CN111710118A - 在不改变现有线路下变电站之间用高敏光缆哨兵监控线路入侵系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在不改变现有线路下变电站之间用高敏光缆哨兵监控线路入侵系统，包括：主机，所述主机与光缆线路的一端相连且用于向光缆线路中发射和接收光信号；无源终端传感器，所述无源终端传感器与光缆线路的另一端相连且用于对光信号进行干涉和反射回传到主机；光缆线路，所述光缆线路包括三条用于传递光信号的的光缆线路。本发明无需改变现有线路，利同电力电缆同沟敷设的电力通信光缆即可进行探测；在电力电缆受到入侵的途中即可发现并发出警报，无需等到电缆被破坏后才能发出警报。
Description
技术领域
本发明涉及电缆巡检领域，尤其涉及一种在不改变现有线路下变电站之间用高敏光缆哨兵监控线路入侵系统。
背景技术
传统的地埋电缆巡检方式主要包含以下几项：
1、人力定期巡检：电网或者运维单位的人员定期，一般是每周一次，沿着辖区内的所有电缆沟线路巡查。一是巡视缆沟所经之路的地面上是否有施工，特别是大型机械施工；二是检查电缆管井是否正常；三是检查关键节点上的电缆接头是否有异常。人力定期巡检存在以下问题：纯人力的巡检效果依赖巡检员的主观能动性，而且此种工作重复性高，内容繁复，其效果存在比较多的不确定因素，比较缺乏保障。巡检过程中有比较大的可能出现缺检、漏检情况；人力定期巡检存在空窗期，一般为一周左右。空窗期中施工项目无法受到巡检的及时有效监督。
2、建立与施工单位的沟通平台：电网部门与辖区内主要的施工单位的负责人员之间构建沟通平台，比如建立微信群等。施工单位进行项目时通过交流平台与电网的负责人员沟通，如果施工项目在地埋电缆附近，而且需要动用大型挖掘机械，电网将派出工作人员进行现场监督。此方式依赖施工方的主观配合程度。建立交流平台的方式存在以下问题：当项目施工区接近地埋电缆，电网将会要求其不得使用大型机械，必须改用人力施工。对施工单位来说，这严重影响施工效率，不符合其直观利益。由于侥幸心理，施工单位有可能瞒报项目。参与交流平台的主要是政府部门和大型施工单位。由于1所述原因，部分小型施工单位不参与交流平台。因此该方式缺乏对该类施工单位的沟通和监管。
3、电网内部之间的相互通报：电网人员发现施工项目之后内部通知对应辖区的管理人员。该方式能在比较小的程度上弥补人力定期巡检的空窗期。
综上所述，传统的电缆线路巡检方式主要依赖人力，巡检效果也极度依赖巡检参与者的主观能动性，因此巡检效果存在着诸如死角多、空窗期等许多不确定因素。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种结合目前电力电缆的地埋敷设方式以及许多地埋电缆有同沟敷设电力通信光缆的特点，使用光纤传感技术的高敏光缆哨兵监控线路入侵系统，利用与电缆伴随敷设的电力通信光缆来监测电缆沟所受到的可能危害安全的外力入侵事件。
为了达到上述目的，本发明提供了一种在不改变现有线路下变电站之间用高敏光缆哨兵监控线路入侵系统，包括：主机，所述主机与光缆线路的一端相连且用于向光缆线路中发射和接收光信号；无源终端传感器，所述无源终端传感器与光缆线路的另一端相连且用于对光信号进行干涉和反射回传到主机；光缆线路，所述光缆线路包括三条用于传递光信号的的光缆线路。
优选方式下，所述主机包括：激光器，所述激光器与耦合器C1相连且用于将相干光信号发射到耦合器C1；耦合器C1，所述耦合器C1分别与耦合器C2、C3相连且用于将相干光信号发射到耦合器C2、C3；耦合器C2、C3，所述耦合器C2与第一、第二条光缆线路相连并向所述第一、第二条光缆线路中发射相干光信号，所述耦合器C3与第三条光缆线路相连并向所述第三条光缆线路中发射相干光信号；PD模块，所述PD模块分别与耦合器C2、C3相连且接收从光缆线路中回传的相干光信号。
优选方式下，所述PD模块将相干光信号转化为交流电信号并对提取出的交流电信号进行去噪和滤波；然后所述PD模块对交流电信号进行傅里叶变换，得到交流电信号的波形图。
优选方式下，所述耦合器C2发射的相干光信号依次经过第一、第二条光缆线路，无源终端传感器和第三条光缆线路回传到耦合器C3；所述耦合器C3发射的相干光信号依次经过第三条光缆线路，无源终端传感器和第一、第二条光缆线路回传到耦合器C2。
本发明的有益效果是：本发明无需改变现有线路，利同电力电缆同沟敷设的电力通信光缆即可进行探测；在电力电缆受到入侵的途中即可发现并发出警报，无需等到电缆被破坏后才能发出警报。
附图说明
图1为探测光纤振动原理图；
图2为光纤不被施加扰动时的信号输出波形图；
图3为光纤被施加扰动时的信号输出波形图；
图4为系统安装以及监控示意图；
图5为无报警时信号输出的正向光路波形图；
图6为无报警时信号输出的逆向光路波形图；
图7为有报警时信号输出的正向光路波形图；
图8为有报警时信号输出的逆向光路波形图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种在不改变现有线路下变电站之间用高敏光缆哨兵监控线路入侵系统，包括：主机，所述主机与光缆线路的一端相连且用于向光缆线路中发射和接收光信号；无源终端传感器，所述无源终端传感器与光缆线路的另一端相连且用于对光信号进行干涉和反射回传到主机；光缆线路，所述光缆线路包括三条用于传递光信号的的光缆线路。
所述主机包括：激光器，所述激光器与耦合器C1相连且用于将相干光信号发射到耦合器C1；耦合器C1，所述耦合器C1分别与耦合器C2、C3相连且用于将相干光信号发射到耦合器C2、C3；耦合器C2、C3，所述耦合器C2与第一、第二条光缆线路相连并向所述第一、第二条光缆线路中发射相干光信号，所述耦合器C3与第三条光缆线路相连并向所述第三条光缆线路中发射相干光信号；PD模块，所述PD模块分别与耦合器C2、C3相连且接收从光缆线路中回传的相干光信号。
所述PD模块将相干光信号转化为交流电信号并对提取出的交流电信号进行去噪和滤波；然后所述PD模块对交流电信号进行傅里叶变换，得到交流电信号的波形图。
如图1所示，所述耦合器C2发射的相干光信号依次经过第一、第二条光缆线路，无源终端传感器和第三条光缆线路回传到耦合器C3；所述耦合器C3发射的相干光信号依次经过第三条光缆线路，无源终端传感器和第一、第二条光缆线路回传到耦合器C2。更具体地，本发明利用双M-Z干涉技术探测光纤上的振动，其系统光路的原理图如下：
激光器发出的相干光在耦合器C1处分为两束，分别去向耦合器C2和C3。到达C2的相干光被再次分为两束，分别沿着A、B传感光纤，从起点向终点方向传输。两束光到达无源终端传感器C4中进行干涉，干涉后的光沿着传输光纤C回到起点处进行信号处理。其光路为：激光器→C1→C2→C3→C4→PD。
从C1直接去向C3的相干光沿着传输光纤C到达终点，在无源终端传感器C4处被分为两束，沿着A、B传感光纤，从终点向起点方向传输，到达C2中进行干涉。干涉后的光直接送入信号处理。其光路为：激光器→C3→C4→C2→C1→PD。
整个系统包含了两个光路相反的M-Z干涉仪。两个光路相反的干涉仪主要是为了通过反向的光路进一步确认入侵信号的真伪，如图5、图6所示为无报警信号时正向光路波形图和逆向光路波形图，如图7、图8所示为有报警信号时正向光路波形图和逆向光路波形图，所述光路波形图先后经过PD模块进行处理。
当传感光纤A、B受到扰动，传输光的相位受到影响，同方向传输的两束光干涉后的波形会发生改变。通过PD模块接收和信号处理后的波形如图2、3所示：不对光纤施加扰动时的输出波形如图2所示，但此时仍受自然背景噪声影响；对光纤施加扰动时的输出波形如图3所示。由图2和图3可见，通过输出波形的变化，可以判断光纤接受到的振动的情况。
如图4所示，本发明的系统安装以及监控示意图，主机和无源终端盒分别放置在两个变电站中，对变电站之间的电力通信光缆及电缆实时监控。
本发明的技术效果是：覆土缆线及通道由定期巡检变为实时监控和防护预警；异常天气的特别巡查，变为实时监控和防护预警；故障、缺陷的巡查，变为缆线线路的路由实时核查，可快速发现并找到故障位置；对同沟敷设的电缆实现全天候、7*24小时的安全防护；提供电力光缆监控预警平台，实现对通信光缆物理路由资源的可视化管理，实现对光缆资源的可管理性与可控性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种在不改变现有线路下变电站之间用高敏光缆哨兵监控线路入侵系统，其特征在于，包括：主机，所述主机与光缆线路的一端相连且用于向光缆线路中发射和接收光信号；无源终端传感器，所述无源终端传感器与光缆线路的另一端相连且用于对光信号进行干涉和反射回传到主机；光缆线路，所述光缆线路包括三条用于传递光信号的的光缆线路。
2.根据权利要求1所述在不改变现有线路下变电站之间用高敏光缆哨兵监控线路入侵系统，其特征在于，所述主机包括：激光器，所述激光器与耦合器C1相连且用于将相干光信号发射到耦合器C1；耦合器C1，所述耦合器C1分别与耦合器C2、C3相连且用于将相干光信号发射到耦合器C2、C3；耦合器C2、C3，所述耦合器C2与第一、第二条光缆线路相连并向所述第一、第二条光缆线路中发射相干光信号，所述耦合器C3与第三条光缆线路相连并向所述第三条光缆线路中发射相干光信号；PD模块，所述PD模块分别与耦合器C2、C3相连且接收从光缆线路中回传的相干光信号。
3.根据权利要求2所述在不改变现有线路下变电站之间用高敏光缆哨兵监控线路入侵系统，其特征在于，所述PD模块将相干光信号转化为交流电信号并对提取出的交流电信号进行去噪和滤波；然后所述PD模块对交流电信号进行傅里叶变换，得到交流电信号的波形图。
4.根据权利要求2所述在不改变现有线路下变电站之间用高敏光缆哨兵监控线路入侵系统，其特征在于，所述耦合器C2发射的相干光信号依次经过第一、第二条光缆线路，无源终端传感器和第三条光缆线路回传到耦合器C3；所述耦合器C3发射的相干光信号依次经过第三条光缆线路，无源终端传感器和第一、第二条光缆线路回传到耦合器C2。
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