CN204740078U - 一种光纤复合架空地线分布式覆冰在线监测系统 - Google Patents

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朱时阳
王乐
邓雨荣
张炜
郭丽娟
田树军
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Abstract

本实用新型属于架空输电线路覆冰监测技术，尤其涉及一种光纤复合架空地线分布式覆冰在线监测系统，包括中央信息控制单元、分布式光纤温度调节仪、分布式光纤测温仪、光纤跳线盘和续接盒，所述光纤跳线盘的输出端分别与分布式光纤温度调节仪和分布式光纤测温仪连接，所述分布式光纤温度调节仪还分别与分布式光纤测温仪和中央信息控制单元连接，所述光纤跳线盘输入端与光纤复合架空地线连接，本实用新型提供了通过OPGW内部光纤来进行OPGW分布式覆冰在线监测的系统，很好地解决了现有覆冰监测方式监测范围窄、故障率高、测量准确性差、稳定性差、实时性差的问题。

Description

一种光纤复合架空地线分布式覆冰在线监测系统
技术领域
本实用新型属于架空输电线路覆冰监测技术，尤其涉及一种光纤复合架空地线分布式覆冰在线监测系统。
背景技术
架空输电线路覆冰一直是电力企业关注的问题，我国许多地区都曾发生因冻雨覆冰而使输电线路的荷重增加，造成断线、倒塔、闪络等事故。光纤复合架空地线(OPGW,Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire)将光纤置于架空高压输电线的地线中，兼具普通地线和通信光缆的双重功能，是电力系统网络中一种可靠性较高、安装成本较低的通信方式。由于架空地线的温度近似于环境温度，而运行中的导线温度会高于环境温度，因此地线包括OPGW比导线更容易发生覆冰事故。而且OPGW承载负荷能力比导线小很多，更容易发生因覆冰导致弧垂过长产生导地线间闪络、OPGW断线等事故，影响生产和通信，因此在输电线路运行过程中，需要对OPGW的覆冰状况进行在线监测，同时监测OPGW的覆冰状况也能起到对导线覆冰的预警作用，预防断线、倒塔等事故的发生。
目前国内主要采用人工巡线观冰的方式对输电线路进行覆冰监测，实时性和准确性较差，且不能全面掌握输电线路的覆冰状况，在一些线路上也安装了电子类传感器和图像监测系统进行输电线路的覆冰监测，但是受限于环境、通信、电源三大限制因素，系统的稳定性较差，测量准确性受环境影响较大，安装在一些偏远地区的设备的监测数据很难传回来，难以保证实时性，而且这些系统只能监测安装点附近的输电线路的覆冰状况，而对安装点以外的区域则无法监测。
实用新型内容
本实用新型的目的为解决现有技术的上述问题，提供了一种测量准确、稳定性好、可靠性高的光纤复合架空地线分布式覆冰在线监测系统，为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种光纤复合架空地线分布式覆冰在线监测系统,其特征在于：包括中央信息控制单元、分布式光纤温度调节仪、分布式光纤测温仪、光纤跳线盘和续接盒，所述光纤跳线盘的输出端分别与分布式光纤温度调节仪和分布式光纤测温仪连接，所述分布式光纤温度调节仪还分别与分布式光纤测温仪和中央信息控制单元连接，所述光纤跳线盘输入端与光纤复合架空地线连接。
优选地，所述光纤跳线盘的输入和输出接口为RCA接口、BCN接口、SDI接口、IEEE1349接口、RCA接口或USB接口中的一种或多种混合。
优选地，所述分布式光纤测温仪包括第一脉冲激光器、波分复用器、第一光检测器、第一信号放大器和第一光信号控制单元，所述第一脉冲激光器依次与波分复用器、光检测器、光信号放大器和第一光信号控制单元连接。
优选地，所述分布式光纤温度调节仪包括第二脉冲激光器、光脉冲调制器、第二光信号放大器、第二光检测器、微波发生器、微波控制器和第二光信号控制单元，所述第二脉冲激光器依次与光脉冲调制器、第二光信号放大器、第二光检测器和光信号控制单元连接，所述微波发生器通过微波控制器与第二光检测器连接，所述第二脉冲激光器还与微波发生器连接。
优选地，所述中央信息控制单元采用的型号为DCN-CCU2。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：
(1)本实用新型提供了通过OPGW内部光纤来进行OPGW分布式覆冰在线监测的系统，很好地解决了现有覆冰监测方式监测范围窄、故障率高、测量准确性差、稳定性差、实时性差的问题。
(2)本发明所使用设备均装在变电站，避免了输电线路在线监测设备存在的电源、环境和通信的三大问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显然，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型一种光纤复合架空地线分布式覆冰在线监测系统原理图。
图2是本实用新型的分布式光纤测温仪的原理图。
图3是本实用新型的分布式光纤温度调节仪的原理图
图4是本实用新型实施时的系统连接原理示意图。
附图中，1-杆塔，2-门型架，3-变电机房，4-覆冰，51-跳线光纤，52-光纤，6-光纤跳线盘，7-分布式光纤测温仪，8-分布式光纤温度调节仪，9-中央信息控制单元，10-接续盒。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，一种光纤复合架空地线分布式覆冰在线监测系统,包括中央信息控制单元9、分布式光纤温度调节仪8、分布式光纤测温仪7、光纤跳线盘6和续接盒10，所述光纤跳线盘6的输出端分别与分布式光纤温度调节仪8和分布式光纤测温仪7连接，分布式光纤测温仪7主要用于测量输电线路上光纤的分布式温度信号。如图2所示，所述分布式光纤测温仪7包括第一脉冲激光器、波分复用器、第一光检测器、第一信号放大器和第一光信号控制单元，所述第一脉冲激光器依次与波分复用器、光检测器、光信号放大器和第一光信号控制单元连接，第一脉冲激光器检测到OPGW产生覆冰4时，OPGW会产生拉伸应变和内部温度变化，此时第一脉冲激光器产生的脉冲光经过波分复用器输出一路或两路以上的脉冲光信号，然后进入OPGW内部光纤，再进过光检测器和第一光信号放大器至第一光信号中央控制单元进行处理，得到OPGW产生覆冰4被拉伸应变时的温度及应变情况，第一光信号中央控制单元处理的结果输出至中央信息控制单元9进行再次处理。
如图3所示，所述分布式光纤温度调节仪8包括第二脉冲激光器、光脉冲调制器、第二光信号放大器、第二光检测器、微波发生器、微波控制器和第二光信号控制单元，所述第二脉冲激光器依次与光脉冲调制器、第二光信号放大器、第二光检测器和光信号控制单元连接，所述微波发生器通过微波控制器与第二光检测器连接，所述第二脉冲激光器还与微波发生器连接。当光源自第二激光器发出后经过光脉冲调制器形成脉冲光，此时微波控制器产生的微波信号和脉冲光进入微波发生器产生调制参考光信号，脉冲光进入OPGW后散射光返回进入第二光信号放大器，放大后的光信号与调制参考光信号进入第二光检测器进行相干检测，检测出的频移信号输出到第二光信号中央控制单元进行处理，得到OPGW产生覆冰4被拉伸应变时的频率和温度变化情况，第二光信号中央控制单元将处理的结果输出至中央信息控制单元9进行再次处理，本实用新型实施例中第一光信号中央控制单元和第二光信号中央控制单元都采用AVR系列单片机，所述中央信息控制单元采用的型号为DCN-CCU2。
在实施时，如图1和图4所示，所述分布式光纤温度调节仪8还分别与分布式光纤测温仪7和中央信息控制单元9连接，所述光纤跳线盘6输入端与光纤复合架空地线(OPGW)连接，具体实施时，抽取光纤复合架空地线(OPGW)内部其中一根光纤52与续接盒10连接，然后经跳线光纤51与光纤跳线盘6连接；当光纤复合架空地线(OPGW)产生覆冰4时，光纤复合架空地线(OPGW)内部光纤由于覆冰4增厚导致产生拉伸应变，使光纤复合架空地线(OPGW)的内部温度和散色光信号发生变化，而分布式光纤温度调节仪8主要功能为测量光纤产生拉伸应变时的分布式调制信号,并不断地测量和获取散射光信号的频率变化，分布式光纤温度调节仪8实时获取测量光纤的温度变化情况，并获取测量该光纤的温度，中央信息控制单元9控制分布式光纤温度调节仪8与分布式光纤测温仪7的运行和采集数据，利用分布式光纤温度调节仪8的调制信号解调采集的频率和温度变化，得到线路上的分布式覆冰状态，中央信息控制单元9自动完成数据的采集与处理，并提供光纤复合架空地线分布式覆冰的温度和厚度，当光纤复合架空地线(OPGW)上覆冰4厚度达到输电线路的设计覆冰厚度的预警值时，通过网络发送覆冰预警信息。
在实施时，如图4和图1所的原理图进行连接，将中央信息控制单元9、分布式光纤温度调节仪8、分布式光纤测温仪7、光纤跳线盘6安装在变电机房3内，在变电机房3附近将接续盒10安装在门型架2上，再用跳线光纤51接入变电机房3内的光纤跳线盘6内。
如图4所示，从杆塔1上安装的光纤复合架空地线(OPGW,Optical FiberComposite Overhead Ground Wire)内部抽取一根光纤52接入接续盒10，当OPGW产生覆冰4时，在光纤复合架空地线(OPGW)内部光纤由于产生覆冰4而增厚导致拉伸应变，覆冰4越厚，其拉伸和应变程度越强烈，分布式光纤温度调节仪8在不断发射的激光信号的同时也接收的光反馈能量信号，通过测量光的反馈能量信号的强度来获取覆冰的厚度和温度。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本使用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种光纤复合架空地线分布式覆冰在线监测系统,其特征在于：包括中央信息控制单元、分布式光纤温度调节仪、分布式光纤测温仪、光纤跳线盘和续接盒，所述光纤跳线盘的输出端分别与分布式光纤温度调节仪和分布式光纤测温仪连接，所述分布式光纤温度调节仪还分别与分布式光纤测温仪和中央信息控制单元连接，所述光纤跳线盘输入端与光纤复合架空地线连接。
2.根据权利要求1所述的一种光纤复合架空地线分布式覆冰在线监测系统,其特征在于：所述光纤跳线盘的输入和输出接口为RCA接口、BCN接口、SDI接口、IEEE1349接口、RCA接口或USB接口中的一种或多种混合。
3.根据权利要求1所述的一种光纤复合架空地线分布式覆冰在线监测系统,其特征在于：所述分布式光纤测温仪包括第一脉冲激光器、波分复用器、第一光检测器、第一信号放大器和第一光信号控制单元，所述第一脉冲激光器依次与波分复用器、光检测器、光信号放大器和第一光信号控制单元连接。
4.根据权利要求1所述的一种光纤复合架空地线分布式覆冰在线监测系统,其特征在于：所述分布式光纤温度调节仪包括第二脉冲激光器、光脉冲调制器、第二光信号放大器、第二光检测器、微波发生器、微波控制器和第二光信号控制单元，所述第二脉冲激光器依次与光脉冲调制器、第二光信号放大器、第二光检测器和光信号控制单元连接，所述微波发生器通过微波控制器与第二光检测器连接，所述第二脉冲激光器还与微波发生器连接。
5.根据权利要求1所述的一种光纤复合架空地线分布式覆冰在线监测系统,其特征在于：所述中央信息控制单元采用的型号为DCN-CCU2。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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