一种用于光纤复合相线的在线温度监测系统及其监测方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于光纤复合相线的在线温度监测系统及其监测方法，监测系统包括OPPC光缆（1）、光单元（2）、光缆接头盒（3）、引入光缆（4）、测温主机（5）和监控计算机（6）；所述OPPC光缆（1）、光单元（2）、光缆接头盒（3）、引入光缆（4）和测温主机（5）依次连接；所述监控计算机（6）与测温主机（5）连接。本发明专利技术提供的技术方案用于对运行的OPPC光缆温度进行实时分区监测，为输电线故障预警、动态增容等应用提供准确的温度数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种监测系统及其监测方法，具体涉及ー种用于光纤复合相线的在线温度监测系统及其监测方法。
技术介绍
高压电缆的负荷大，发热量高，其表面温度能够比较真实的反映电缆的实际运行情况，如过负荷运行、电缆线路绝缘故障等。基于温度信息对线路进行在线运行实时监測，是实现电缆日常检修与维护、电缆故障预警与诊断、线路事故排查与应急的重要手段。同时，通过电缆温度，结合日照、环境温度和风カ等的传感器数据，可精确分析计算电缆的最大允许载流量，为合理配置负荷提供科学数据依据。 光纤复合相线(OPPC)是在传统的相线结构中嵌入光纤单元的ー种新型特种光缆，它充分利用了电カ系统自身的线路资源，具有传输电能与通信业务的双重功能。在我国现行电网中，输电线路电流一般都米用三相电カ系统传输，用OPPC替代三相中的一相,形成由两根导线和ー根OPPC组合而成的三相电カ系统，不需要另外架设通信线路就可以解决电网的自动化、调度、保护等问题。因此，OPPC技术提供了另ー种电カ通信解决方案。OPPC光缆充分利用电カ系统的特有资源(输电线路、杆塔等)，与电カ网架结构紧密结合在一起建设，施工速度快，エ期短，采用OPPC光缆可优化输电线路设计，能充分利用输电线路资源，避免了在频率资源、路由协调、电磁兼容、短路、雷击等方面与外界的矛盾；0PPC光缆的建设不会给输电线路增加额外负担，降低了人为破坏的可能性。另外由于OPPC采用截面大的良导体材料制造，能承受的短路电流比OPGW光缆大；同时OPPC安装时不一定在杆塔的最上方，所以不易遭雷击，避免了像OPGW由落雷引起的断芯、断股的事故。IlOkV及以下电压等级的城网、农网线路没有架空地线，该电网架空导线对地面的常规距离已按设计选定。过去建设时不可能考虑光纤通信的要求，现在架设ADSS吋，对地安全距离不够，挂点距离偏高，只有选择OPPC最为合适。对于高电压等级的输电线路，OPPC仍然具有应用的空间和可能性，国外已经有了应用实例。目前高压电缆包括电缆和架空导线的温度在线监测通常分散安装各种接触式和非接触式传感器，使用无线通信技术传输信号。现场由于电源、绝缘、通信传输等问题，不易实施。本专利技术专利根据输电线路状态在线监测需求，以及OPPC应用，结合拉曼散射分布式光纤传感技术原理，设计ー种用于光纤复合相线(OPPC)在线温度监测方法和系统。本专利技术结合OPPC和输电线路状态监测应用需求，实现输电、测温、通信三种功能。提升输电系统智能化程度。相关中国专利ZL200920289025. 2 ー种应用于光纤复合相线OPPC的应カ应变測量装置，由基于布里渊散射的分布式光纤系统B0TDR、监控计算机、传导光纤及其接头盒和光纤复合相线OPPC组成，可完成对OPPC应カ应变异常点监测；相关中国专利ZL200910175452分布式光纤测温系统，专利技术包括单片机控制板、光纤温度场信息米集模块、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，不能实现OPPC温度监测。中国专利ZL201110007053. 2基于分布式光纤测温方法的电缆载流量监测方法及系统，测温光纤直接接触电缆表面，使用的測量方法不能用于OPPC温度监测。美国专利US7412117(PCT/GB2004/004383)Apparatus and method for distributed temperaturesensing,并没有考虑OPPC线路复杂热传导特点，没有考虑到架空光缆多点接续的特殊性倉^:。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供，该方法用于对运行的OPPC光缆温度进行实时分区监测，为输电线故障预警、动态增容等应用提供准确的温度数据。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的一种用于光纤复合相线的在线温度监测系统，其改进之处在于，所述监测系统包括OPPC光缆I、光单元2、光缆接头盒3、引入光缆4、测温主机5和监控计算机6 ;所述OPPC 光缆I、光单元2、光缆接头盒3、引入光缆4和测温主机5依次连接；所述监控计算机6与测温主机5连接；所述监测系统分别与载流量评估系统和输电线路状态监测系统连接。其中，所述OPPC光缆I包括至少ー层钢芯11、至少ー个光単元12和至少ー层铝线13 ;所述至少一层钢芯11和至少ー个光単元12构成OPPC光缆的中心加强芯；所述至少一层铝线13均匀设置在中心加强芯外层。其中，所述钢芯11采用铝包钢线或镀锌钢线；所述光单元12为不锈钢管光単元；所述铝线13或为铝合金。其中，所述光单元2和光単元12包括光纤和保护材料；所述光纤包括测温光纤和通信光纤；所述测温光纤和通信光纤在钢管中阻水材料油膏填充固定；所述测温光纤采用多模62. 5/125或50/125微米光纤；所述保护材料米用金属或非金属。其中，集成测温光纤的OPPC光缆I应用在10kV_500kV不同电压等级。其中，所述OPPC光缆I的测温光纤与光単元2的测温光纤连接；所述光单元2的测温光纤与所述光缆接头盒3连接。其中，所述光缆接头盒3用于完成OPPC光缆的光电分离，并把所述OPPC光缆I的测温光纤和光単元2的测温光纤与引入光缆4对接。其中，所述引入光缆4采用衰减为3db/公里的光纤，所述引入光缆4传输与测温主机5中激光器发射的激光源匹配。其中，所述测温主机5包括激光器51、光源放大器52、波分复用器53、逻辑触发电路54、控制芯片55、光电转换器56、模数转换电路57、模拟信号处理器58和通信接ロ 59 ；所述激光器51的光源信号经光源放大器52、波分复用器53和光电转换器56传递给模拟信号处理器58 ；所述模拟信号处理器58将信号处理后传递给模数转换电路57 ；所述控制芯片55分别与光源放大器52、逻辑触发电路54和模拟信号处理器58通ィ目;所述逻辑触发电路54分别与激光器51和模数转换才57通信；所述通信接ロ 59与控制芯片55相互通信。其中，所述激光器51发射激光源，所述激光源采用长波设计；所述激光器51中包括驱动电路；所述驱动电路用于降低噪声并提高驱动功率。其中，所述光源放大器52采用掺铒光纤放 大器；所述波分复用器53完成入射光发射和反射光接收。其中，所述逻辑触发电路54向激光器提供调制信号，所述调制信号采用宽度为IOns以上的电脉冲序列；所述控制芯片55包括存储器。其中，所述光电转换器56采用雪崩ニ极管，用于实现反射光到电流信号的转换；所述反射光包括斯托克斯光和方斯托克斯光；所述模拟信号处理器58完成电流信号到电压信号转换，并把电压信号进行放大处理；所述模数转换电路57采用模数转换芯片，模数转换芯片与控制芯片之间采用并行接ロ连接。其中，所述通信接ロ 59采用以太网或串ロ通信方式；所述传感数据信号通过所述通信接ロ实时输入并存储到控制芯片的存储器中；所述传感数据信号包括环境温度、日照强度和风速信号。其中，所述监控计算机6用于完成对数据的存储和统计分析，并提供给载流量评估系统和输电线路状态监测系统数据。本专利技术基于另一目的提供的一种用于光纤复合相线的在线温度监测方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤A、采集所述光单元12或光単元2各距离点测温光纤温度；B、所述步骤A的测温光纤温度和所述监控计算机6的电流值数据映射；C、判断所述电流值和测温光纤温度的逻辑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光纤复合相线的在线温度监测系统，其特征在于，所述监测系统包括OPPC光缆（1）、光单元（2）、光缆接头盒（3）、引入光缆（4）、测温主机（5）和监控计算机（6）；所述OPPC光缆（1）、光单元（2）、光缆接头盒（3）、引入光缆（4）和测温主机（5）依次连接；所述监控计算机（6）与测温主机（5）连接；所述监测系统分别与载流量评估系统和输电线路状态监测系统连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于光纤复合相线的在线温度监测系统，其特征在于，所述监测系统包括OPPC光缆(I)、光単元(2)、光缆接头盒(3)、引入光缆(4)、测温主机(5)和监控计算机(6);所述OPPC光缆(I)、光单元(2)、光缆接头盒(3)、引入光缆(4)和测温主机(5)依次连接；所述监控计算机(6)与测温主机(5)连接； 所述监测系统分别与载流量评估系统和输电线路状态监测系统连接。2.如权利要求I所述的在线温度监测系统，其特征在于，所述OPPC光缆(I)包括至少一层钢芯(11)、至少ー个光単元(12)和至少ー层铝线(13);所述至少一层钢芯(11)和至少一个光单元(12)构成OPPC光缆的中心加强芯；所述至少一层铝线(13)均匀设置在中心加强芯外层。3.如权利要求2所述的在线温度监测系统，其特征在于，所述钢芯(11)采用铝包钢线或镀锌钢线；所述光单元(12)为不锈钢管光単元；所述铝线(13)或为铝合金。4.如权利要求I所述的在线温度监测系统，其特征在于，所述光单元(2)和光単元(12)包括光纤和保护材料；所述光纤包括测温光纤和通信光纤；所述测温光纤和通信光纤在钢管中阻水材料油膏填充固定；所述测温光纤采用多模62. 5/125或50/125微米光纤；所述保护材料采用金属或非金属。5.如权利要求2-3中任一项所述的在线温度监测系统，其特征在于，集成测温光纤的OPPC光缆(I)应用在10kV-500kV不同电压等级。6.如权利要求I所述的在线温度监测系统，其特征在于，所述OPPC光缆(I)的测温光纤与光単元(2)的测温光纤连接；所述光单元(2)的测温光纤与所述光缆接头盒(3)连接。7.如权利要求I所述的在线温度监测系统，其特征在于，所述光缆接头盒(3)用于完成OPPC光缆的光电分离，并把所述OPPC光缆(I)的测温光纤和光単元(2)的测温光纤与引入光缆(4)对接。8.如权利要求I所述的在线温度监测系统，其特征在于，所述引入光缆(4)采用衰减为3db/公里的光纤，所述引入光缆(4)传输与测温主机(5)中激光器发射的激光源匹配。9.如权利要求I或8所述的在线温度监测系统，其特征在于，所述测温主机(5)包括激光器(51)、光源放大器(52)、波分复用器(53)、逻辑触发电路(54)、控制芯片(55)、光电转换器(56 )、模数转换电路(57 )、模拟信号处理器(58 )和通信接ロ( 59 ); 所述激光器(51)的光源信号经光源放大器(52)、波分复用器(53)和光电转换器(56)传递给模拟信号处理器(58)； 所述模拟信号处理器(58)将信号处理后传递给模数转换电路(57)； 所述控制芯片(55)分别与光源放大器(52)、逻辑触发电路(54)和模拟信号处理器(58)通信； 所述逻辑触发电路(54)分别与激光器(51)和模数转换才(57)通信； 所述通信接ロ(59)与控制芯片(55)相互通信。10.如权利要求9所述的在线温度监测系统，其特征在于，所述激光器(51)发射激光源，所述激光源采用长波设计；所述激光器(51)中包括驱动电路；所述驱动电路用于降低噪声并提闻驱动功率。11.如权利要求9所述的在线温度监测系统，其特征在于，所述光源放大器(52)采用掺铒光纤放大器；所述波分复用器(53)完成入射光发射和反射光接收。12.如权利要求9所述的在线温度监测系统，其特征在于，所述逻辑触发电路(54)向激光器提供调制信号，所述调制信号采用宽度为IOns以上的电脉冲序列；所述控制芯片(55)包括存储器。13.如权利要求9所述的在线温度监测系统，其特征在于，所述光电转换器(56)采用雪崩ニ极管，用于实现反射光到电流信号的转换；所述反射光包括斯托克斯光和方斯托克斯光; 所述模拟信号处理器(58)完成电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄毕尧，陈希，汪洋，雷煜卿，仝杰，高强，卢锟，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：