；A/D 转换器与同步控制模块连接，在同步时钟控制下以预设的速率采样并输出数据， A/D转换器根据激光脉冲的同步信号将每个测量点的采样数据依次写入高速先 入先出队列芯片；当最后一个测量点的采样数据写入高速先入先出队列芯片后 即停止写入,直到下一个激光脉冲同步信号到来。
进一步，所述数据存储器包括：3片集成动态随机存储器，所述集成动态随 机存储器具有共同的地址寄存器，每一片集成动态随机存储器设有自己的数据 缓冲触发器；A/D转换器工作时,被转换完成后的数据在同步时钟信号的触发下, 被锁存在A/D转换器的输出端，用于写入集成动态随机存储器内；ADC转换器发 出的数据不断地有秩序的送到并列的3组数据缓冲触发器上,通过选通数据触发 器进行数据存储。
进一步，所述激光器的光脉冲信号周期为100μs。
进一步，所述A/D转换器采用12位A/D转换器AD9230。
进一步，所述集成动态随机存储器采用型号为28F640J5的集成动态随机存 储器。
进一步，所述传感光纤采用特种感温光缆。
对比现有技术，本发明有益效果如下：本发明提供了一种高压电力电缆运 行温度在线监测系统，使用光纤作为传输和传感信号的载体，有效克服了电力 系统中存在的强电磁干扰；利用一根光纤为温度信息的传感和传导介质，可以 测量沿光纤长度上的温度变化；采用拉曼散射光对温度敏感的特性,探测出沿着 光纤不同位置的温度的变化；实现真正分布式的测量，非常适合应用于各种长 距离的温度测量、在线实时监测和火灾报警等。
本发明采用特种感温光缆作探测器，本身不带电，具有本质防爆、防雷、 防腐蚀，抗电磁干扰等优点,其测量温度分辨率可以达到0.01C,任何微小温度 变化都会被探测到，测试距离最长可达30km,空间分辨率最小0.1m,在相同温 度分辨率、测量距离和空间分辨的前提下，具有最短的测量时间，所以可实现 大型电力电缆设备内部温度实时在线监测。A/D转换器采用高速12位A/D转换 器AD9230来实现。AD9230是一款12位单芯片模数转换器,内置跟踪保持电路, 采样速率可高达250Msps,满功率模拟带宽为700MHz。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步， 其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创 造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
附图1是本发明的系统结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做出说明。
如图1所示的一种高压电力电缆运行温度在线监测系统，包括:激光器、双 向耦合器、恒温槽、信号处理电路、同步控制模块、数据存储器和计算机；所 述激光器、双向耦合器和恒温槽串联在传感光纤链路上，激光器发射的激光在 传感光纤中发生散射后,携带有温度信息的拉曼后向散射光回到双向耦合器；所 述双向耦合器通过信号处理电路与数据存储器连接，数据存储器计算机连接， 用于将光信号转换为数字量，并经过进一步的信号处理,存储到数据存储器中用 于温度的计算。同步控制模块分别与数据存储器、计算机、激光器连接；同步 控制模块用于向数据存储器、计算机、激光器发送同步时钟控制信号，进行温度信号的周期性采集。信号处理电路包括波分复用器，波分复用器与双向耦合 器光链路连接，波分复用器将拉曼后向散射光分别滤出斯托克斯光和反斯托克 斯光，并将两路光信号分别依次通过A/D转换器和放大器转换为数字量并发送至 数据存储器。A/D转换器采用12位A/D转换器AD9230，用采样速率可高达250Msps 的两路A/D,同步对斯托克斯光和反斯托克斯光信号进行多次实时采样，即两个 A/D转换器应该同时同步并且独立工作,分别组成并行的两个信号通道系统。由 于系统的A/D处于高速运作状态，其外围的逻辑控制电路均采用高速器件。激光 器采用脉冲驱动半导体激光器，激光器产生光脉冲,并注入激光器尾纤中,从激 光器尾纤输出的光脉冲依次经过双向耦合器和恒温槽后进传感光纤。
A/D转换器与数据存储器之间设有高速先入先出队列芯片用于数据缓冲，并 通过编程逻辑器件控制A/D转换器向数据存储器的数据写入；A/D转换器与同步 控制模块连接，在同步时钟控制下以预设的速率采样并输出数据，A/D转换器根 据激光脉冲的同步信号将每个测量点的采样数据依次写入高速先入先出队列芯 片；当最后一个测量点的采样数据写入高速先入先出队列芯片后即停止写入,直 到下一个激光脉冲同步信号到来，以保证数据的准确性。
现有的分布式光纤温度传感器系统的数据采集中，A/D转换时间在4ns以内， 因而传统的数据存储采集方式是远跟不上数据采集速率的，为弥补这种差距， 本发明的数据存储器包括：3片28F640J5集成动态随机存储器，所述集成动态随 机存储器具有共同的地址寄存器，每一片集成动态随机存储器设有自己的数据 缓冲触发器；A/D转换器工作时,被转换完成后的数据在同步时钟信号的触发下, 被锁存在A/D转换器的输出端，被转换完成后的数据出现在锁存数据线上。这时 数据触发器在外界时钟触发下,被锁存在其输出端，这时可写入其后的集成动态 随机存储器内。A/D转换器发出的数据不断地有秩序的送到并列的3组数据触发 器上,然后再周而复始,只要依次选通数据触发器，转换数据即可得到暂存。
本发明在运行时：在同步控制模块的触发下，激光器产生一大电流脉冲， 该脉冲驱动半导体激光器产生大功率的光脉冲,并注入激光器尾纤中,从激光器 尾纤输出的光脉冲经过光路耦合器后进入传感光纤。当激光在光纤中发生散射 后,携带有温度信息的拉曼后向散射光回到双向光路耦合器，双向光路耦合器不 但可以将发射的光直接耦合至传感光纤，而且可以将散射回来的不同于发射波 长的拉曼散射光耦合至分光器。波分复用器由两个不同中心波长的光滤波器组 成，它们分别滤出斯托克斯(Stokes)光和反斯托克斯(Anti-Stokes)光,两路光 信号经过接收机时进行光电转换和放大，然后由数据采集单元进行高速数据采 样，转换为数字量，然后经过进一步的信号处理(提高信噪比),用于温度的计算。
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅 用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲 授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形 式同样落于本申请所限定的范围。
Claims (9)
1.一种高压电力电缆运行温度在线监测系统，其特征在于，包括:激光器、双向耦合器、恒温槽、信号处理电路、同步控制模块、数据存储器和计算机；
所述激光器、双向耦合器和恒温槽串联在传感光纤链路上，激光器发射的激光在传感光纤中发生散射后,携带有温度信息的拉曼后向散射光回到双向耦合器；所述双向耦合器通过信号处理电路与数据存储器连接，数据存储器计算机连接，用于将光信号转换为数字量，并经过进一步的信号处理,存储到数据存储器中用于温度的计算。
同步控制模块分别与数据存储器、计算机、激光器连接；同步控制模块用于向数据存储器、计算机、激光器发送同步时钟控制信号，进行温度信号的周期性采集。
2.根据权利要求1所述的高压电力电缆运行温度在线监测系统，其特征在于，所述信号处理电路包括波分复用器，波分复用器与双向耦合器光链路连接，波分复用器将拉曼后向散射光分别滤出斯托克斯光和反斯托克斯光，并将两路光信号分别依次通过A/D转换器和放大器转换为数字量并发送至数据存储器。
3.根据权利要求1所述的高压电力电缆运行温度在线监测系统，其特征在于，所述激光器采用脉冲驱动半导体激光器，激光器产生光脉冲,并注入激光器尾纤中,从激光器尾纤输出的光脉冲依次经过双向耦合器和恒温槽后进传感光纤。
4.根据权利要求2所述的高压电力电缆运行温度在线监测系统，其特征在于，所述A/D转换器与数据存储器之间设有高速先入先出队列芯片用于数据缓冲，并通过编程逻辑器件控制A/D转换器向数据存储器的数据写入；A/D转换器与同步控制模块连接，在同步时钟控制下以预设的速率采样并输出数据，A/D转换器根据激光脉冲的同步信号将每个测量点的采样数据依次写入高速先入先出队列芯片；当最后一个测量点的采样数据写入高速先入先出队列芯片后即停止写入,直到下一个激光脉冲同步信号到来。
5.根据权利要求1所述的高压电力电缆运行温度在线监测系统，其特征在于，所述数据存储器包括：3片集成动态随机存储器，所述集成动态随机存储器具有共同的地址寄存器，每一片集成动态随机存储器设有自己的数据缓冲触发器；A/D转换器工作时,被转换完成后的数据在同步时钟信号的触发下,被锁存在A/D转换器的输出端，用于写入集成动态随机存储器内；ADC转换器发出的数据不断地有秩序的送到并列的3组数据缓冲触发器上,通过选通数据触发器进行数据存储。
6.根据权利要求3所述的高压电力电缆运行温度在线监测系统，其特征在于：所述激光器的光脉冲信号周期为100μs。
7.根据权利要求2所述的高压电力电缆运行温度在线监测系统，其特征在于：所述A/D转换器采用12位A/D转换器AD9230。
8.根据权利要求5所述的高压电力电缆运行温度在线监测系统，其特征在于：所述集成动态随机存储器采用型号为28F640J5的集成动态随机存储器。
9.根据权利要求1所述的高压电力电缆运行温度在线监测系统，其特征在于：所述传感光纤采用特种感温光缆。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111323678A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-23 | 浙江日新电气有限公司 | 电力电缆异常检测方法、系统及分布式光纤测温主机 |
| CN113899465A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-01-07 | 天津津航技术物理研究所 | 一种消防用光纤感温火灾探测装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104361707A (zh) * | 2014-09-09 | 2015-02-18 | 杭州东环电气有限公司 | 光纤感温火灾探测器系统 |
| CN105352625A (zh) * | 2015-10-21 | 2016-02-24 | 国家电网公司 | 一种干式空心电抗器测温系统 |
| CN108731839A (zh) * | 2018-05-07 | 2018-11-02 | 珠海西默电气股份有限公司 | 分布式光纤温度传感系统及自动获取标定的参数的方法 |
| CN109000822A (zh) * | 2018-09-07 | 2018-12-14 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司贵阳局 | 分布式光纤测温装置 |
-
2019
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104361707A (zh) * | 2014-09-09 | 2015-02-18 | 杭州东环电气有限公司 | 光纤感温火灾探测器系统 |
| CN105352625A (zh) * | 2015-10-21 | 2016-02-24 | 国家电网公司 | 一种干式空心电抗器测温系统 |
| CN108731839A (zh) * | 2018-05-07 | 2018-11-02 | 珠海西默电气股份有限公司 | 分布式光纤温度传感系统及自动获取标定的参数的方法 |
| CN109000822A (zh) * | 2018-09-07 | 2018-12-14 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司贵阳局 | 分布式光纤测温装置 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 周芸 等: "基于分布式光纤温度传感器的高压电力电缆温度在线监测系统", 《高压电器》 * |
| 李勇: "基于分布式光纤温度传感器的高压电缆在线监测系统设计", 《电工技术》 * |
| 李英杰 等: "分布式光纤温度传感器的高压电缆温度在线监测系统研究", 《山东工业技术》 * |
| 田晓霄 等: "基于分布式光纤测温的电力电缆温度在线监测系统", 《电气自动化》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111323678A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-23 | 浙江日新电气有限公司 | 电力电缆异常检测方法、系统及分布式光纤测温主机 |
| CN113899465A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-01-07 | 天津津航技术物理研究所 | 一种消防用光纤感温火灾探测装置 |
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