一种架空地线取能系统技术方案

一种架空地线取能系统，包括控制总站以及多个架空地线取能装置，架空地线取能装置安装于光纤复合地线续接分段处的杆塔上，包括续接器、电能转换器以及余缆架，还包括多个OPGW绝缘支撑，续接器用于续接光纤复合地线内光纤，余缆架用于收集过长的光纤复合地线，续接器与余缆架均具有绝缘结构、并绝缘安装在杆塔上，电能转换器安装在续接器上，同时电能转换器串入光纤复合地线的钢绞线；OPGW绝缘支撑安装在杆塔的塔顶，用于将光纤复合地线沿杆塔顶部绝缘引下并接入所述续接器或余缆架。本发明专利技术替代原有的OPGW光纤续接装置抽取电能并完成光纤的续接，能够从地线中获取电能为在线监测装置供电，并降低OPGW的损耗，还可以控制分段处OPGW的接地方式。

【技术实现步骤摘要】
一种架空地线取能系统
本专利技术属于输电线路设计领域，具体涉及一种架空地线取能系统，利用光纤复合地线(OPGW)抽取电能为在线监测装置提供电源。
技术介绍
目前我国输电线路常采用两根地线，一根普通地线和一根光纤复合地线(OPGW)，其中普通地线分段绝缘单点接地，OPGW逐塔接地。OPGW是将光纤放置在架空高压输电线的地线中，用以构成输电线路上的光纤通信网，这种结构形式兼具地线与通信双重功能。在正常运行情况下，导线与地线之间存在静电感应与电磁感应，由于地线均接地，因此静电感应的影响较小。导地线之间的电磁感应电压与导地线之间的距离以及相线的电流大小有关，在逐塔接地的OPGW上，将会在OPGW与大地回路中产生电流，这一电流将造成较大的电能损耗。输电线路中大多安装有各种在线监测装置，用于监测导线电流、电压、线路故障，线路舞动、微风振动、杆塔倾斜、输电走廊内树木生长以及施工情况等。这些监测装置中有一部分直接安装在杆塔上，利用太阳能与蓄电池配合供电的方式，由于太阳能受光照强度的影响较大，在夜间与持续阴雨期间无法工作，同时蓄电池由于充放电频繁而寿命较低，缺乏高稳定性，长寿命的供电电源，严重限制了安装于杆塔上的在线监测装置的使用。综上所述，输电线路中地线的损耗与在线监测装置的供电是目前输电线路需要解决的两个问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述不足，提供一种架空地线取能系统，替代原有的OPGW光纤续接装置抽取电能并完成光纤的续接，能够从地线中获取电能为在线监测装置供电，并降低OPGW的损耗，还可以控制分段处OPGW的接地方式。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种架空地线取能系统，该系统包括控制总站以及多个架空地线取能装置，所述控制总站与各个架空地线取能装置连接，用于监测并控制架空地线取能装置的工作状态；所述架空地线取能装置安装于光纤复合地线续接分段处的杆塔上，包括续接器、电能转换器以及余缆架，还包括多个OPGW绝缘支撑，续接器用于续接光纤复合地线内光纤，余缆架用于收集过长的光纤复合地线(缠绕多余的光纤复合地线)，所述续接器与余缆架均具有绝缘结构、并绝缘安装在杆塔上，电能转换器安装在续接器上，同时电能转换器串入光纤复合地线的钢绞线；所述OPGW绝缘支撑安装在杆塔的塔顶，用于将光纤复合地线沿杆塔顶部绝缘引下并接入所述续接器或余缆架。按上述方案，所述续接器包括上下两个熔接单元和内部预置有光纤段的隔离绝缘子，所述两个熔接单元分别与所述隔离绝缘子的两端相连，所述隔离绝缘子内部的光纤段两端分别伸入上下两个熔接单元内侧，所述两个熔接单元上分别安装有固定夹具，所述固定夹具用于固定光纤复合地线，并将光纤复合地线的光纤引入到熔接单元内部，以便和所述绝缘子内部的光纤段熔接，同时，所述固定夹具带有输出端子，所述输出端子与光纤复合地线的钢绞线相连，钢绞线和电能转换器连接。按上述方案，所述续接器下部的熔接单元的底面设有绝缘底座，续接器通过绝缘底座安装在杆塔上。按上述方案，所述光纤复合地线在固定夹具内部被剥离出光纤和钢绞线，剥离出的光纤进入熔接单元，并与所述隔离绝缘子内部预置的光纤段两端熔接，实现光路接续；被剥离的钢绞线与固定夹具上的输出端子相连接，输出端子与电能转换器相连接，电能转换器串入到光纤复合地线中(实现电路的续接)。按上述方案，所述电能转换器包括与熔接单元相连的输入端子、用于防止雷击破坏的保护电路、用于电能转换的电力电子电路、用于电能储存的蓄电池、用于为其他装置供能的航空插头、用于接收信号的天线、用于控制装置运行的处理器以及可控接地装置，所述输入端子与固定夹具的输出端子相连接，保护电路一端连接输入端子、另一端连接电力电子电路，电力电子电路与蓄电池、航空插头连接，处理器同时与电力电子电路、天线、可控接地装置连接，保护电路与电力电子电路串联入光纤复合地线中。本专利技术的工作原理：续接器用于续接光纤复合地线内光纤，余缆架上用于缠绕多余的光纤复合地线，OPGW绝缘支撑用于将光纤复合地线(OPGW)从杆塔顶沿杆塔绝缘引下以便方便接入续接器或余缆架。使用时，将分段处两侧的光纤复合地线内部的光纤通过续接器进行续接，电能转换器则通过续接器串入到光纤复合地线中，将光纤复合地线中的时变的电流转换为稳定的电流输出供在线监测装置使用，保护电路用于防止雷击破坏，电力电子电路用于电能转换，将光纤复合地线中的实时变化的电流转换为稳定的电流为蓄电池充电并通过航空插头为其他装置供电，天线接收信号，处理器通过天线接收到的信号(控制指令)控制可控接地装置的状态以及电力电子电路的输出，可控接地装置分别控制两端光纤复合地线的接地，有接地与不接地两种状态。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：1、通过本专利技术可以替代原有的光纤续接装置实现光纤复合地线(OPGW)的光纤续接，降低OPGW的电能损耗，解决目前逐塔接地的OPGW存在较大的电能损耗的问题；2、同时该装置能够利用串入OPGW的电能转换器从地线中获取电能，为安装在杆塔上的在线监测装置供电，由于已经架设的输电线路的地线电流是只与导线电流相关，因此装置的蓄电池无需频繁充放电，具有较高的使用寿命，解决目前安装在铁塔上的在线监测装置缺乏高稳定性，长寿命的供电电源的问题；3、采用可控接地装置分别控制两端光纤复合地线的接地，有接地与不接地两种状态，通过该装置可以控制分段处OPGW的接地方式。附图说明图1是本专利技术实施例架空地线取能系统的使用状态图；图2是本专利技术架空地线取能装置的使用状态图；图3是本专利技术续接器的结构图；图4是本专利技术电能转换器的结构图；图中，1-控制总站，2-架空地线取能装置，3-光纤复合地线，4-杆塔，5-续接器，6-电能转换器，7-余缆架，8-OPGW绝缘支撑，9-熔接单元，10-光纤段，11-隔离绝缘子，12-固定夹具，13-光纤，14-输出端子，15-钢绞线，16-绝缘底座，17-输入端子，18-保护电路，19-电力电子电路，20-蓄电池，21-航空插头，22-天线，23-处理器，24-可控接地装置。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术一种架空地线取能系统的结构和原理做进一步的说明：在实施中，光纤复合地线3中的电流与实际输电线路的地线电磁感应电压以及自阻抗相关，其中电磁感应电压(单位V)为：式中：l为两基杆塔4之间的档距，IA为导线电流，a为∠120°，d1a为光纤复合地线3与A相导线的距离，d1b为光纤复合地线3与B相导线的距离，d1c为光纤复合地线3与C相导线的距离。光纤复合地线3的自阻抗Z0(单位Ω)为：式中：R为光纤复合地线3的电阻，ρ为大地电阻率，f为电流频率，re为光纤复合地线3的半径。不考虑接地时，光纤复合地线3的电流即为两者的商。此电流与输电线路相电流大小相关，同时与导地线之间的距离以及输电线路杆塔4接地电阻等因素相关，因此可以利用这一电磁感应电压为在线监测装置供电。将架空地线串入到光纤复合地线3中，其等效电路参数即等效电压等效阻抗Ze为：式中：R0为杆塔4的接地电阻，电能转换器6为阻性负载时，最大取能功率Pm(单位W)为：为利用该原理从地线光纤复合地线3抽取电能，需要将架空地线取能装置2串联到光纤复合地线3中。如图1所示，本专利技术提供一种架空地线取能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种架空地线取能系统，其特征在于：该系统包括控制总站(1)以及多个架空地线取能装置(2)，所述控制总站(1)与各个架空地线取能装置(2)连接，用于监测并控制架空地线取能装置的工作状态；所述架空地线取能装置(2)安装于光纤复合地线(3)续接分段处的杆塔(4)上，包括续接器(5)、电能转换器(6)以及余缆架(7)，还包括多个OPGW绝缘支撑(8)，续接器(5)用于续接光纤复合地线(3)内光纤(13)，余缆架(7)用于收集过长的光纤复合地线(3)，所述续接器(5)与余缆架(7)均具有绝缘结构、并绝缘安装在杆塔(4)上，电能转换器(6)安装在续接器(5)上，同时电能转换器(6)串入光纤复合地线(3)的钢绞线(15)；所述OPGW绝缘支撑(8)安装在杆塔(4)的塔顶，用于将光纤复合地线(3)沿杆塔(4)顶部绝缘引下并接入所述续接器(5)或余缆架(7)。

【技术特征摘要】
1.一种架空地线取能系统，其特征在于：该系统包括控制总站(1)以及多个架空地线取能装置(2)，所述控制总站(1)与各个架空地线取能装置(2)连接，用于监测并控制架空地线取能装置的工作状态；所述架空地线取能装置(2)安装于光纤复合地线(3)续接分段处的杆塔(4)上，包括续接器(5)、电能转换器(6)以及余缆架(7)，还包括多个OPGW绝缘支撑(8)，续接器(5)用于续接光纤复合地线(3)内光纤(13)，余缆架(7)用于收集过长的光纤复合地线(3)，所述续接器(5)与余缆架(7)均具有绝缘结构、并绝缘安装在杆塔(4)上，电能转换器(6)安装在续接器(5)上，同时电能转换器(6)串入光纤复合地线(3)的钢绞线(15)；所述OPGW绝缘支撑(8)安装在杆塔(4)的塔顶，用于将光纤复合地线(3)沿杆塔(4)顶部绝缘引下并接入所述续接器(5)或余缆架(7)。2.根据权利要求1所述的地线取能装置，其特征在于：所述续接器(5)包括上下两个熔接单元(9)和内部预置有光纤段(10)的隔离绝缘子(11)，所述两个熔接单元(9)分别与所述隔离绝缘子(11)的两端相连，所述隔离绝缘子(11)内部的光纤段(10)两端分别伸入上下两个熔接单元(9)内侧，所述两个熔接单元(9)上分别安装有固定夹具(12)，所述固定夹具(12)用于固定光纤复合地线(3)，并将光纤复合地线(3)的光纤(13)引入到熔接单元(9)内部，以便和所述隔离绝缘子(11)内部的光纤段(10)熔接，同时，所述固定夹具(12)带有输出端子(14)，所述输出端子(14)与光...

【专利技术属性】
技术研发人员：何怡刚，隋春松，张慧，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42