CN111404273A - 一种架空线路远程传感监测系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种架空线路远程传感监测系统，包括：监控中心，用于对所述架空线路进行远程监控；激光器，设置于所述监控中心一侧，用于产生连续激光，并将所述连续激光输入电力光缆中；传感监测装置，设置于所述远程架空线路一侧，通过所述电力光缆接收所述连续激光，其中，所述监测装置通过光电转化单元将所述连续激光转化为电能，为所述传感监测装置供电，同时将所述远程架空线路中的监测数据通过光调制器转化成光信息，通过所述电力光缆回传至所述监控中心，所述监控中心对所述光信息解调后进行显示与储存。本发明基于电力光缆，可实现能量与信息同时传输，从而实现了对架空线路的实时传感监测。

Description

一种架空线路远程传感监测系统

技术领域

本公开涉及光纤传能技术领域，具体而言，涉及一种架空线路远程传感监测系统。

背景技术

随着电力系统自动化和智能电网的发展，对中高压输电线路及电力设备进行实时监测变的越发重要，输电设备中智能电子设备和监测的传感器的应用日益广泛。为了准确监测电气设备的多种物理量，大量的、多种类型的传感器节点将密集分布于待测区域内。中高压电气设备监测传感器主要由电子电路组成，采用低压直流供电。然而，在高压架空线路、电力变压器、中高压开关柜等应用环境下，考虑到安装位置与绝缘要求，其电源一般不能由导线从低压侧直接供给，而电气设备一侧电压等级高，无法直接从电气设备一侧取电。因此，常规通过人工补充传感器节点能量的方法不再适用，其代价也非常巨大，因此电源供给成为制约在线监测系统发展急需突破的难题。

公开内容

本公开的目的在于提供一种架空线路远程传感监测系统，能够解决上述提到的至少一个技术问题。具体方案如下：

根据本公开的具体实施方式，本公开提供一种架空线路远程传感监测系统，包括：

监控中心，用于对所述架空线路进行远程监控；

激光器，设置于所述监控中心一侧，用于产生连续激光，并将所述连续激光输入电力光缆中；

传感监测装置，设置于所述远程架空线路一侧，通过所述电力光缆接收所述连续激光，其中，所述监测装置通过光电转化单元将所述连续激光转化为电能，为所述传感监测装置供电，同时将所述远程架空线路中的监测数据通过光调制器转化成光信息，通过所述电力光缆回传至所述监控中心，所述监控中心对所述光信息解调后进行显示与储存。

可选的，所述传感监测装置包括监测模块和供能模块，所述监测模块用于监测所述远程架空线路中的监测数据，并将所述监测数据转化为光信息发射至所述电力光缆；所述供能模块为所述监测模块提供电能。

可选的，所述监测模块包括传感器、单片机控制模块以及光发射模块，所述传感器、单片机控制模块以及光发射模块顺次电力连接，其中，所述光发射模块包括光调制器，用于将电信号调制为光信息。

可选的，所述供能模块包括光电池、电源管理模块以及超级电容，所述光电池、电源管理模块以及超级电容顺次连接；其中，所述光电池接收所述电力光缆中的连续激光后转化成电能，所述电源管理模块将所述电能升压后输入所述传感器、单片机控制模块以及光发射模块。

可选的，所述传感监测装置包括第一环形器，所述第一环形器的第一接口与所述电力光缆连接，所述第一环形器的第二接口与所述光电池连接，所述第一环形器的第三接口与所述光发射模块连接。

可选的，所述监控中心包括第二环形器，所述第二环形器的第一接口与所述激光器连接，所述第二环形器的第二接口与所述电力光缆连接，所述第二环形器的第三接口与光接收模块连接。

可选的，所述电力光缆为单模光纤。

可选的，所述激光器产生的连续激光波长为1550nm。

可选的，所述光发射模块和所述光接收模块传输的光信息波长为1310nm。

可选的，所述监控中心包括显示装置和数据处理中心，所述数据处理中心用于对监控数据进行处理，所述显示装置用于显示处理后的监控数据。

本公开实施例的上述方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：本发明采用光纤传能技术，利用电力光缆将激光器的持续发出光能量远距离传输至监测终端，并在终端利用光电效应将光能转换成电能提供给监测的传感器，实现电能量持续稳定供给；采用光纤通信及能信共传技术将监测系统监测画面通过同一光缆实时回传。以往光纤传能多采用传能光纤传输能量，而本发明基于电力光缆，可实现能量与信息同时传输，从而实现了对架空线路的实时传感监测。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1示出了根据本公开实施例的架空线路远程传感监测系统简图；

图2示出了根据本公开实施例的传感监测装置内部结构框图；

图3示出了根据本公开实施例的光纤能信共传技术示意图。

具体实施方式

为了使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。

在本公开实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本公开实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述……，但这些……不应限于这些术语。这些术语仅用来将……区分开。例如，在不脱离本公开实施例范围的情况下，第一……也可以被称为第二……，类似地，第二……也可以被称为第一……。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本公开的可选实施例。

根据本公开的具体实施方式，如图1所示，本公开提供一种架空线路远程传感监测系统，包括：监控中心11、激光器12以及传感监测装置13。

监控中心11，用于对所述架空线路进行远程监控；激光器12，设置于所述监控中心一侧，用于产生连续激光，并将所述连续激光输入电力光缆中。所述监控中心11包括显示装置111和数据处理中心112，所述数据处理中心112用于对监控数据进行处理，所述显示装置111用于显示处理后的监控数据。传感监测装置13，设置于所述远程架空线路一侧，通过所述电力光缆接收所述连续激光，其中，所述监测装置通过光电转化单元将所述连续激光转化为电能，为所述传感监测装置供电，同时将所述远程架空线路中的监测数据通过光调制器转化成光信息，通过所述电力光缆回传至所述监控中心，所述监控中心对所述光信息解调后进行显示与储存。

具体的，如图1所示，变电站机房里设置一台连续激光器12，所述激光器产生的连续激光波长为1550nm，持续将激光传入电力光缆中，所述电力光缆为单模光纤。激光能量通过电力光缆远程传输抵达安装在架空线路的传感监测装置，监测装置通过光电效应实现光电转化获取需要的电能维持正常工作，并将监测数据利用光调制转化成光信息同样以电力光缆回传至变电站机房，变电站机房解调光信息后由监测中心显示与储存。所述光发射模块和所述光接收模块传输的光信息波长为1310nm。

可选的，所述传感监测装置13包括监测模块131和供能模块132，所述监测模块131用于监测所述远程架空线路中的监测数据，并将所述监测数据转化为光信息发射至所述电力光缆；所述供能模块132为所述监测模块提供电能。

可选的，所述监测模块131包括传感器1311、单片机控制模块1312以及光发射模块1313，所述传感器1311、单片机控制模块1312以及光发射模块1313顺次电力连接，其中，单片机控制模块1312将传感器1311接收到的环境信息发送至光发射模块1313，所述光发射模块1313包括光调制器，通过所述光调制器将接收到的环境信息电信号调制为光信息，然后通过电力光缆发射出去。对传感器以及单片机的型号不做具体限定，可以根据实际需要选择合适的传感器以及单片机适用。

可选的，所述供能模块132包括光电池1321、电源管理模块1322以及超级电容1323，所述光电池1321、电源管理模块1322以及超级电容1323顺次连接；其中，所述光电池接收所述电力光缆中的连续激光后转化成电能，所述电源管理模块1322将所述电能升压后输入所述传感器1311、单片机控制模块1312以及光发射模块1313。对光电池以及超级电容的型号不做具体限定，可以根据实际需要选择合适容量的光电池以及超级电容适用。

具体的，如图2所示，传感监测装置13分为监测模块131和供能模块132两部分。从远程传输的激光能量由光电池1321接收通过光电效应转化成电能量，电源管理模块1322则跟踪光电池1321的最大功率点尽可能收集更多转化得到的电能量，并在升压后按需为单片机控制模块1312、传感器1311和光模块1313供能，多余能量由超级电容1323储存。各模块获得稳定能量后依次由传感器采集环境信息，单片机处理传感器采集的环境信息数据，并将其发送至光发射模块1313，光发射模块1313调制信息并发射实现监测数据的实时回传。

可选的，所述传感监测装置13包括第一环形器，所述第一环形器的第一接口与所述电力光缆连接，所述第一环形器的第二接口与所述光电池连接，所述第一环形器的第三接口与所述光发射模块连接。

可选的，所述监控中心包括第二环形器，所述第二环形器的第一接口与所述激光器连接，所述第二环形器的第二接口与所述电力光缆连接，所述第二环形器的第三接口与光接收模块连接。

具体的，如图3所示，能量流由激光器提供输入从环形器c1的1端口进入，经由环形器c1的2端口进入光纤链路中远距离传输，再从环形器c2的1端口进入，经由环形器c2的2端口抵达光电池进行光电转换后为传感监测装置供电；信息流由光发射模块提供输入从环形器c2的3端口进入，经由环形器c2的1端口进入光纤链路中远距离回传，再从环形器c1的2端口进入，经由环形器c1的3端口抵达光接收模块。由于多模光纤无法用于远距离通信，因此本发明采用单模光纤作为传输媒介，然而能量流在单模光纤由于非线性效应等影响损耗较大，为降低损耗，本发明正对性选择波长在1550nm附近，且线宽较大的激光器。同时为避免能量流与信息流相互影响，光模块选择1310nm波长传输信息。本发明实现了能量与信息同时在同一光纤中高效传输，大大提高电力光缆的利用率，降低了实施成本。

本发明采用光纤传能技术，利用电力光缆将激光器的持续发出光能量远距离传输至监测终端，并在终端利用光电效应将光能转换成电能提供给监测的传感器，实现电能量持续稳定供给；采用光纤通信及能信共传技术将监测系统监测画面通过同一光缆实时回传。以往光纤传能多采用传能光纤传输能量，而本发明基于电力光缆，可实现能量与信息同时传输，从而实现了对架空线路的实时传感监测。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种架空线路远程传感监测系统，其特征在于，包括：

监控中心，用于对所述架空线路进行远程监控；

激光器，设置于所述监控中心一侧，用于产生连续激光，并将所述连续激光输入电力光缆中；

传感监测装置，设置于所述远程架空线路一侧，通过所述电力光缆接收所述连续激光，其中，所述监测装置通过光电转化单元将所述连续激光转化为电能，为所述传感监测装置供电，同时将所述远程架空线路中的监测数据通过光调制器转化成光信息，通过所述电力光缆回传至所述监控中心，所述监控中心对所述光信息解调后进行显示与储存。

2.根据权利要求1所述的架空线路远程传感监测系统，其特征在于，

所述传感监测装置包括监测模块和供能模块，所述监测模块用于监测所述远程架空线路中的监测数据，并将所述监测数据转化为光信息发射至所述电力光缆；所述供能模块为所述监测模块提供电能。

3.根据权利要求2所述的架空线路远程传感监测系统，其特征在于，

所述监测模块包括传感器、单片机控制模块以及光发射模块，所述传感器、单片机控制模块以及光发射模块顺次电力连接，其中，所述光发射模块包括光调制器，用于将电信号调制为光信息。

4.根据权利要求3所述的架空线路远程传感监测系统，其特征在于，

所述供能模块包括光电池、电源管理模块以及超级电容，所述光电池、电源管理模块以及超级电容顺次连接；其中，所述光电池接收所述电力光缆中的连续激光后转化成电能，所述电源管理模块将所述电能升压后输入所述传感器、单片机控制模块以及光发射模块。

5.根据权利要求4所述的架空线路远程传感监测系统，其特征在于，

所述传感监测装置包括第一环形器，所述第一环形器的第一接口与所述电力光缆连接，所述第一环形器的第二接口与所述光电池连接，所述第一环形器的第三接口与所述光发射模块连接。

6.根据权利要求5所述的架空线路远程传感监测系统，其特征在于，

所述监控中心包括第二环形器，所述第二环形器的第一接口与所述激光器连接，所述第二环形器的第二接口与所述电力光缆连接，所述第二环形器的第三接口与光接收模块连接。

7.根据权利要求6所述的架空线路远程传感监测系统，其特征在于，

所述电力光缆为单模光纤。

8.根据权利要求7所述的架空线路远程传感监测系统，其特征在于，

所述激光器产生的连续激光波长为1550nm。

9.根据权利要求8所述的架空线路远程传感监测系统，其特征在于，

所述光发射模块和所述光接收模块传输的光信息波长为1310nm。

10.根据权利要求1所述的架空线路远程传感监测系统，其特征在于，

所述监控中心包括显示装置和数据处理中心，所述数据处理中心用于对监控数据进行处理，所述显示装置用于显示处理后的监控数据。

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