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    一種用于光纖復(fù)合相線的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法技術(shù)方案

    技術(shù)編號:8130115 閱讀:205 留言:0更新日期:2012-12-27 01:36
    本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于光纖復(fù)合相線的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法,監(jiān)測系統(tǒng)包括OPPC光纜(1)、光單元(2)、光纜接頭盒(3)、引入光纜(4)、測溫主機(5)和監(jiān)控計算機(6);所述OPPC光纜(1)、光單元(2)、光纜接頭盒(3)、引入光纜(4)和測溫主機(5)依次連接;所述監(jiān)控計算機(6)與測溫主機(5)連接。本發(fā)明專利技術(shù)提供的技術(shù)方案用于對運行的OPPC光纜溫度進行實時分區(qū)監(jiān)測,為輸電線故障預(yù)警、動態(tài)增容等應(yīng)用提供準確的溫度數(shù)據(jù)。

    【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

    本專利技術(shù)涉及一種監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法,具體涉及ー種用于光纖復(fù)合相線的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法
    技術(shù)介紹
    高壓電纜的負荷大,發(fā)熱量高,其表面溫度能夠比較真實的反映電纜的實際運行情況,如過負荷運行、電纜線路絕緣故障等。基于溫度信息對線路進行在線運行實時監(jiān)測,是實現(xiàn)電纜日常檢修與維護、電纜故障預(yù)警與診斷、線路事故排查與應(yīng)急的重要手段。同時,通過電纜溫度,結(jié)合日照、環(huán)境溫度和風(fēng)カ等的傳感器數(shù)據(jù),可精確分析計算電纜的最大允許載流量,為合理配置負荷提供科學(xué)數(shù)據(jù)依據(jù)。 光纖復(fù)合相線(OPPC)是在傳統(tǒng)的相線結(jié)構(gòu)中嵌入光纖單元的ー種新型特種光纜,它充分利用了電カ系統(tǒng)自身的線路資源,具有傳輸電能與通信業(yè)務(wù)的雙重功能。在我國現(xiàn)行電網(wǎng)中,輸電線路電流一般都米用三相電カ系統(tǒng)傳輸,用OPPC替代三相中的一相,形成由兩根導(dǎo)線和ー根OPPC組合而成的三相電カ系統(tǒng),不需要另外架設(shè)通信線路就可以解決電網(wǎng)的自動化、調(diào)度、保護等問題。因此,OPPC技術(shù)提供了另ー種電カ通信解決方案。OPPC光纜充分利用電カ系統(tǒng)的特有資源(輸電線路、桿塔等),與電カ網(wǎng)架結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合在一起建設(shè),施工速度快,エ期短,采用OPPC光纜可優(yōu)化輸電線路設(shè)計,能充分利用輸電線路資源,避免了在頻率資源、路由協(xié)調(diào)、電磁兼容、短路、雷擊等方面與外界的矛盾;0PPC光纜的建設(shè)不會給輸電線路增加額外負擔(dān),降低了人為破壞的可能性。另外由于OPPC采用截面大的良導(dǎo)體材料制造,能承受的短路電流比OPGW光纜大;同時OPPC安裝時不一定在桿塔的最上方,所以不易遭雷擊,避免了像OPGW由落雷引起的斷芯、斷股的事故。IlOkV及以下電壓等級的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)線路沒有架空地線,該電網(wǎng)架空導(dǎo)線對地面的常規(guī)距離已按設(shè)計選定。過去建設(shè)時不可能考慮光纖通信的要求,現(xiàn)在架設(shè)ADSS吋,對地安全距離不夠,掛點距離偏高,只有選擇OPPC最為合適。對于高電壓等級的輸電線路,OPPC仍然具有應(yīng)用的空間和可能性,國外已經(jīng)有了應(yīng)用實例。目前高壓電纜包括電纜和架空導(dǎo)線的溫度在線監(jiān)測通常分散安裝各種接觸式和非接觸式傳感器,使用無線通信技術(shù)傳輸信號。現(xiàn)場由于電源、絕緣、通信傳輸?shù)葐栴},不易實施。本專利技術(shù)專利根據(jù)輸電線路狀態(tài)在線監(jiān)測需求,以及OPPC應(yīng)用,結(jié)合拉曼散射分布式光纖傳感技術(shù)原理,設(shè)計ー種用于光纖復(fù)合相線(OPPC)在線溫度監(jiān)測方法和系統(tǒng)。本專利技術(shù)結(jié)合OPPC和輸電線路狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)用需求,實現(xiàn)輸電、測溫、通信三種功能。提升輸電系統(tǒng)智能化程度。相關(guān)中國專利ZL200920289025. 2 ー種應(yīng)用于光纖復(fù)合相線OPPC的應(yīng)カ應(yīng)變測量裝置,由基于布里淵散射的分布式光纖系統(tǒng)B0TDR、監(jiān)控計算機、傳導(dǎo)光纖及其接頭盒和光纖復(fù)合相線OPPC組成,可完成對OPPC應(yīng)カ應(yīng)變異常點監(jiān)測;相關(guān)中國專利ZL200910175452分布式光纖測溫系統(tǒng),專利技術(shù)包括單片機控制板、光纖溫度場信息米集模塊、光電探測器和電路信號后處理模塊,可完成對測溫光纜的溫度監(jiān)測,不能實現(xiàn)OPPC溫度監(jiān)測。中國專利ZL201110007053. 2基于分布式光纖測溫方法的電纜載流量監(jiān)測方法及系統(tǒng),測溫光纖直接接觸電纜表面,使用的測量方法不能用于OPPC溫度監(jiān)測。美國專利US7412117(PCT/GB2004/004383)Apparatus and method for distributed temperaturesensing,并沒有考慮OPPC線路復(fù)雜熱傳導(dǎo)特點,沒有考慮到架空光纜多點接續(xù)的特殊性倉^:。
    技術(shù)實現(xiàn)思路
    針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本專利技術(shù)提供,該方法用于對運行的OPPC光纜溫度進行實時分區(qū)監(jiān)測,為輸電線故障預(yù)警、動態(tài)增容等應(yīng)用提供準確的溫度數(shù)據(jù)。本專利技術(shù)的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種用于光纖復(fù)合相線的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng),其改進之處在于,所述監(jiān)測系統(tǒng)包括OPPC光纜I、光單元2、光纜接頭盒3、引入光纜4、測溫主機5和監(jiān)控計算機6 ;所述OPPC 光纜I、光單元2、光纜接頭盒3、引入光纜4和測溫主機5依次連接;所述監(jiān)控計算機6與測溫主機5連接;所述監(jiān)測系統(tǒng)分別與載流量評估系統(tǒng)和輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)連接。其中,所述OPPC光纜I包括至少ー層鋼芯11、至少ー個光単元12和至少ー層鋁線13 ;所述至少一層鋼芯11和至少ー個光単元12構(gòu)成OPPC光纜的中心加強芯;所述至少一層鋁線13均勻設(shè)置在中心加強芯外層。其中,所述鋼芯11采用鋁包鋼線或鍍鋅鋼線;所述光單元12為不銹鋼管光単元;所述鋁線13或為鋁合金。其中,所述光單元2和光単元12包括光纖和保護材料;所述光纖包括測溫光纖和通信光纖;所述測溫光纖和通信光纖在鋼管中阻水材料油膏填充固定;所述測溫光纖采用多模62. 5/125或50/125微米光纖;所述保護材料米用金屬或非金屬。其中,集成測溫光纖的OPPC光纜I應(yīng)用在10kV_500kV不同電壓等級。其中,所述OPPC光纜I的測溫光纖與光単元2的測溫光纖連接;所述光單元2的測溫光纖與所述光纜接頭盒3連接。其中,所述光纜接頭盒3用于完成OPPC光纜的光電分離,并把所述OPPC光纜I的測溫光纖和光単元2的測溫光纖與引入光纜4對接。其中,所述引入光纜4采用衰減為3db/公里的光纖,所述引入光纜4傳輸與測溫主機5中激光器發(fā)射的激光源匹配。其中,所述測溫主機5包括激光器51、光源放大器52、波分復(fù)用器53、邏輯觸發(fā)電路54、控制芯片55、光電轉(zhuǎn)換器56、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路57、模擬信號處理器58和通信接ロ 59 ;所述激光器51的光源信號經(jīng)光源放大器52、波分復(fù)用器53和光電轉(zhuǎn)換器56傳遞給模擬信號處理器58 ;所述模擬信號處理器58將信號處理后傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路57 ;所述控制芯片55分別與光源放大器52、邏輯觸發(fā)電路54和模擬信號處理器58通ィ目;所述邏輯觸發(fā)電路54分別與激光器51和模數(shù)轉(zhuǎn)換才57通信;所述通信接ロ 59與控制芯片55相互通信。其中,所述激光器51發(fā)射激光源,所述激光源采用長波設(shè)計;所述激光器51中包括驅(qū)動電路;所述驅(qū)動電路用于降低噪聲并提高驅(qū)動功率。其中,所述光源放大器52采用摻鉺光纖放 大器;所述波分復(fù)用器53完成入射光發(fā)射和反射光接收。其中,所述邏輯觸發(fā)電路54向激光器提供調(diào)制信號,所述調(diào)制信號采用寬度為IOns以上的電脈沖序列;所述控制芯片55包括存儲器。其中,所述光電轉(zhuǎn)換器56采用雪崩ニ極管,用于實現(xiàn)反射光到電流信號的轉(zhuǎn)換;所述反射光包括斯托克斯光和方斯托克斯光;所述模擬信號處理器58完成電流信號到電壓信號轉(zhuǎn)換,并把電壓信號進行放大處理;所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路57采用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片,模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與控制芯片之間采用并行接ロ連接。其中,所述通信接ロ 59采用以太網(wǎng)或串ロ通信方式;所述傳感數(shù)據(jù)信號通過所述通信接ロ實時輸入并存儲到控制芯片的存儲器中;所述傳感數(shù)據(jù)信號包括環(huán)境溫度、日照強度和風(fēng)速信號。其中,所述監(jiān)控計算機6用于完成對數(shù)據(jù)的存儲和統(tǒng)計分析,并提供給載流量評估系統(tǒng)和輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)。本專利技術(shù)基于另一目的提供的一種用于光纖復(fù)合相線的在線溫度監(jiān)測方法,其改進之處在于,所述方法包括下述步驟A、采集所述光單元12或光単元2各距離點測溫光纖溫度;B、所述步驟A的測溫光纖溫度和所述監(jiān)控計算機6的電流值數(shù)據(jù)映射;C、判斷所述電流值和測溫光纖溫度的邏輯本文檔來自技高網(wǎng)
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    【技術(shù)保護點】
    一種用于光纖復(fù)合相線的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng),其特征在于,所述監(jiān)測系統(tǒng)包括OPPC光纜(1)、光單元(2)、光纜接頭盒(3)、引入光纜(4)、測溫主機(5)和監(jiān)控計算機(6);所述OPPC光纜(1)、光單元(2)、光纜接頭盒(3)、引入光纜(4)和測溫主機(5)依次連接;所述監(jiān)控計算機(6)與測溫主機(5)連接;所述監(jiān)測系統(tǒng)分別與載流量評估系統(tǒng)和輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)連接。

    【技術(shù)特征摘要】
    1.一種用于光纖復(fù)合相線的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng),其特征在于,所述監(jiān)測系統(tǒng)包括OPPC光纜(I)、光単元(2)、光纜接頭盒(3)、引入光纜(4)、測溫主機(5)和監(jiān)控計算機(6);所述OPPC光纜(I)、光單元(2)、光纜接頭盒(3)、引入光纜(4)和測溫主機(5)依次連接;所述監(jiān)控計算機(6)與測溫主機(5)連接; 所述監(jiān)測系統(tǒng)分別與載流量評估系統(tǒng)和輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)連接。2.如權(quán)利要求I所述的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng),其特征在于,所述OPPC光纜(I)包括至少一層鋼芯(11)、至少ー個光単元(12)和至少ー層鋁線(13);所述至少一層鋼芯(11)和至少一個光單元(12)構(gòu)成OPPC光纜的中心加強芯;所述至少一層鋁線(13)均勻設(shè)置在中心加強芯外層。3.如權(quán)利要求2所述的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng),其特征在于,所述鋼芯(11)采用鋁包鋼線或鍍鋅鋼線;所述光單元(12)為不銹鋼管光単元;所述鋁線(13)或為鋁合金。4.如權(quán)利要求I所述的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng),其特征在于,所述光單元(2)和光単元(12)包括光纖和保護材料;所述光纖包括測溫光纖和通信光纖;所述測溫光纖和通信光纖在鋼管中阻水材料油膏填充固定;所述測溫光纖采用多模62. 5/125或50/125微米光纖;所述保護材料采用金屬或非金屬。5.如權(quán)利要求2-3中任一項所述的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng),其特征在于,集成測溫光纖的OPPC光纜(I)應(yīng)用在10kV-500kV不同電壓等級。6.如權(quán)利要求I所述的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng),其特征在于,所述OPPC光纜(I)的測溫光纖與光単元(2)的測溫光纖連接;所述光單元(2)的測溫光纖與所述光纜接頭盒(3)連接。7.如權(quán)利要求I所述的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng),其特征在于,所述光纜接頭盒(3)用于完成OPPC光纜的光電分離,并把所述OPPC光纜(I)的測溫光纖和光単元(2)的測溫光纖與引入光纜(4)對接。8.如權(quán)利要求I所述的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng),其特征在于,所述引入光纜(4)采用衰減為3db/公里的光纖,所述引入光纜(4)傳輸與測溫主機(5)中激光器發(fā)射的激光源匹配。9.如權(quán)利要求I或8所述的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng),其特征在于,所述測溫主機(5)包括激光器(51)、光源放大器(52)、波分復(fù)用器(53)、邏輯觸發(fā)電路(54)、控制芯片(55)、光電轉(zhuǎn)換器(56 )、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(57 )、模擬信號處理器(58 )和通信接ロ( 59 ); 所述激光器(51)的光源信號經(jīng)光源放大器(52)、波分復(fù)用器(53)和光電轉(zhuǎn)換器(56)傳遞給模擬信號處理器(58); 所述模擬信號處理器(58)將信號處理后傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(57); 所述控制芯片(55)分別與光源放大器(52)、邏輯觸發(fā)電路(54)和模擬信號處理器(58)通信; 所述邏輯觸發(fā)電路(54)分別與激光器(51)和模數(shù)轉(zhuǎn)換才(57)通信; 所述通信接ロ(59)與控制芯片(55)相互通信。10.如權(quán)利要求9所述的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng),其特征在于,所述激光器(51)發(fā)射激光源,所述激光源采用長波設(shè)計;所述激光器(51)中包括驅(qū)動電路;所述驅(qū)動電路用于降低噪聲并提聞驅(qū)動功率。11.如權(quán)利要求9所述的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng),其特征在于,所述光源放大器(52)采用摻鉺光纖放大器;所述波分復(fù)用器(53)完成入射光發(fā)射和反射光接收。12.如權(quán)利要求9所述的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng),其特征在于,所述邏輯觸發(fā)電路(54)向激光器提供調(diào)制信號,所述調(diào)制信號采用寬度為IOns以上的電脈沖序列;所述控制芯片(55)包括存儲器。13.如權(quán)利要求9所述的在線溫度監(jiān)測系統(tǒng),其特征在于,所述光電轉(zhuǎn)換器(56)采用雪崩ニ極管,用于實現(xiàn)反射光到電流信號的轉(zhuǎn)換;所述反射光包括斯托克斯光和方斯托克斯光; 所述模擬信號處理器(58)完成電流...

    【專利技術(shù)屬性】
    技術(shù)研發(fā)人員:黃畢堯陳希汪洋雷煜卿仝杰高強盧錕
    申請(專利權(quán))人:中國電力科學(xué)研究院國家電網(wǎng)公司
    類型:發(fā)明
    國別省市:

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