RU115583U1 - REMOTE CONTROL OF ELECTRIC TRANSMISSION AIR LINE SUPPLIED WITH AN OPTICAL FIBER CABLE - Google Patents

REMOTE CONTROL OF ELECTRIC TRANSMISSION AIR LINE SUPPLIED WITH AN OPTICAL FIBER CABLE Download PDF

Info

Publication number
RU115583U1
RU115583U1 RU2011153514/07U RU2011153514U RU115583U1 RU 115583 U1 RU115583 U1 RU 115583U1 RU 2011153514/07 U RU2011153514/07 U RU 2011153514/07U RU 2011153514 U RU2011153514 U RU 2011153514U RU 115583 U1 RU115583 U1 RU 115583U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
control
processing unit
optical
fiber optic
optic cable
Prior art date
Application number
RU2011153514/07U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Иосифович Механошин
Константин Борисович Механошин
Владимир Александрович Шкапцов
Original Assignee
Борис Иосифович Механошин
Константин Борисович Механошин
Владимир Александрович Шкапцов
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Борис Иосифович Механошин, Константин Борисович Механошин, Владимир Александрович Шкапцов filed Critical Борис Иосифович Механошин
Priority to RU2011153514/07U priority Critical patent/RU115583U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU115583U1 publication Critical patent/RU115583U1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

1. Устройство дистанционного контроля воздушной линии электропередачи, снабженной оптоволоконным кабелем, содержащее предназначенный для подключения к оптоволокну кабеля оптический разветвитель, к которому подключены формирователь лазерных импульсов, первый оптический детектор, воспринимающий Релеевскую составляющую обратного рассеяния, и второй оптический детектор, воспринимающий антистоковую компоненту Рамановской составляющей обратного рассеяния, при этом вход формирователя лазерных импульсов и выходы оптических детекторов подключены к блоку управления и обработки, который выполнен с возможностью определения по сформированным им рефлектограммам местоположения и интенсивности акустических и температурных воздействий на оптоволоконный кабель линии электропередачи. ! 2. Устройство по п.1, в котором к оптическому разветвителю дополнительно подключен третий оптический детектор, подключенный выходом к блоку управления и обработки и воспринимающий Бриллюэновскую составляющую обратного рассеяния, а блок управления и обработки выполнен с дополнительной возможностью определения по сформированным рефлектограммам местоположения и интенсивности механических воздействий на оптоволоконный кабель линии электропередачи. ! 3. Устройство по п.1 или 2, в котором к оптическому разветвителю дополнительно подключено контрольное оптоволокно, снабженное температурным датчиком, выход которого подключен к блоку управления и обработки. ! 4. Устройство по п.1 или 2, в котором оптические детекторы подключены к блоку управления и обработки через один общий или отдельные аналого-цифровые преобразователи, а блок � 1. A device for remote control of an overhead power line equipped with a fiber optic cable, containing an optical splitter intended for connection to the fiber optic cable, to which a laser pulse shaper is connected, the first optical detector that perceives the Rayleigh backscatter component, and the second optical detector that perceives the anti-drain component of the Raman component backscatter, wherein the input of the laser pulse shaper and the outputs of the optical detectors are connected to the control and processing unit, which is configured to determine the location and intensity of acoustic and temperature effects on the fiber optic cable of the power line using the generated reflectograms. ! 2. The device according to claim 1, in which a third optical detector is additionally connected to the optical splitter, connected by the output to the control and processing unit and perceiving the Brillouin component of the backscatter, and the control and processing unit is made with the additional possibility of determining the location and intensity of mechanical damage from the generated reflectograms. impacts on the fiber optic cable of the power line. ! 3. The device according to claim 1 or 2, in which a control fiber is additionally connected to the optical splitter, equipped with a temperature sensor, the output of which is connected to the control and processing unit. ! 4. The device according to claim 1 or 2, in which the optical detectors are connected to the control and processing unit through one common or separate analog-to-digital converters, and the unit

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель относится к дистанционному контролю (мониторингу) объектов электроэнергетики и предназначена для получения данных об угрожающих работе высоковольтной воздушной линии электропередачи (ВЛ) воздействиях естественного или техногенного происхождения, представления полученных данных о выявленных угрозах на мониторе пульта управления работой ВЛ (например диспетчерского пульта). К числу требующих контроля воздействий на ВЛ относятся, в частности, грозовые разряды, взрывы, верховые и низовые пожары, короткие замыкания (междуфазовые или на землю), выстрелы по проводам и линейной изоляции, падение деревьев, их ветвей или иных объектов на опоры, провода или грозозащитные тросы, гололедные отложения и плавка гололеда, воздействия на элементы ВЛ, носящие характер вандализма, саботажа или диверсии.The utility model relates to remote control (monitoring) of electric power facilities and is designed to obtain data on the threatening operation of a high-voltage overhead power transmission line (VL) due to natural or man-made origin, to present the received data on identified threats on the monitor of the VL operation control panel (for example, a dispatch panel). Among those that require control of impacts on overhead lines are, in particular, lightning discharges, explosions, top and bottom fires, short circuits (interphase or to the ground), shots through wires and linear insulation, falling trees, their branches or other objects on poles, wires or lightning protection cables, ice deposits and smelting of ice, impacts on overhead lines, which are in the nature of vandalism, sabotage or sabotage.

Результаты мониторинга могут быть использованы для достоверного и точного обнаружения мест нахождения угрожающих работе ВЛ воздействий, для анализа их характера и происхождения, целенаправленного устранения самих угрожающих воздействий и ликвидации их последствий, восстановления нормальной работы ВЛ, обеспечения высокой надежности и эксплуатационной готовности объектов сетевой инфраструктуры.The monitoring results can be used to reliably and accurately detect the locations of hazardous OLs, to analyze their nature and origin, purposefully eliminate the menacing hazards themselves and eliminate their consequences, restore the normal operation of OHLs, ensure high reliability and operational readiness of network infrastructure facilities.

Уровень техникиState of the art

Известны системы мониторинга ВЛ, предназначенные для выявления, сбора и передачи на пульт централизованного контроля данных о факторах, угрожающих ее нормальной работе.VL monitoring systems are known for detecting, collecting and transmitting to a centralized control panel data on factors that threaten its normal operation.

Известная из RU 72549 «Система охраны линий электропередач» использует для выполнения этих функций множество установленных вдоль ВЛ выносных элементов, последовательно посылающих и принимающих по контролируемому проводу ВЛ прямые и обратные маркеры, а также средства радиосвязи, включая GSM модемы. Повреждение линии сопровождается потерей маркера от соответствующего выносного элемента и, благодаря этому, обнаруживается системой.The “Power Line Protection System” known from RU 72549 uses a variety of remote elements installed along the OHL to perform these functions, sequentially sending and receiving direct and reverse markers along the OHL wire, as well as radio communications, including GSM modems. Damage to the line is accompanied by the loss of a marker from the corresponding remote element and, due to this, is detected by the system.

Известные из RU2400765 «Способ определения места повреждения линий электропередачи и устройство для его осуществления» используют для мониторинга ВЛ посылку зондирующих импульсов с время-частотной модуляцией по проводам ВЛ, прием отраженных импульсов и сравнение их с демодулированными отраженными сигналами, ранее полученными на неповрежденной линии.Known from RU2400765 “Method for determining the location of damage to power lines and a device for its implementation” they use for sending overhead lines sending probing pulses with time-frequency modulation along overhead lines, receiving reflected pulses and comparing them with demodulated reflected signals previously received on an undamaged line.

Известная из RU 2209513 «Система передачи сигналов по линии электроснабжения для обнаружения гололедных отложений на проводах» передает по проводу ВЛ посылки ВЧ-сигнала и контролирует их затухание в проводе. Затухание увеличивается как за счет гололеда, так и за счет дополнительных нагрузочных элементов, подключаемых к проводу в отдельных точках на трассе ВЛ при увеличении затухания в этих точках до заданных пределов.Known from RU 2209513 "A system for transmitting signals through an electrical supply line for detecting icy deposits on wires" transmits the RF signal through the overhead wire and controls their attenuation in the wire. The attenuation increases both due to ice and due to additional load elements connected to the wire at individual points on the overhead line with an increase in attenuation at these points to specified limits.

Известны также оптоволоконные системы контроля распределения температуры и деформаций вдоль протяженных объектов.Fiber optic systems for controlling the distribution of temperature and deformations along extended objects are also known.

Известная из RU 2319988. «Оптоволоконная мультисенсорная система» состоит из оптически связанных источника излучения (лазера), оптического волокна, снабженного распределенными вдоль волокна точечными датчиками на основе волоконных брэгговских решеток, отражающими свет на разных резонансных длинах волн, волоконного светоделительного устройства и анализатора спектра, которым служит фотоприемник. Датчики с разными коэффициентами отражения и/или с разной шириной или формой спектра отражения чередуются вдоль оптического волокна в заданном порядке, в том числе с разбиением на группы.Known from RU 2319988. “Fiber optic multisensor system” consists of optically coupled radiation source (laser), an optical fiber equipped with point sensors distributed along the fiber based on fiber Bragg gratings, reflecting light at different resonant wavelengths, a fiber beam splitter and a spectrum analyzer, which is the photodetector. Sensors with different reflection coefficients and / or with a different width or shape of the reflection spectrum alternate along the optical fiber in a predetermined order, including division into groups.

Известная из RU 2234105 «Акустическая волоконно-оптическая антенна» представляет собой снабженные излучателем и дифференциальным фотоприемником два параллельных волоконных световода, в каждом из которых с интервалом, равным полуволне акустического сигнала низшей частоты, установлены волоконно-оптические датчики: с предварительно созданными микроизгибами в одном канале и без микроизгибов в другом канале. Этот аналог требует использования двух световодов (оптических волокон) для контроля одного вида воздействия (акустического).The “Acoustic Fiber Optic Antenna” known from RU 2234105 consists of two parallel optical fibers equipped with an emitter and a differential photodetector, in each of which fiber-optic sensors are installed with an interval equal to a half-wave of the low-frequency acoustic signal: with pre-created microbends in one channel and without microbends in another channel. This analogue requires the use of two optical fibers (optical fibers) to control one type of exposure (acoustic).

Общий недостаток всех вышеуказанных аналогов состоит в том, что их применение требует установки вдоль ВЛ дополнительного оборудования - датчиков контролируемых воздействий.A common drawback of all the above analogues is that their application requires the installation of additional equipment along the overhead lines - sensors of controlled influences.

Известно оптоволоконное устройство контроля распределения температуры и деформаций вдоль протяженных объектов, применение которого позволяет не устанавливать вдоль ВЛ датчики, используя в этом качестве «темное» (свободное от сигналов связи) волокно оптического кабеля связи, которым во многих случаях снабжены магистральные ВЛ [RU 2346235]. Этот аналог выбран в качестве прототипа.A fiber-optic device for controlling the distribution of temperature and deformations along extended objects is known, the use of which allows not to install sensors along the OHL, using as this “dark” (free from communication signals) fiber of the optical communication cable, which in many cases is equipped with trunk OHLs [RU 2346235] . This analogue is selected as a prototype.

Прототип представляет собой «Распределенный оптоволоконный датчик» для контроля акустических и температурных воздействий, содержащий формирователь оптического импульса, оптоволокно и оптический детектор, воспринимающий компоненты Бриллюэновского обратного рассеяния.The prototype is a “Distributed Fiber Optic Sensor” for monitoring acoustic and thermal influences, containing an optical pulse shaper, an optical fiber and an optical detector that receives Brillouin backscattering components.

Расстояние между частотами падающего излучения и Бриллюэновскими компонентами, в зависимости от типа кварцевого волокна, составляет 10,5-11,0 ГГц. Температурные и акустические воздействия на отдельные участки оптоволокна изменяют величину частотного сдвига Бриллюэновских компонент рассеяния, отражаемого этим участком волокна 2. При этом оба указанных вида воздействий вызывают схожие изменения в характере Бриллюэновского рассеяния и разделение этих изменений крайне затруднительно. Поэтому достоверные измерения на основе Бриллюэновских компонент обратного рассеяния возможны только в тех случаях, когда один из воздействующих факторов (температура или акустические колебания) не изменяется, и надо определить влияние другого фактора.The distance between the frequencies of the incident radiation and the Brillouin components, depending on the type of silica fiber, is 10.5-11.0 GHz. Temperature and acoustic effects on individual sections of the optical fiber change the frequency shift of the Brillouin scattering components reflected by this part of fiber 2. Moreover, both of these types of effects cause similar changes in the nature of Brillouin scattering and the separation of these changes is extremely difficult. Therefore, reliable measurements based on the Brillouin backscattering components are possible only in cases when one of the influencing factors (temperature or acoustic vibrations) does not change, and the influence of the other factor must be determined.

Из-за невозможности достоверно разделить в детектированном сигнале результаты акустического воздействия от результатов температурного воздействия контроль, осуществляемый прототипом, недостаточно информативен.Due to the impossibility of reliably separating the results of acoustic effects from the results of temperature effects in the detected signal, the control carried out by the prototype is not informative enough.

При использовании прототипа на ВЛ, снабженной оптоволоконным кабелем, этот недостаток не позволяет, в частности, полноценно контролировать процесс плавки гололеда на ВЛ, регулируя нагрев током плавки, поскольку получаемые данные являются результатом совместного воздействия температуры нагрева провода, акустических воздействий и механических деформаций, вызываемых увеличением провисания провода под действием гололедных отложений или иных механических нагрузок.When using the prototype on an overhead line equipped with a fiber optic cable, this drawback does not allow, in particular, to fully control the ice melting process on the overhead line, regulating the heating by the melting current, since the data obtained are the result of the combined influence of the wire heating temperature, acoustic stresses and mechanical deformations caused by the increase sagging wires under the action of icy deposits or other mechanical stresses.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Технический результат полезной модели - возможность независимого раздельного контроля различных воздействий на ВЛ при использовании единственного оптического волокна в составе кабеля связи.The technical result of the utility model is the possibility of independent separate control of various effects on overhead lines when using a single optical fiber as part of a communication cable.

Предметом полезной модели является устройство дистанционного контроля воздушной линии электропередачи, снабженной оптоволоконным кабелем, содержащее предназначенный для подключения к оптоволокну кабеля оптический разветвитель, к которому подключены формирователь лазерных импульсов, первый оптический детектор, воспринимающий Релеевскую составляющую обратного рассеяния, и второй оптический детектор, воспринимающий антистоковую компоненту Рамановской составляющей обратного рассеяния, при этом вход формирователя лазерных импульсов и выходы оптических детекторов подключены к блоку управления и обработки, который выполнен с возможностью определения по сформированным им рефлектограммам местоположения и интенсивности акустических и температурных воздействий на оптоволоконный кабель линии электропередачи.The object of the utility model is a device for remote control of an overhead power line equipped with a fiber optic cable, comprising an optical splitter for connecting to a fiber optic cable, to which a laser pulse former is connected, a first optical detector receiving the Rayleigh backscattering component, and a second optical detector receiving the anti-drain component Raman component of backscattering, while the input of the laser pulse shaper The s and the outputs of the optical detectors are connected to a control and processing unit, which is configured to determine the location and intensity of acoustic and temperature effects on the fiber optic cable of the power line from the reflectograms generated by it.

Это позволяет получить указанный выше технический результат.This allows you to get the above technical result.

Полезная модель имеет развития.The utility model has development.

Первое развитие состоит в том, что к оптическому разветвителю дополнительно подключен третий оптический детектор, подключенный выходом к блоку управления и обработки, и воспринимающий Бриллюэновскую составляющую обратного рассеяния, а блок управления и обработки выполнен с дополнительной возможностью определения по сформированным рефлектограммам местоположения и интенсивности механических воздействий на оптоволоконный кабель линии электропередачи.The first development consists in the fact that a third optical detector is additionally connected to the optical splitter, connected to the control and processing unit by an output and receiving the Brillouin backscattering component, and the control and processing unit is made with the additional possibility of determining the location and intensity of mechanical stresses from the generated reflectograms fiber optic power line cable.

Это развитие направлено на повышение достоверности раздельного определения интенсивности механических и температурных воздействий и точности их местоположения на ВЛ, например, в условиях проведения плавки гололеда.This development is aimed at increasing the reliability of separate determination of the intensity of mechanical and temperature effects and the accuracy of their location on overhead lines, for example, in conditions of ice melting.

Второе развитие состоит в том, что к оптическому разветвителю дополнительно подключено контрольное оптоволокно, снабженное температурным датчиком, выход которого подключен к блоку управления и обработки.The second development consists in the fact that an optical fiber equipped with a temperature sensor, the output of which is connected to the control and processing unit, is additionally connected to the optical splitter.

Это развитие направлено на обеспечение привязки температурной шкалы устройства к абсолютным значениям температуры для повышения точности определения интенсивности различных воздействий на ВЛ и их местоположения,This development is aimed at ensuring the binding of the temperature scale of the device to absolute temperature values to increase the accuracy of determining the intensity of various effects on overhead lines and their location,

Третье развитие состоит в том, что оптические детекторы подключены к блоку управления и обработки через один общий или отдельные аналого-цифровые преобразователи, а блок обработки выполнен в виде одного или нескольких сопряженных между собой цифровых программируемых устройств.The third development is that the optical detectors are connected to the control and processing unit through one common or separate analog-to-digital converters, and the processing unit is made in the form of one or more interfaced digital programmable devices.

Это развитие позволяет реализовать полезную модель на прогрессивной элементной базе с использованием программируемых устройств цифровой обработки сигналов оптического диапазона.This development allows us to implement a useful model on a progressive element base using programmable digital signal processing devices for the optical range.

Осуществление полезной модели с учетом ее развитийImplementation of a utility model, taking into account its developments

На фиг.1 представлена схема, иллюстрирующая осуществление полезной модели с учетом ее развитий. На фиг.2 схематично показан спектральный состав излучения обратного рассеяния в кварцевом одномодовом оптоволокне.Figure 1 presents a diagram illustrating the implementation of a utility model, taking into account its developments. Figure 2 schematically shows the spectral composition of the backscattering radiation in a quartz single-mode optical fiber.

К оптическому разветвителю 1 подключено свободное от сигналов связи оптоволокно 2 кабеля связи, размещенного на ВЛ или встроенного в грозотрос. К разветвителю 1 также подключены формирователь 3 лазерных импульсов, зондирующих оптоволокно 2, первый оптический детектор 4, воспринимающий Релеевскую составляющую обратного рассеяния и второй оптический детектор 5, воспринимающий антистоковую компоненту Рамановской составляющей обратного рассеяния.An optical splitter 2 of a communication cable located on the overhead line or integrated in a lightning cable is connected to the optical splitter 1. The splitter 1 is also connected to a laser pulse shaper 3 probing the optical fiber 2, a first optical detector 4 receiving the Rayleigh backscattering component and a second optical detector 5 receiving the anti-drain component of the Raman backscattering component.

Вход формирователя 3 лазерных импульсов и выходы детекторов 4 и 5 подключены к блоку 6 управления и обработки, который выполнен на основе процессора 7 со средствами интерфейса. Исходя из известных характеристик затухания и известной скорости распространения прямого и обратного излучения в оптоволокне 2, блок 6 формирует рефлектограммы по выходному сигналу каждого из детекторов 4, 5 и определяет по сформированным рефлектограммам интенсивность акустических и температурных воздействий на оптоволоконо и их место на трассе линии электропередачи.The input of the laser pulse shaper 3 and the outputs of the detectors 4 and 5 are connected to the control and processing unit 6, which is made on the basis of the processor 7 with the interface means. Based on the known attenuation characteristics and the known propagation velocity of forward and backward radiation in optical fiber 2, block 6 generates reflectograms based on the output signal of each of the detectors 4, 5 and determines the intensity of acoustic and temperature effects on the optical fiber and their place on the transmission line path from the generated reflectograms.

Кроме того, к разветвителю 1 может быть подключен третий оптический детектор 8, воспринимающий Бриллюэновскую составляющую обратного рассеяния. Выход детектора 8, как и выходы детекторов 4 и 5, подключен к блоку 6, который, в этом случае, выполнен с возможностью формирования и обработки соответствующей рефлектограммы по выходному сигналу детектора 8. При наличии трех указанных детекторов блок 6 может быть выполнен с дополнительными возможностьями формирования рефлектограмм по выходному сигналу детектора 8 и определения по ним местоположения и интенсивности механических воздействий на оптоволокно 2 и, следовательно, на линию электропередачи. При этом более достоверно разделяются друг от друга статические (механические и температурные) воздействия.In addition, a third optical detector 8, which receives the Brillouin backscatter component, can be connected to the splitter 1. The output of the detector 8, as well as the outputs of the detectors 4 and 5, is connected to the block 6, which, in this case, is configured to generate and process the corresponding trace according to the output signal of the detector 8. If there are three of these detectors, block 6 can be made with additional features forming reflectograms on the output signal of the detector 8 and determining from them the location and intensity of mechanical stresses on the optical fiber 2 and, therefore, on the power line. Moreover, static (mechanical and thermal) effects are more reliably separated from each other.

К оптическому разветвителю 1 может быть подключено контрольное оптоволокно 9, снабженное температурным датчиком 10, выход которого подключен к блоку 6.To the optical splitter 1 can be connected to a control optical fiber 9, equipped with a temperature sensor 10, the output of which is connected to block 6.

Блок 6 может иметь общий входной аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 11, оцифровывающий все аналоговые сигналы, подаваемые в блок 6 для цифровой обработки. Для поочередного соединения с источниками аналоговых сигналов (детекторами 4, 5, 8 и датчиком 10) АЦП 11 снабжен входным демультиплексором 12.Block 6 may have a common input analog-to-digital converter (ADC) 11, digitizing all the analog signals supplied to block 6 for digital processing. For alternate connection with sources of analog signals (detectors 4, 5, 8 and sensor 10), the ADC 11 is equipped with an input demultiplexer 12.

Блок 6 может быть выполнен в виде одного или нескольких сопряженных между собой цифровых программируемых устройств, включая персональный компьютер с дисплеем.Block 6 may be made in the form of one or more interconnected digital programmable devices, including a personal computer with a display.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Формирователь 3 под управлением блока 6 формирует лазерные импульсы, зондирующие волокно 2. Для контроля состояния длинных (десятки километров) линий целесообразно проводить измерения на тех длинах волн, где затухание сигналов в волокне 2 минимально - 1550 нм и/или 1625 нм.The shaper 3 under the control of block 6 generates laser pulses probing fiber 2. To monitor the state of long (tens of kilometers) lines, it is advisable to measure at those wavelengths where the attenuation of signals in fiber 2 is minimal - 1550 nm and / or 1625 nm.

Лазерные импульсы формирователя 3 через разветвитель 1 вводится в оптоволокно 2. В свою очередь, отраженное от стенок оптоволокна 2 излучение обратного рассеяния через разветвитель 1 поступает в оптические детекторы 4, 5 и 8. Каждый из детекторов формирует на своем выходе сигнал пропорциональный соответствующей компоненте обратного рассеяния. Эти сигналы через мультиплексор 12 поочередно поступают на вход АЦП 11 и - после преобразования в цифровой код - подвергаются цифровой обработке в блоке 6.The laser pulses of the shaper 3 through the splitter 1 is injected into the optical fiber 2. In turn, the backscattering radiation reflected from the walls of the fiber 2 passes through the splitter 1 to the optical detectors 4, 5 and 8. Each of the detectors generates a signal proportional to the corresponding backscattering component at its output . These signals through the multiplexer 12 are alternately fed to the input of the ADC 11 and - after conversion to digital code - are digitally processed in block 6.

В режиме настройки лазерные импульсы формирователя 3 вместо волокна 2 поступают в контрольное оптоволокно 9. При этом результаты детектирования обратного рассеяния в оптоволокне 9 и результаты измерения температуры этого оптоволокна датчиком 10 подаются через мультиплексор 12 и АЦП 11 в блок 6 для цифровой обработки и осуществляется привязка температурной шкалы устройства к абсолютным значениям температуры.In the setup mode, the laser pulses of the shaper 3 instead of fiber 2 are fed to the control optical fiber 9. In this case, the results of detection of backscattering in the optical fiber 9 and the temperature measurement results of this optical fiber by the sensor 10 are supplied through the multiplexer 12 and ADC 11 to the digital processing unit 6 and the temperature is linked device scales to absolute temperature values.

При прохождении лазерного импульса через кварцевые оптоволокна 2 или 9 излучение частично рассеивается на неоднородностях и атомах кристаллической решетки. При этом в рассеянном излучении присутствуют как компоненты с той же длиной волны, что и падающее излучение (Рэлеевское рассеяние), так и компоненты с другими длинами волн (комбинационное рассеяние, которое принято разделять на Бриллюэновское и Рамановское). Ближайшие к длине волны падающего излучения компоненты, на использовании которых основан прототип, называются Бриллюэновскими. Рамановское рассеяние имеет две своих компоненты. Компонента Рамановсого рассеяния, которая находится правее Рэлеевского рассеяния (см. фиг.2), называется стоксовой, а та, что левее - антистоксовой.When a laser pulse passes through quartz optical fibers 2 or 9, the radiation partially scatters the inhomogeneities and atoms of the crystal lattice. In this case, the scattered radiation contains both components with the same wavelength as the incident radiation (Rayleigh scattering), and components with other wavelengths (Raman scattering, which is usually divided into Brillouin and Raman). The components closest to the wavelength of the incident radiation on which the prototype is based are called Brillouin. Raman scattering has two of its components. The component of the Raman scattering, which is located to the right of the Rayleigh scattering (see Fig. 2), is called the Stokes component, and the one to the left is the anti-Stokes component.

В предлагаемом устройстве раздельный контроль акустических и температурных воздействий основан на детектировании и совместной обработке двух компонент обратного рассеяния: Релеевской и антистоксовой Рамановской.In the proposed device, the separate control of acoustic and temperature effects is based on the detection and joint processing of two backscattering components: Relay and anti-Stokes Ramanovskaya.

В кварцевом одномодовом оптоволокне 2 компоненты Рамановского рассеяния отстоят от частоты падающего излучения на значительную величину порядка 13,0 ТГц. Поэтому для их регистрации в детекторе 5 можно использовать лазерные диоды и оптические фильтры, широко применяемые в измерительной и телекоммуникационной аппаратуре.In a quartz single-mode optical fiber 2, the Raman scattering components are separated from the incident radiation frequency by a significant amount of the order of 13.0 THz. Therefore, for their registration in the detector 5, you can use laser diodes and optical filters, which are widely used in measuring and telecommunication equipment.

Акустические воздействия на различные участки оптоволокна 2 изменяют интенсивность Релеевского обратного рассеяния, отражаемого этим участком и принимаемого детектором 4. Температурные воздействия на участки оптоволокна 2 влияют главным образом на интенсивность принимаемой детектором 5 антистоксовой компоненты Рамановского обратного рассеяния.Acoustic effects on various sections of optical fiber 2 change the intensity of the Rayleigh backscattering reflected by this section and received by detector 4. The temperature effects on sections of optical fiber 2 mainly affect the intensity of the anti-Stokes component of Raman backscattering received by detector 5.

По выходным сигналам детекторов 4 и 5 блок 6 формирует соответствующие рефлектограммы, отражающие распределение воздействий вдоль оптоволокна, а следовательно, и вдоль ВЛ.Based on the output signals of the detectors 4 and 5, block 6 forms the corresponding reflectograms reflecting the distribution of actions along the optical fiber, and therefore along the overhead line.

Сопоставление рефлектограмм, полученных из сигналов на выходе детектора 4 и детектора 5, осуществляемое блоком 6, позволяет, несмотря на значительное затухание излучения рассеяния, отраженного оптоволокном на удаленном конце ВЛ, достоверно разделять температурные изменения от акустических воздействий на всем ее протяжении.Comparison of reflectograms obtained from the signals at the output of detector 4 and detector 5, carried out by block 6, allows, despite the significant attenuation of the scattering radiation reflected by the optical fiber at the remote end of the overhead line, to reliably separate the temperature changes from acoustic effects throughout its length.

В процессе плавки гололедных отложений на проводе или грозотроссе ВЛ, снабженной оптоволоконным кабелем, изменяется его провисание. Стрела провеса зависит от веса гололедоообразований и температуры провода или грозотросса, нагреваемого током плавки. Изгибающие механические напряжения и температура одновременно воздействуют на участки оптоволокна 2. В этом случае по рефлектограммам, полученным из выходных сигналов детекторов 4 и 5, не всегда можно достоверно установить вследствие каких воздействий (температуры или механического напряжения) произошли изменения в этих рефлектограммах. При высокой температуре провода ток плавки должен быть уменьшен, а при механических воздействиях от провисания и гололедных образований, но допустимой температуре провода, ток плавки может быть сохранен или даже увеличен.In the process of melting ice deposits on the wire or ground wire of the overhead line equipped with a fiber optic cable, its sag changes. The sag arrow depends on the weight of the ice and the temperature of the wire or ground wire, heated by the melting current. Bending mechanical stresses and temperature simultaneously affect the sections of optical fiber 2. In this case, it is not always possible to reliably establish from the traces obtained from the output signals of the detectors 4 and 5 what effects (temperature or mechanical stress) caused changes in these traces. At a high temperature of the wire, the melting current should be reduced, and with mechanical influences from sagging and icing, but an acceptable temperature of the wire, the melting current can be saved or even increased.

Дополнительно повысить достоверность раздельного определения характера внешних воздействий в этом и в других случаях позволяет использование дополнительных рефлектограмм, формируемых по сигналам детектора 8, который независимо воспринимает другой вид обратного рассеяния (Бриллюэновское рассеяние), и проведение сопоставительного комплексного анализа всех получаемых рефлектограмм в блоке 6.The use of additional reflectograms generated by the signals of detector 8, which independently perceives a different type of backscattering (Brillouin scattering), and conducting a comparative complex analysis of all received reflectograms in block 6, can additionally increase the reliability of a separate determination of the nature of external influences in this and in other cases.

Claims (4)

1. Устройство дистанционного контроля воздушной линии электропередачи, снабженной оптоволоконным кабелем, содержащее предназначенный для подключения к оптоволокну кабеля оптический разветвитель, к которому подключены формирователь лазерных импульсов, первый оптический детектор, воспринимающий Релеевскую составляющую обратного рассеяния, и второй оптический детектор, воспринимающий антистоковую компоненту Рамановской составляющей обратного рассеяния, при этом вход формирователя лазерных импульсов и выходы оптических детекторов подключены к блоку управления и обработки, который выполнен с возможностью определения по сформированным им рефлектограммам местоположения и интенсивности акустических и температурных воздействий на оптоволоконный кабель линии электропередачи.1. A remote control device for an overhead power line equipped with a fiber optic cable, comprising an optical splitter for connecting to a fiber optic cable, to which a laser pulse former is connected, a first optical detector sensing a Rayleigh backscattering component, and a second optical detector sensing an anti-drain component of the Raman component backscattering, while the input of the laser pulse former and the outputs of the optical detectors connected to the control and processing unit, which is configured to determine the location and intensity of acoustic and temperature effects on the fiber optic cable of the power line from the reflectograms generated by it. 2. Устройство по п.1, в котором к оптическому разветвителю дополнительно подключен третий оптический детектор, подключенный выходом к блоку управления и обработки и воспринимающий Бриллюэновскую составляющую обратного рассеяния, а блок управления и обработки выполнен с дополнительной возможностью определения по сформированным рефлектограммам местоположения и интенсивности механических воздействий на оптоволоконный кабель линии электропередачи.2. The device according to claim 1, in which a third optical detector is additionally connected to the optical splitter, connected by an output to the control and processing unit and receiving the Brillouin backscattering component, and the control and processing unit is made with the additional possibility of determining the location and intensity of mechanical effects on the fiber optic cable of the power line. 3. Устройство по п.1 или 2, в котором к оптическому разветвителю дополнительно подключено контрольное оптоволокно, снабженное температурным датчиком, выход которого подключен к блоку управления и обработки.3. The device according to claim 1 or 2, in which a control fiber is additionally connected to the optical splitter, equipped with a temperature sensor, the output of which is connected to the control and processing unit. 4. Устройство по п.1 или 2, в котором оптические детекторы подключены к блоку управления и обработки через один общий или отдельные аналого-цифровые преобразователи, а блок обработки выполнен в виде одного или нескольких сопряженных между собой цифровых программируемых устройств.
Figure 00000001
4. The device according to claim 1 or 2, in which the optical detectors are connected to the control and processing unit through one common or separate analog-to-digital converters, and the processing unit is made in the form of one or more interfaced digital programmable devices.
Figure 00000001
RU2011153514/07U 2011-12-27 2011-12-27 REMOTE CONTROL OF ELECTRIC TRANSMISSION AIR LINE SUPPLIED WITH AN OPTICAL FIBER CABLE RU115583U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011153514/07U RU115583U1 (en) 2011-12-27 2011-12-27 REMOTE CONTROL OF ELECTRIC TRANSMISSION AIR LINE SUPPLIED WITH AN OPTICAL FIBER CABLE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011153514/07U RU115583U1 (en) 2011-12-27 2011-12-27 REMOTE CONTROL OF ELECTRIC TRANSMISSION AIR LINE SUPPLIED WITH AN OPTICAL FIBER CABLE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU115583U1 true RU115583U1 (en) 2012-04-27

Family

ID=46298149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011153514/07U RU115583U1 (en) 2011-12-27 2011-12-27 REMOTE CONTROL OF ELECTRIC TRANSMISSION AIR LINE SUPPLIED WITH AN OPTICAL FIBER CABLE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU115583U1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU185311U1 (en) * 2018-05-30 2018-11-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" Device for operational monitoring of the technical condition of high-voltage power lines
RU2761084C1 (en) * 2021-01-11 2021-12-03 АО "Сетевая компания" MONITORING SYSTEM FOR ICE AND FROST DEPOSITS ON WIRES AND LIGHTNING PROTECTION CABLES OF 110-220 kV OVERHEAD LINES
RU2820966C2 (en) * 2023-06-03 2024-06-14 Андрей Сергеевич Новиков Device for protecting cables and other utility networks

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU185311U1 (en) * 2018-05-30 2018-11-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" Device for operational monitoring of the technical condition of high-voltage power lines
RU2761084C1 (en) * 2021-01-11 2021-12-03 АО "Сетевая компания" MONITORING SYSTEM FOR ICE AND FROST DEPOSITS ON WIRES AND LIGHTNING PROTECTION CABLES OF 110-220 kV OVERHEAD LINES
RU2820966C2 (en) * 2023-06-03 2024-06-14 Андрей Сергеевич Новиков Device for protecting cables and other utility networks

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2587238B1 (en) Optical fibre temperature distribution measurement apparatus
EP0447439B1 (en) Loss detection
CN203310540U (en) Temperature and strain on-line monitoring device integrating optical phase conductors
CN101592475B (en) Fully distributed fiber Rayleigh and Raman scattering photon strain and temperature sensor
US10274345B2 (en) Optoelectronic distributed measuring device based on brillouin scattering
US10215793B2 (en) Fiber aligned and motionally coupled with electric cable
JP5413931B2 (en) OPTICAL FIBER SENSOR HAVING OPTICAL MARKING PART FOR LOCATION OF OPTICAL FIBER, MEASURING METHOD OF OPTICAL FIBER SENSOR, AND OPTICAL FIBER SENSOR DEVICE
RU2012118584A (en) SYSTEM BASED ON FORCED SCATTERING OF MANDELSTAM-BRILLUIN WITH MANY RBD
CN103591971B (en) A kind of localization method of fiber grating
CN204087417U (en) Temperature detected by optical fiber fire detector system
AU2012283100B2 (en) Optical network configuration with intrinsic delay for swept-wavelength interferometry systems
US20240060852A1 (en) Fiber optic cable location system and method
CN104089723A (en) Battery temperature detection assembly
RU2478247C1 (en) Remote control system of overhead transmission line equipped with fibre optic cable
CN104627205A (en) Railway foreign matter beyond limit monitoring system based on fiber bragg grating sensor closed loop
RU115583U1 (en) REMOTE CONTROL OF ELECTRIC TRANSMISSION AIR LINE SUPPLIED WITH AN OPTICAL FIBER CABLE
CN104361707A (en) Fiber-optic temperature-sensing fire detector system
CN202511922U (en) Oppc optical cable stress and carrying capacity measuring and calculating system
Lu et al. A hybrid distributed optical fiber vibration and temperature sensor based on optical Rayleigh and Raman scattering
JP2018136126A (en) Mode coupling ratio distribution measuring apparatus and mode coupling ratio distribution measuring method
CN204368189U (en) Based on the railway foreign body intrusion monitoring system of fiber-optic grating sensor closed loop
RU140707U1 (en) FIBER OPTICAL BRILLUIN ANALYZER
CN112649115A (en) OPGW optical cable temperature monitoring system
RU2533178C1 (en) System of mechanical load control at extended elements of overhead transmission line
CN207850564U (en) Transmission line wire Temperature Distribution formula monitoring device based on BOTDA

Legal Events

Date Code Title Description
MG1K Anticipatory lapse of a utility model patent in case of granting an identical utility model

Ref document number: 2011153513

Country of ref document: RU

Effective date: 20130327