一种OPGW直流融冰系统技术方案

本发明专利技术提供一种OPGW直流融冰系统，包括融冰地线、覆冰测量传感器、覆冰测量主机、融冰测量主机、直流融冰电源、485集线器、交换机、监测终端和光缆接头盒；融冰地线通过光缆接头盒连接融冰测量主机，覆冰测量传感器通过单模光纤连接覆冰测量主机，覆冰测量主机、融冰测量主机和直流融冰电源均连接485集线器，覆冰测量主机和融冰测量主机通过交换机连接监测终端。本发明专利技术利用分布式光纤测温技术、在线分析技术实现了长距离线路融冰过程中的温度超限监测问题和线路覆冰的脱冰时期不同情况下的融冰控制问题；利用光纤光栅覆冰测量技术实现了现场无源、抗电磁辐射、监测环境异常恶劣下的输电杆塔的覆冰监测难题，具备较强的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种OPGW直流融冰系统
本专利技术涉及一种直流融冰系统，具体涉及一种基于分布式光纤测温与光纤光栅测冰厚的OPGW直流融冰系统。
技术介绍
架空输电线路的地线是输电线路中用于避雷使用的。OPGW(OPGW)兼具通信通道和避雷线的功能，十多年来已在高压输电线路中得到了广泛应用。在接地方式上，目前在工程中普通避雷线多采用分段绝缘、一点接地的方式；而OPGW基本采用逐基接地的方式。由于常规情况下地线与铁塔之间并不绝缘的，所以此前的输电导线直流融冰方案无法直接应用在地线覆冰上，直流融冰装置不能直接对架空OPGW地线进行融冰。架空OPGW地线的融冰非常重要，一旦输电架空地线覆冰厚度超过极限值，将引起倒塔、线路跳闸，OPGW地线断裂造成通讯中断，导致电网崩溃，造成灾难性后果。因此，实施架空地线防冰综合治理项目，对提高输电线路整体防冰能力，保障电网供电可靠性有着十分重要的意义。典型融冰导线方案有外缠式、内嵌式和全绝缘方式。外缠式是在OPGW地线的外表面以一定节距缠绕绝缘发热导线，利用发热导线的发热融化覆盖在光缆表面的覆冰，从而达到融冰效果；内嵌式是在光缆的内部放置一定数量的发热导线，利用发热导线产生的焦耳热并将热量层层传递出来，不断融化附着在光缆表面的覆冰，直至脱落，从而达到融冰效果；全绝缘式是在传统的OPGW地线的基础上，通过绝缘化改造使地线与杆塔之间实现绝缘，对于地线融冰可以像导线融冰一样通过短路加载电流，实现交流或直流方式的融冰操作。光纤传感器与以电测量原理为基础的传感器有本质区别，它是一种用光作为敏感信息载体，用光纤作为传递敏感信息媒质的新型传感器。因此，光纤传感器具有很好的电绝缘性、很强的抗电磁干扰能力和较高的灵敏度；可实现不带电的全光型探头；便于与计算机和光纤传输系统相连实现对被测信号的远距离监控。光纤传感器很适合在输电网的高压、强电磁干扰、强腐蚀等恶劣环境下工作，且较其他方法而言更能保障测量数据的精确度及监测系统工作的稳定性。基于光纤传感与光通信技术的输电线路覆冰监测技术国内外已经有相关的研究，光纤光栅是实现光纤输电线缆监测的最早技术，在电信号监测系统基础上完成线路拉力、温度物理量的测量；基于拉曼散射的光纤传感器技术已经比较成熟，但目前只能用于温度的测量；而基于布里渊散射的光纤传感器可以用于温度和应变的同时测量。由于布里渊光纤传感技术具有传感距离长、抗电磁干扰、监测精度高、易于组成监测网络等优点，此可以更好地指导人们掌握线路应力变化，获得导线温度和应力变化规律.为及时采取预防和除冰措施提供科学的依据，最大程度地减小灾害带来的损失。申请号201410039527.5的专利技术专利公开了一种OPGW状态监测系统，利用移动无线网络技术实现监测数据回传，利用GIS模块实现监测数据定位的OPGW光缆状态监测系统。没有涉及光纤分布式温度测量方法和利用时域反射技术进行数据定位的技术。申请号为200910175452.2的专利技术专利公开了一种分布式光纤测温系统，包括单片机控制板、光纤温度场信息采集模块、光电探测器和电路信号后处理模块，可完成对测温光缆的温度监测，没有提到在OPGW光缆上应用来解决融冰过程中的温度超限告警及脱冰进度的控制功能。申请号为201310164034.X的专利技术专利公开了一种输电线路架空地线和OPGW的直流融冰方法，介绍了架空地线和OPGW光缆实现直流融冰的技术方法，未涉及一种内嵌发热体的OPGW融冰方式和分布式光纤温度监测的技术。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种基于分布式光纤测温与光纤光栅测冰厚的OPGW直流融冰系统，利用分布式光纤测温技术、在线分析技术实现了长距离线路融冰过程中的温度超限监测问题和线路覆冰的脱冰时期不同情况下的融冰控制问题；利用光纤光栅覆冰测量技术实现了现场无源、抗电磁辐射、监测环境异常恶劣下的输电杆塔的覆冰监测难题，具备较强的实际应用价值。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术提供一种OPGW直流融冰系统，所述系统包括融冰地线、覆冰测量传感器、覆冰测量主机、融冰测量主机、直流融冰电源、485集线器、交换机、监测终端和光缆接头盒；所述融冰地线通过光缆接头盒连接融冰测量主机，所述覆冰测量传感器通过单模光纤连接覆冰测量主机，所述覆冰测量主机、融冰测量主机和直流融冰电源均连接485集线器，所述覆冰测量主机和融冰测量主机通过交换机连接监测终端。所述融冰地线通过光缆接头盒与多模光纤熔接，并连接到融冰测量主机；所述融冰地线通过两根电力电缆连接直流融冰电源的正负极输出端。所述覆冰测量主机和融冰测量主机分别利用屏蔽双绞线连接到485集线器的两个输出端子上，所述直流融冰电源利用屏蔽双绞线连接到485集线器的输入端子上，构成串口通信网络。所述覆冰测量主机、融冰测量主机和监测终端均通过五类双绞线连接交换机，构成了以太网通信网络。所述融冰地线为内嵌式融冰地线；所述内嵌式融冰地线包括从内向外依次排列的最内层、中间层和最外层。所述最内层包括不锈钢光单元管和发热漆包线，发热漆包线与不锈钢光单元管按照顺时针或逆时针方向绞合，所述不锈钢光单元管中的光纤余长在6～8‰的控制范围内。所述中间层包括无缝铝管，所述最外层包括铝包钢线，铝包钢线按逆时针方向绞合在无缝铝管的外部。所述发热漆包线之间、发热漆包线与无缝铝管之间通过聚酰亚胺膜实现绝缘，绝缘等级在10kv电压等级。通过覆冰测量传感器和覆冰测量主机完成覆冰厚度的测量；所述覆冰测量传感器安装在输电线路杆塔上部，由覆冰测量主机的光源发出的光信号经过单模光纤传送到覆冰测量传感器，所述覆冰测量传感器将经过调制的光信号回传到覆冰测量主机的光纤光栅解调仪中，被光纤光栅解调仪解调为数字信号；当融冰地线结冰时，覆冰测量主机将覆冰测量传感器测量冰体的重量转换为等效覆冰厚度。通过融冰测量主机、融冰地线、光缆接头盒和测温系统完成融冰温度的测量；由融冰测量主机的光源发出的光信号通过测温光纤进行温度调制，调制后的光信号回传到融冰测量主机的光电探测器后被转换为电信号，电信号经过解析得到融冰温度。根据融冰地线的位置和长度选取直流融冰电源。所述系统运行时，直流融冰电源向覆冰测量主机和融冰测量主机分别发起握手通信，融冰地线的覆冰厚度达到启动融冰条件时，覆冰测量主机向直流融冰电源发出启动融冰过程指令；融冰过程中，融冰测量主机与直流融冰电源实时通信，控制融冰温度的高低和融冰电流的大小；融冰完成后，融冰测量主机发出直流融冰电源停止工作的指令，直流融冰电源停止工作，融冰结束。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1)基于分布式光纤测温和光纤光栅测重力的直流融冰系统为光纤复合架空地线的融冰和在线监测、保护难题解决提供了有效的途径；2)通过内嵌式OPGW融冰地线、分布式光纤测温技术、光纤光栅覆冰测量技术、直流融冰技术等综合应用，利用光缆本体实现光缆覆冰的实时监测、光缆融冰过程的安全保护、光缆融冰结束的智能判断，增强光纤复合架空地线的抗灾减灾效用；3)利用分布式光纤测温技术、在线分析技术实现了长距离线路融冰过程中的温度超限监测问题和线路覆冰的脱冰时期不同情况下的融冰控制问题；4)利用光纤光栅覆冰测量技术实现了现场无源、抗电磁辐射、监测环境异常恶劣下的输电杆塔的覆冰监测难题，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种OPGW直流融冰系统，其特征在于：所述系统包括融冰地线、覆冰测量传感器、覆冰测量主机、融冰测量主机、直流融冰电源、485集线器、交换机、监测终端和光缆接头盒；所述融冰地线通过光缆接头盒连接融冰测量主机，所述覆冰测量传感器通过单模光纤连接覆冰测量主机，所述覆冰测量主机、融冰测量主机和直流融冰电源均连接485集线器，所述覆冰测量主机和融冰测量主机通过交换机连接监测终端。

【技术特征摘要】
1.一种OPGW直流融冰系统，其特征在于：所述系统包括融冰地线、覆冰测量传感器、覆冰测量主机、融冰测量主机、直流融冰电源、485集线器、交换机、监测终端和光缆接头盒；所述融冰地线通过光缆接头盒连接融冰测量主机，所述覆冰测量传感器通过单模光纤连接覆冰测量主机，所述覆冰测量主机、融冰测量主机和直流融冰电源均连接485集线器，所述覆冰测量主机和融冰测量主机通过交换机连接监测终端；所述融冰地线通过光缆接头盒与多模光纤熔接，并连接到融冰测量主机；所述融冰地线通过两根电力电缆连接直流融冰电源的正负极输出端；所述覆冰测量主机和融冰测量主机分别利用屏蔽双绞线连接到485集线器的两个输出端子上，所述直流融冰电源利用屏蔽双绞线连接到485集线器的输入端子上，构成串口通信网络；所述覆冰测量主机、融冰测量主机和监测终端均通过五类双绞线连接交换机，构成了以太网通信网络；所述融冰地线为内嵌式融冰地线；所述内嵌式融冰地线包括从内向外依次排列的最内层、中间层和最外层；所述最内层包括不锈钢光单元管和发热漆包线，发热漆包线与不锈钢光单元管按照顺时针或逆时针方向绞合，所述不锈钢光单元管中的光纤余长在6～8‰的控制范围内；所述中间层包括无缝铝管，所述最外层包括铝包钢线，铝包钢线按逆时...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷煜卿，陈希，张晔，汪洋，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网四川省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11