CN208013477U - 一种分布式光纤测温预警管形母线及监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种分布式光纤测温预警管形母线及监测系统，包括控制装置和管形母线，管形母线分别与控制装置连接；所述管形母线包括置于中心部位的管形导体，管形导体的外部由内到外依次设有内半导电屏蔽层、固体主绝缘层、外半导电屏蔽层、金属接地屏蔽层和绝缘护套，在外半导电屏蔽层和金属接地屏蔽层之间设有感温光缆；管形母线的感温光缆与控制装置连接；控制装置包括分布式光纤测温主机和监控主机；分布式光纤测温主机与监控主机连接；监控主机还通过交换机连接到用户终端；监控主机通过输出模块连接有报警单元。

Description

一种分布式光纤测温预警管形母线及监测系统

技术领域

本实用新型属于输变电技术领域，具体涉及一种分布式光纤测温预警管形母线及监测系统。

背景技术

管形母线由于具有载流量大、集肤效应低、功率损耗小、电气绝缘性能强、不受外部环境干扰等特点，在电力系统中得到越来越多的应用，特别是作为发电机出线回路、变压器出线回路的连接导体，对发输变电的安全可靠运行起着关键作用。

管形母线中间连接方式一般有外置连接器、嵌入式连接器等，导体机械连接在长时间电动力或外力震动下，会产生松动，导致接触电阻增大，最终可能导致发热严重而引起故障。

目前，管形母线运行中的温度监测一般采用红外测温仪，人工巡检的方式，测量数据由于与管母保持距离，易受环境影响，人为误差大，准确性差，很难体现管母导体的真实运行状态。此为现有技术的不足之处。

发明内容

本实用新型的目的在于，针对上述现有技术存在的缺陷，提供设计一种分布式光纤测温预警管形母线及监测系统，以解决上述技术问题。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种分布式光纤测温预警管形母线，包括置于中心部位的管形导体，管形导体的外部由内到外依次设有内半导电屏蔽层、固体主绝缘层、外半导电屏蔽层、金属接地屏蔽层和绝缘护套，在外半导电屏蔽层和金属接地屏蔽层之间设有感温光缆。

优选地，感温光缆为型号为MTC-50/62.5多模感温光缆。

优选地，所述型号为MTC-50/62.5多模感温光缆内置G50/125μm多模光纤，外涂丙烯酸酯。

优选地，管形导体为管形母线导流体，管形母线导流体采用紫铜管或铝合金管。

一种分布式光纤测温预警管形母线的监测系统，包括控制装置和管形母线，管形母线分别与控制装置连接；

所述管形母线包括置于中心部位的管形导体，管形导体的外部由内到外依次设有内半导电屏蔽层、固体主绝缘层、外半导电屏蔽层、金属接地屏蔽层和绝缘护套，在外半导电屏蔽层和金属接地屏蔽层之间设有感温光缆；

管形母线的感温光缆与控制装置连接；

控制装置包括分布式光纤测温主机和监控主机；

分布式光纤测温主机与监控主机连接；

监控主机还通过交换机连接到用户终端；

监控主机通过输出模块连接有报警单元。

优选地，所述管形母线的感温光缆还可以通过通道扩展器与分布式光纤测温主机连接。通道扩展器根据实际情况定制，可设置接入2、4、6、8、16通道多路感温光缆。

优选地，分布式光纤测温主机连接有电流型MODBUS控制器；

电流型MODBUS控制器通过RS485通讯模块连接到监控主机。

分布式光纤测温主机，用于将感温光缆的光信号转换成温度电信号并传输至电流型MODBUS控制器；

所述电流型MODBUS控制器，用于将模拟信号处理后输出RS485数字信号；所述RS485通讯模块，用于将接收到的RS485数字信号传送给监控主机。

优选地，分布式光纤测温主机包括数据采集单元和与数据采集单元连接的输入控制单元和数据处理单元；输入控制单元还与数据处理单元连接；

数据处理单元包括FPGA芯片和处理器，FPGA芯片和处理器连接，FPGA芯片和处理器分别连接有存储器；

数据采集单元包括光伏探测器，所述光伏探测器通过信号调理模块与模数转换器连接，所述模数转换器与FPGA芯片连接；

输入控制单元包括波分复用器和与波分复用器连接的光开关，波分复用器还连接有激光器，所述激光器通过驱动器连接到FPGA芯片；

FPGA芯片分别与信号调理模块和光开关连接。

优选地，感温光缆为型号为MTC-50/62.5多模感温光缆。

优选地，所述型号为MTC-50/62.5多模感温光缆内置G50/125μm多模光纤，外涂丙烯酸酯。

优选地，管形导体为管形母线导流体，管形母线导流体采用紫铜管或铝合金管。

优选地，报警模块包括声光报警单元、短信报警单元或/和邮件报警单元。

优选地，声光报警单元包括三极管，三极管的基极通过第一电阻连接到控制器，三极管的发射极连接到电源模块，三极管的集电极通过第二电阻连接有发光二极管的阳极，发光二极管的阴极接地；

三极管的集电极还通过第三电阻连接有MOS管的栅极，MOS管的源极接地，MOS管的漏极通过第四电阻连接到电源模块，MOS管的漏极还连接有二极管的阳极；

二极管的阴极通过第五电阻连接到报警器的第一端，报警器的第二端连接到二极管的阳极，报警器的第一端还连接到电源模块。

本实用新型的有益效果在于，分布式光纤测温预警管形母线，感温光缆紧贴管形母线外屏蔽层，既是传输媒体又是传感媒体，利用光纤的光时域反射（OTDR）和光纤的背向喇曼散射温度效应，探测管形母线不同位置的温度变化，在满足管形母线载流量等条件下，实现对管形母线的分布式温度测量和实时在线监测，准确显示事故点的温度状态、定位管形母线事故位置。当温度发生异常时，发出预警信号，报警器报警或LED灯报警，或者将报警信息通过监控主机的显示屏进行可视报警，或通过网络将预警信息传输到用户终端，实现状态检修，提高检修效率，降低检修成本、运行成本和管理成本。

此外，本实用新型设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

由此可见，本实用新型与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种分布式光纤测温预警管形母线结构图；

图2为本实施例提供的一种分布式光纤测温预警管形母线的监测系统连接框图；

图3为本实施例提供的声光报警单元的电路连接图；

其中，1-管形导体，2-内半导电屏蔽层，3-固体主绝缘层，4-外半导电屏蔽层，5-感温光缆，6-金属接地屏蔽层，7-绝缘护套，8-电源模块，9-通道扩展器，10-监控主机，11-分布式测温主机，12-RS485通讯模块，13-电流型MODBUS控制器，14-交换机，15-控制装置，16-报警单元，17-用户终端，18-控制器。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型进行详细阐述，以下实施例是对本实用新型的解释，而本实用新型并不局限于以下实施方式。

如图1所示，本实用新型实施例1提供的一种分布式光纤测温预警管形母线，包括置于中心部位的管形导体1，管形导体1的外部由内到外依次设有内半导电屏蔽层2、固体主绝缘层3、外半导电屏蔽层4、金属接地屏蔽层6和绝缘护套7，在外半导电屏蔽层4和金属接地屏蔽层6之间设有感温光缆5。

感温光缆5为型号为MTC-50/62.5多模感温光缆。

所述型号为MTC-50/62.5多模感温光缆内置G50/125μm多模光纤，外涂丙烯酸酯。

管形导体1采用导流体紫铜管或铝合金管。

如图2所示，本实用新型实施例还提供一种分布式光纤测温预警管形母线的监测系统，包括控制装置15和管形母线，管形母线分别与控制装置15连接；

所述管形母线包括置于中心部位的管形导体1，管形导体1的外由内到外依次设有内半导电屏蔽层2、固体主绝缘层3、外半导电屏蔽层4、金属接地屏蔽层6和绝缘护套7，在外半导电屏蔽层4和金属接地屏蔽层6之间设有感温光缆5。

管形母线的感温光缆5与控制装置15连接；

控制装置15包括分布式光纤测温主机11和监控主机10；

分布式光纤测温主机11与监控主机10连接；

监控主机10还通过交换机14连接到用户终端17；

监控主机10还连接有报警单元16。

本实施例中，所述管形母线的感温光缆5还可以通过通道扩展器9与分布式光纤测温主机11连接。通道扩展器9根据实际情况定制，可设置接入2、4、6、8、16通道多路感温光缆。

分布式光纤测温主机11连接有电流型MODBUS控制器13；

电流型MODBUS控制器13通过RS485通讯模块12连接到监控主机10。

分布式光纤测温主机11，用于将感温光缆5的光信号转换成温度电信号并传输至电流型MODBUS控制器13；

所述电流型MODBUS控制器13，用于将模拟信号处理后输出RS485数字信号；所述RS485通讯模块12，用于将接收到的RS485数字信号传送给监控主机10。

监控主机10设有显示屏，监控主机10用于将RS485数字信号进行处理并通过显示屏进行实时显示，监控主机10还将处理的信息打包成数据流，发送至用户终端17，用户可远程实时观测管形母线的温度状态和接收预警信息。

本实施例中，感温光缆5为型号为MTC-50/62.5多模感温光缆。

所述型号为MTC-50/62.5多模感温光缆内置G50/125μm多模光纤，外涂丙烯酸酯。

管形导体1采用导流体紫铜管或铝合金管。

报警单元16包括声光报警单元，如图3所示，声光报警单元包括控制器18和三极管Q1，三极管Q1的基极通过第一电阻R1连接到控制器18，三极管Q1的发射极连接到电源模块8，三极管Q1的集电极通过第二电阻R2连接有发光二极管LED1的阳极，发光二极管LED1的阴极接地；

三极管Q1的集电极还通过第三电阻R3连接有MOS管Q2的栅极，MOS管Q2的源极接地，MOS管Q2的漏极通过第四电阻R4连接到电源模块8，MOS管Q2的漏极还连接有二极管D1的阳极；

二极管D1的阴极通过第五电阻R5连接到报警器BU的第一端，报警器BU的第二端连接到二极管D1的阳极，报警器BU的第一端还连接到电源模块8。

本实用新型实施例2提供一种分布式光纤测温预警管形母线的监测系统，包括控制装置15和管形母线，管形母线分别与控制装置15连接；

所述管形母线包括置于中心部位的管形导体1，管形导体1的外部由内到外依次设有内半导电屏蔽层2、固体主绝缘层3、外半导电屏蔽层4、金属接地屏蔽层6和绝缘护套7，在外半导电屏蔽层4和金属接地屏蔽层6之间设有感温光缆5。

管形母线的感温光缆5与控制装置15连接；

控制装置15包括分布式光纤测温主机11和监控主机10；

分布式光纤测温主机11与监控主机10连接；

监控主机10还通过交换机14连接到用户终端17；

监控主机10还连接有报警单元16。

本实施例中，所述管形母线的感温光缆5还可以通过通道扩展器9与分布式光纤测温主机11连接。通道扩展器9根据实际情况定制，可设置接入2、4、6、8、16通道多路感温光缆。

分布式光纤测温主机11连接有电流型MODBUS控制器13；

电流型MODBUS控制器13通过RS485通讯模块12连接到监控主机10。

分布式光纤测温主机11，用于将感温光缆5的光信号转换成温度电信号并传输至电流型MODBUS控制器13；

所述电流型MODBUS控制器13，用于将模拟信号处理后输出RS485数字信号；所述RS485通讯模块12，用于将接收到的RS485数字信号传送给监控主机10。

本实施例中，分布式光纤测温主机包括数据采集单元和与数据采集单元连接的输入控制单元和数据处理单元；输入控制单元还与数据处理单元连接；

数据处理单元包括FPGA芯片和处理器，FPGA芯片和处理器连接，FPGA芯片和处理器分别连接有存储器；

数据采集单元包括光伏探测器，所述光伏探测器通过信号调理模块与模数转换器连接，所述模数转换器与FPGA芯片连接；

输入控制单元包括波分复用器和与波分复用器连接的光开关，波分复用器还连接有激光器，所述激光器通过驱动器连接到FPGA芯片；

FPGA芯片分别与信号调理模块和光开关连接。

信号调理模块，用于对输入的信号进行放大；

FPGA芯片对采集的温度数据进行滤波降噪输出对应的温度数据到处理器，处理器对接收的数据进一步的处理。处理器选用型号为AM5782的ARM处理器，FPGA芯片选择型号为XC4005XLPQ208的FPGA芯片，根据FPGA芯片的处理速度选择合适转换速率的模数转换器，光探测器为雪崩光电二极管。

监控主机10设有显示屏，监控主机10用于将RS485数字信号进行处理并通过显示屏进行实时显示，监控主机10还将处理的信息打包成数据流，发送至用户终端17，用户可远程实时观测管形母线的温度状态和接收预警信息。 感温光缆5为型号为MTC-50/62.5多模感温光缆。

所述型号为MTC-50/62.5多模感温光缆内置G50/125μm多模光纤，外涂丙烯酸酯。

管形导体1采用导流体紫铜管或铝合金管。

报警单元16包括声光报警单元，如图3所示，声光报警单元包括控制器18和三极管Q1，三极管Q1的基极通过第一电阻R1连接到控制器18，三极管Q1的发射极连接到电源模块8，三极管Q1的集电极通过第二电阻R2连接有发光二极管LED1的阳极，发光二极管LED1的阴极接地；

三极管Q1的集电极还通过第三电阻R3连接有MOS管Q2的栅极，MOS管Q2的源极接地，MOS管Q2的漏极通过第四电阻R4连接到电源模块8，MOS管Q2的漏极还连接有二极管D1的阳极；

二极管D1的阴极通过第五电阻R5连接到报警器BU的第一端，报警器BU的第二端连接到二极管D1的阳极，报警器BU的第一端还连接到电源模块8。

分布式光纤测温预警管形母线，感温光缆5紧贴管形母线外半导电屏蔽层4，既是传输媒体又是传感媒体，利用光纤的光时域反射（OTDR）和光纤的背向喇曼散射温度效应，探测管形母线不同位置的温度变化，在满足管形母线载流量等条件下，实现对管形母线的分布式温度测量和实时在线监测，准确显示事故点的温度状态、定位管形母线事故位置。当温度发生异常时，发出预警信号，报警器BU报警或LED灯报警，或者将报警信息通过监控主机10的显示屏进行可视报警，或通过网络将预警信息传输到用户终端，实现状态检修，提高检修效率，降低检修成本、运行成本和管理成本。

以上公开的仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本实用新型原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种分布式光纤测温预警管形母线，其特征在于，包括置于中心部位的管形导体(1)，管形导体(1)的外部由内到外依次设有内半导电屏蔽层（2）、固体主绝缘层（3）、外半导电屏蔽层（4）、金属接地屏蔽层（6）和绝缘护套（7），在外半导电屏蔽层（4）和金属接地屏蔽层（6）之间设有感温光缆（5）。

2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤测温预警管形母线，其特征在于，感温光缆（5）为型号为MTC-50/62.5多模感温光缆。

3.根据权利要求2所述的一种分布式光纤测温预警管形母线，其特征在于，所述型号为MTC-50/62.5多模感温光缆内置G50/125μm多模光纤，外涂丙烯酸酯。

4.根据权利要求1所述的一种分布式光纤测温预警管形母线，其特征在于，管形导体(1)采用导流体紫铜管或铝合金管。

5.一种分布式光纤测温预警管形母线的监测系统，其特征在于，包括控制装置(15)和管形母线，管形母线与控制装置(15)连接；

所述管形母线为权利要求1-4任一项所述的分布式光纤测温预警管形母线；

管形母线的感温光缆(5)分别与控制装置(15)连接；

控制装置(15)包括分布式光纤测温主机(11)和监控主机(10)；

分布式光纤测温主机(11)连接有电流型MODBUS控制器(13)；

电流型MODBUS控制器(13)通过RS485通讯模块(12)连接到监控主机(10)；

监控主机(10)连接有报警单元(16)；

监控主机(10)还通过交换机(14)或GSM模块连接到用户终端(17)。

6.根据权利要求5所述的一种分布式光纤测温预警管形母线的监测系统，其特征在于，分布式光纤测温主机(11)包括数据采集单元和与数据采集单元连接的输入控制单元和数据处理单元；输入控制单元还与数据处理单元连接；

数据处理单元包括FPGA芯片和处理器，FPGA芯片和处理器连接，FPGA芯片和处理器分别连接有存储器；

数据采集单元包括光伏探测器，所述光伏探测器通过信号调理模块与模数转换器连接，所述模数转换器与FPGA芯片连接；

输入控制单元包括波分复用器和与波分复用器连接的光开关，波分复用器还连接有激光器，所述激光器通过驱动器连接到FPGA芯片；

FPGA芯片分别与信号调理模块和光开关连接。

7.根据权利要求5所述的一种分布式光纤测温预警管形母线的监测系统，其特征在于，管形母线的感温光缆(5)通过通道扩展器（9）与分布式光纤测温主机（11）连接。

8.根据权利要求5所述的一种分布式光纤测温预警管形母线的监测系统，其特征在于，报警单元（16）包括声光报警单元、短信报警单元或/和邮件报警单元。

9.根据权利要求8所述的一种分布式光纤测温预警管形母线的监测系统，其特征在于，声光报警单元包括控制器（18）和三极管（Q1），三极管（Q1）的基极通过第一电阻(R1)连接到控制器（18），三极管（Q1）的发射极连接到电源模块(8)，三极管（Q1）的集电极通过第二电阻(R2)连接有发光二极管(LED1)的阳极，发光二极管(LED1)的阴极接地；

三极管（Q1）的集电极还通过第三电阻(R3)连接有MOS管(Q2)的栅极，MOS管(Q2)的源极接地，MOS管(Q2)的漏极通过第四电阻(R40连接到电源模块(8)，MOS管(Q2)的漏极还连接有二极管(D1)的阳极；

二极管(D1)的阴极通过第五电阻(R5)连接到报警器(BU)的第一端，报警器(BU)的第二端连接到二极管(D1)的阳极，报警器(BU)的第一端还连接到电源模块(8)。