CN204392253U - 一种双opgw光缆故障并行监测系统 - Google Patents
一种双opgw光缆故障并行监测系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204392253U CN204392253U CN201420838591.5U CN201420838591U CN204392253U CN 204392253 U CN204392253 U CN 204392253U CN 201420838591 U CN201420838591 U CN 201420838591U CN 204392253 U CN204392253 U CN 204392253U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical coupler
- optical
- circulator
- cable
- opgw
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims abstract description 75
- 230000000051 modifying Effects 0.000 claims abstract description 36
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 12
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000607479 Yersinia pestis Species 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000644 propagated Effects 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Abstract
一种双OPGW光缆故障并行监测系统：包括依次连接的窄线宽激光器(1)、第一光耦合器(2)、电光强度调制器(3)、第二光耦合器(9)、第二移频器(11)、第二掺铒光纤放大器(12)、第二环行器(13)、第三光耦合器(10)、混频器(15)、宽带双平衡光电探测器(16)、信号采集单元(17)和信号处理单元(18)；第二光耦合器(9)还另经第一移频器(5)、第一掺铒光纤放大器(6)、第一环行器(7)连接至第三光耦合器(10)，所述的电光强度调制器(3)输入脉冲发生器(4)脉冲，第一环行器外接第一待测光缆(8)、第二环行器外接第二待测光缆(14)，第一光耦合器(2)还直接连接至混频器(15)。本实用新型监测范围宽运维成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种双OPGW光缆故障并行监测系统。
背景技术
光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)将光纤内置在架空高压输电线的地线中，构成依托输电线路的光纤通信网，兼具了地线与通信双重功能。但是，OPGW光缆不仅要承受导线自身重量的影响，而且由于暴露于空旷的山川沟壑，还要长期经受自然环境的侵蚀以及雷击、强风、鸟害等外界因素的侵害，导致铝合金或铝包钢外层绞线断股，甚至断裂，不仅会影响输电线路的安全运行，而且还会威胁到电力系统通信和继电保护的可靠性。现有的OPGW光缆故障监测方式主要有人工巡线和线上装置两种，但人工巡线周期长、响应慢、可靠性差、劳动强度大；而线上装置需要外部加装温度、盐密、振动、舞动、视频等监控模块，仅能实现小范围监测，功耗、体积、重量大，需要外部供电，并提供远程传输通道，安装、更换不便，且运维管理难度大。上述OPGW故障监测方式无法获得实时、全面、准确、可靠的运行状态信息和事故隐患位置信息。
光纤传感测量技术作为一种新型的分布式状态监测手段，以其抗电磁干扰能力强、抗腐蚀、灵敏度高和测量距离长等优势，在隧道、海底、煤矿、桥梁安全监测等领域和行业得到了广泛运用。光纤传感测量系统有点式、准分布式和分布式三类，其中点式光纤传感测量系统只能测量和记录单个传感器所在位置的相关信息，其余光纤仅作为传光通路；准分布式光纤传感测量系统采用传感器阵列或多只传感器组网实现多点测量，但总体监测点少、面窄；而分布式光纤传感技术属于本征型光纤传感器技术，光纤既有传光的作用，又有传感元件的功能，可实现长距离连续测量。布里渊光时域反射仪(Brillouin optical time-domainreflectometer,BOTDR)基于自发布里渊散射效应，利用反向传输散射光的布里渊频移间接测量光纤沿线温度分布和应力分布，并通过测量激光在光纤中传播的时间信息获得温度和应力对应的位置信息。但由于OPGW光缆分布范围宽、线路距离长，运用BOTDR执行OPGW光缆故障监测需要配置大量监测设备，经费投入大、运维成本高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种双OPGW光缆故障并行监测系统，其监测范围较宽、运维成本低。
解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：
一种双OPGW光缆故障并行监测系统，其特征是：包括依次连接的窄线宽激光器1、第一光耦合器2、电光强度调制器3、第二光耦合器9、第二移频器11、第二掺铒光纤放大器12、第二环行器13、第三光耦合器10、混频器15、宽带双平衡光电探测器16、信号采集单元17和信号处理单元18；
所述的第二光耦合器9还另经第一移频器5、第一掺铒光纤放大器6、第一环行器7连接至第三光耦合器10，所述的电光强度调制器3输入脉冲发生器4脉冲，所述的第一环行器7还外接第一待测光缆8、第二环行器13还外接第二待测光缆14，所述的第一光耦合器2还直接连接至混频器15。
所述的窄线宽激光器1为输出中心波长为1550nm，线宽为1-100kHz，输出功率为20dBm的窄线宽激光发生器；
所述第一光耦合器2和第二光耦合器9均为50：50的保偏光耦合器；
所述电光强度调制器3用于将连续探测光调制成脉冲光；
所述第一频移器5和第二频移器11分别将已调脉冲探测光下移和上移一定频率，二者的功用可以互换。
原理：窄线宽激光器1输出的激光光源送至第一光耦合器2，第一光耦合器2将该激光信号分为两路，一路通过电光强度调制器3调制脉冲发生器4产生的探测脉冲，已调探测脉冲送至第二光耦合器9；另一路送至混频器15；第二光耦合器9将已调探测脉冲分为两路，一路送至第一移频器5，第一频移器5将已调探测脉冲下移频率VS1后生成已调探测脉冲a，送至第一掺铒光纤放大器6，第一掺铒光纤放大器6的输出经过第一环行器7后馈入OPGW第一待测光缆8；另一路送至第二移频器11，第二频移器11将已调探测脉冲上移频率VS2后生成已调探测脉冲b，送至第二掺铒光纤放大器12，第二掺铒光纤放大器12的输出经过第二环行器13后馈入OPGW第二待测光缆14；第一环形器7和第二环形器13分别将各自接收到的散射信号同时送至第三光耦合器10，第三光耦合器10的输出送至混频器15；混频器15对该信号与来自第一光耦合器2的信号混频处理后送至宽带双平衡光电探测器16，宽带双平衡光电探测器16探测并输出对应的电信号，该电信号送至信号采集单元17进行模数转换，量化后的数字信号在信号处理单元18进行后续处理，同时获得两条待测OPGW光缆沿线的布里渊频移值，并依据测量值计算对应的温度和应力，根据测量获得的探测光在光纤中的往返时间计算OPGW沿线温度和应力对应的位置信息，进而实现OPGW光缆故障监测与定位。
在本技术方案中，移频量VS1和VS2需结合实际情况确定，以保证在所监测的OPGW光缆温度和应力范围内，已调探测脉冲a激发的反斯托克斯光经混频后频率必须高于零频，已调探测脉冲a激发的反斯托克斯光与已调探测脉冲b激发的斯托克斯光的重叠区域应控制在一定范围内，保证二者可明显分离，即确保能准确并行区分两条OPGW光缆的布里渊反射信号。
有益效果：本实用新型利用不同温度或应力下OPGW光缆中光纤布里渊频移值不同的特点，通过将探测光源移频来区分不同待测OPGW光缆在温度和应力变化下的光纤布里渊频移值，从而利用一套BOTDR区分不同被测OPGW光缆，并行监测两条OPGW光缆的温度和应变变化和分布，进而实现故障监测和定位，扩大OPGW光缆的监测范围，降低运维成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：
图1为本实用新型的双OPGW光缆故障并行监测系统的组成和连接关系示意图。
图1中的标记如下：1-窄线宽激光器，2-第一光耦合器；3-电光强度调制器；4-脉冲发生器，5-第一移频器，6-第一掺铒光纤放大器，7-第一环行器，8-OPGW第一待测光缆，9-第二光耦合器，10-第三光耦合器，11-第二移频器，12-第二掺铒光纤放大器，13-第二环行器，14-OPGW第二待测光缆，15-混频器，16-宽带双平衡光电探测器，17-信号采集单元，18-信号处理单元。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的双OPGW光缆故障并行监测系统实施例，包括依次连接的窄线宽激光器1、第一光耦合器2、电光强度调制器3、第二光耦合器9、第二移频器11、第二掺铒光纤放大器12、第二环行器13、第三光耦合器10、混频器15、宽带双平衡光电探测器16、信号采集单元17和信号处理单元18；第二光耦合器9还另经第一移频器5、第一掺铒光纤放大器6、第一环行器7连接至第三光耦合器10，所述的电光强度调制器3输入脉冲发生器4脉冲，所述的第一环行器7还外接第一待测光缆8、第二环行器13还外接第二待测光缆14，所述的第一光耦合器2还直接连接至混频器15。
所述的窄线宽激光器1为输出中心波长为1550nm，线宽为1-100kHz，输出功率为20dBm的窄线宽激光发生器；所述第一光耦合器2和第二光耦合器9均为50：50的保偏光耦合器；
所述电光强度调制器3用于将连续探测光调制成脉冲光；所述第一频移器5和第二频移器11分别将已调脉冲探测光下移和上移一定频率，二者的功用可以互换。
考虑OPGW光缆内置光纤温度和应力变化时，由于应力变化引起的布里渊频移较小，主要考虑温度变化的影响效应。在常温(30℃)时，中心波长为1550nm的单模光纤的布里渊频移约为VB＝11GHz，在-50～500℃范围内，其布里渊频移的变化范围为10.9～11.5GHz。已调探测脉冲a经频率搬移后变为V-VS1，已调探测脉冲b经频率搬移后变为V+VS2，只考虑已调探测脉冲a布里渊散射的上边带和已调探测脉冲b布里渊散射的下边带。为了保证混频后已调探测脉冲a的上边带高于零频，应使得Vs1＜10.9GHz。由于布里渊频移的半高带宽为40MHz，为了有效区分已调探测脉冲a布里渊散射的上边带和已调探测脉冲b布里渊散射的下边带，这两个边带中心频率之间的距离应大于40MHz，由此计算得到的已调探测脉冲b上移频率Vs2＞12.3GHz，取Vs1＝10.9GHz，Vs2＝12.3GHz，从而计算获得已调探测脉冲a布里渊散射的上边带信号经混频后的频率变化范围为0～570MHz，已调探测脉冲b布里渊散射的下边带信号经混频后的频率变化范围为0.8～1.4GHz。按照该实施方案，宽带双平衡光电探测器能够准确探测到两个峰值，经信号采集与处理后，若信号频率范围位于0～570MHz时，则认为是OPGW待测光缆8的布里渊频移值，对应于OPGW待测光缆8的温度和应变信息；若信号频率范围位于0.8～1.4GHz时，则认为是OPGW第一待测光缆14的布里渊频移值，对应于OPGW第一待测光缆14的温度和应变信息，由此并行完成对两条OPGW待测光缆的实时监测和故障定位。
本系统能实时监测两条OPGW光缆的运行状况，得到对应的布里渊频移、温度及应变信息。通过比较某时刻OPGW待测光缆的工作状态与正常工作时的状态信息，便可判断当前OPGW待测光缆是否出现故障，并完成故障定位。本系统监测精度与传统的BOTDR一致，但监测范围扩大至2倍，降低了设备经费投入和运维成本，能满足OPGW光缆低运维成本、大范围监测的实际需求。
Claims (3)
1.一种双OPGW光缆故障并行监测系统，其特征是：包括依次连接的窄线宽激光器(1)、第一光耦合器(2)、电光强度调制器(3)、第二光耦合器(9)、第二移频器(11)、第二掺铒光纤放大器(12)、第二环行器(13)、第三光耦合器(10)、混频器(15)、宽带双平衡光电探测器(16)、信号采集单元(17)和信号处理单元(18)；所述的第二光耦合器(9)还另经第一移频器(5)、第一掺铒光纤放大器(6)、第一环行器(7)连接至第三光耦合器(10)，所述的电光强度调制器(3)输入脉冲发生器(4)脉冲，所述的第一环行器(7)外接第一待测光缆(8)、第二环行器(13)外接第二待测光缆(14)，所述的第一光耦合器(2)还直接连接至混频器(15)。
2.根据权利要求1所述的双OPGW光缆故障并行监测系统，其特征是：所述的窄线宽激光器1为输出中心波长为1550nm，线宽为1-100kHz，输出功率为20dBm的窄线宽激光发生器。
3.根据权利要求1所述的双OPGW光缆故障并行监测系统，其特征是：所述第一光耦合器2和第二光耦合器9均为50：50的保偏光耦合器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420838591.5U CN204392253U (zh) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | 一种双opgw光缆故障并行监测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420838591.5U CN204392253U (zh) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | 一种双opgw光缆故障并行监测系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204392253U true CN204392253U (zh) | 2015-06-10 |
Family
ID=53364932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420838591.5U Active CN204392253U (zh) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | 一种双opgw光缆故障并行监测系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204392253U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105721048A (zh) * | 2016-02-19 | 2016-06-29 | 南京晓庄学院 | 一种复合型光纤通信线路故障监测方法及系统 |
| CN111816961A (zh) * | 2020-08-04 | 2020-10-23 | 中国科学院半导体研究所 | 高稳定超窄单通带微波光子滤波器 |
-
2014
- 2014-12-25 CN CN201420838591.5U patent/CN204392253U/zh active Active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105721048A (zh) * | 2016-02-19 | 2016-06-29 | 南京晓庄学院 | 一种复合型光纤通信线路故障监测方法及系统 |
| CN105721048B (zh) * | 2016-02-19 | 2017-03-22 | 南京晓庄学院 | 一种复合型光纤通信线路故障监测方法及系统 |
| CN111816961A (zh) * | 2020-08-04 | 2020-10-23 | 中国科学院半导体研究所 | 高稳定超窄单通带微波光子滤波器 |
| CN111816961B (zh) * | 2020-08-04 | 2021-08-27 | 中国科学院半导体研究所 | 高稳定超窄单通带微波光子滤波器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103513147B (zh) | 一种海底电缆实时监测系统及监测方法 | |
| CN102411119B (zh) | 水电站330kv高压电缆温度及绝缘状态智能监测装置 | |
| CN106595776B (zh) | 一种分布式光纤多物理量传感系统及方法 | |
| CN203163769U (zh) | 一种基于分布式光纤传感器的架空线路安全监测系统 | |
| CN103438982B (zh) | 一种基于布里渊分布式光纤传感的晃动监测系统 | |
| CN103616091B (zh) | 一种分布式光纤温度和应力传感装置 | |
| CN203705085U (zh) | 一种分布式光纤测温装置及系统 | |
| CN203605976U (zh) | 一种分布式光纤温度和应力传感装置 | |
| CN204087417U (zh) | 光纤感温火灾探测器系统 | |
| CN103591971A (zh) | 一种光纤光栅的定位方法及系统 | |
| CN204392253U (zh) | 一种双opgw光缆故障并行监测系统 | |
| CN202141770U (zh) | 基于分布式光纤测温的电缆载流量计算及预警系统 | |
| CN106329385A (zh) | 一种opgw覆冰厚度测量方法及其测量装置 | |
| CN206932067U (zh) | 一种设有分布式光纤传感器的输电线路 | |
| CN202511922U (zh) | 一种Oppc光缆应力和载流量测量计算系统 | |
| CN204101641U (zh) | 高压电缆在交叉互联下绝缘介质损耗角趋势在线监测系统 | |
| CN205229527U (zh) | 电力电缆接头温度监测用复合光缆及其监测系统 | |
| CN103259609B (zh) | 一种准分布式高压输电线路光纤监测网络 | |
| CN102445285A (zh) | Botdr系统的寻峰方法 | |
| CN1888834B (zh) | 一种光纤光栅传感器波长测量系统 | |
| CN104361707A (zh) | 光纤感温火灾探测器系统 | |
| CN203519150U (zh) | 一种基于布里渊分布式光纤传感的晃动监测系统 | |
| CN204831356U (zh) | 输电线路及杆塔状态监测系统 | |
| CN203337286U (zh) | 电力接点专用光纤在线测温系统 | |
| CN205670054U (zh) | 一种光纤分布式高压电缆测温装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |