CN201569523U - 一种应用于光纤复合相线oppc的应力应变测量装置 - Google Patents

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彭超
杨荣凯
杨黎明
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Abstract

一种应用于光纤复合相线OPPC的应力应变测量装置，由BOTDR、监控计算机、传导光纤及其接头盒和OPPC光缆组成，监控计算机连接BOTDR，BOTDR连接传导光纤及其接头盒，传导光纤及其接头盒连接OPPC光缆。该实用新型用BOTDR定期对线路进行检测可以发现应力应变过大或异常的点和区域，有效地防范事故的发生，从而对可能存在的恶劣天气如冰雪灾害对OPPC造成的损害进行预警，保证输电和通信线路的安全运行。

Description

一种应用于光纤复合相线OPPC的应力应变测量装置
技术领域
本实用新型属于光纤测量领域，具体涉及一种应用于光纤复合相线OPPC(Optical Phase Conductor)的应力应变测量装置。
背景技术
以往，电力系统普遍使用光纤复合架空地线(OPGW)、全介质自承式光缆(ADSS)作为通信解决方案。随着电力通信网络的逐步延伸，有时OPGW、ADSS光缆不能完全适用，OPPC光缆是一种沿电力线路架设的光缆，它利用电网系统原有的线路杆塔资源架设电力特种光缆，即将传统输电导线中的一根或多根钢丝替换为不锈钢管光单元，使不锈钢管光单元与(铝包)钢线绞合成为中心加强芯，外层绞合铝(合金)线成为导电基体，实现通电和通信的双重功能，不需要另外架设通信线路就可以解决这类电网的自动化、调度、通信、保护等问题。
OPPC在运行的过程中部会受各种应力的影响，从而引起光纤光缆的应变量的变化。比如架设时铁塔的跨距，线缆弧垂度的影响，营运时受风力、覆冰的影响等等。应变量的大小将影响光纤的正常工作。应变量过大时，光纤的衰减将增大，影响通信的质量，严重时会造成断纤事故。因此，如何能有效监控OPPC的运行安全，特别是其力学性能，变得非常重要。但是目前没有一种非常有效的手段在线监测OPPC的应力应变状况，对可能存在的恶劣天气如冰雪灾害，无法在线监测OPPC的受力状况，影响输电和通信线路的安全运行。
发明内容
为克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种应用于光纤复合相线OPPC(Optical Phase Conductor)的应力应变测量装置，该装置可以有效监控OPPC的运行安全，对可能存在的恶劣天气如冰雪灾害，有效在线监测OPPC的受力状况，保证输电和通信线路的安全运行。
本实用新型的技术方案是：一种应用于光纤复合相线OPPC的应力应变测量装置，由BOTDR(基于布里渊散射的分布式光纤系统)、监控计算机、传导光纤及其接头盒和OPPC光缆组成，其特征在于：监控计算机连接BOTDR，BOTDR连接传导光纤及其接头盒，传导光纤及其接头盒连接OPPC光缆。
本实用新型的工作原理是：脉冲光以一定的频率自光纤的一端入射，入射的脉冲光与光纤中的声学声子发生相互作用后产生布里渊散射，其中的背向布里渊散射光沿光纤原路返回到脉冲光的入射端，进入BOTDR的受光部和信号处理单元，经过一系列复杂的信号处理可以得到光纤沿线的布里渊背散光的功率分布，发生散射的位置脉冲光的入射端，即至BOTDR的距离可以通过计算得到。之后按照上述的方法按一定间隔改变入射光的频率反复测量，就可以获得光纤上每个采样点的布里渊散射光的频谱图，如果光纤受到轴向拉伸，拉伸段光纤的布里渊频移就要发生改变，通过频移的变化量与光纤的应变之间的线性关系就可以得到应变量。
本实用新型的优点在于用BOTDR定期对线路进行检测可以发现应力应变过大或异常的点和区域，有效地防范事故的发生，从而对可能存在的恶劣天气如冰雪灾害对OPPC造成的损害进行预警，保证输电和通信线路的安全运行。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
具体实施方式
图1中标记说明：1-传导光纤及其接头盒，2-OPPC光缆。
本实用新型由监控计算机、BOTDR(基于布里渊散射的分布式光纤系统)、传导光纤及其接头盒1和OPPC光缆2组成，各组成部分依次连接。
本实用新型的工作原理是：BOTDR发射一定频率的脉冲光，该脉冲光自光纤的一端入射，入射的脉冲光与光纤中的声学声子发生相互作用后产生布里渊散射，其中的背向布里渊散射光沿光纤原路返回到脉冲光的入射端，进入BOTDR的受光部和信号处理单元，经过一系列复杂的信号处理可以得到光纤沿线的布里渊背散光的功率分布，发生散射的位置脉冲光的入射端，即至BOTDR的距离可以通过计算得到。之后按照上述的方法按一定间隔改变入射光的频率反复测量，就可以获得光纤上每个采样点的布里渊散射光的频谱图，如果光纤受到轴向拉伸，拉伸段光纤的布里渊频移就要发生改变，通过频移的变化量与光纤的应变之间的线性关系就可以得到应变量。
当OPPC光缆2受到施加张力时，其缆体应变量、缆内光纤应变量、缆内光纤衰减变化量称为应力应变特性。光纤布里渊散射传感技术利用了光纤中布里渊散射光的频移变化量与光纤所受的轴向应变之间对应的线性关系，只要探测光纤中布里渊散射光的频移，就可以得应变在此区段上的数据，并用这种曲线来反映光纤应力应变特性，在监控计算机上显示出来。
该实用新型的操作步骤是：
1)参考数据的获得。第一次用BOTDR对OPPC光缆的测试数据可以定为该光缆的应变参考数据。有条件的情况下，应要求光缆生产厂家进行光缆成盘后的出厂测试。在光缆架设完成后，1个月内一般即进行首次线路受力分布测试；
2)定时定点的检测。可以周期性的，也可以在特殊情况下检测，如在大风(夏季台风季节期间以及台风进行中)暴雨天气，覆冰等恶劣天气来临前后；
3)比对分析，异常定位。通过和参考数据比对，以及核对杆塔明细表，找出光缆异常点的准确位置；
4)实地勘察，发布预警。发现异常点后仍需要到实地勘察，找出原因，当引起受力过大的原因基本明确后，而且超过6000微应力单位时，应及时采取相关的预警。

Claims (1)

1.一种应用于光纤复合相线OPPC的应力应变测量装置，由基于布里渊散射的分布式光纤系统BOTDR、监控计算机、传导光纤及其接头盒和光纤复合相线OPPC光缆组成，其特征在于：监控计算机连接BOTDR，BOTDR连接传导光纤及其接头盒，传导光纤及其接头盒连接OPPC光缆。
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