[發(fā)明專利]一種衰減自補償?shù)墓饫w拉曼電纜溫度監(jiān)測與報警系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310329812.6
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103364107A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設計）人: 魏鵬;何偉;任志剛;胡曉東;許強;黃明潔;馮樹輝;張陽;李成貴
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

技術領域

本發(fā)明屬于分布式光纖傳感測溫領域，特別涉及一種衰減自補償?shù)墓饫w拉曼電纜溫度監(jiān)測與報警系統(tǒng)，其為監(jiān)測電力電纜溫度分布以及異常報警的系統(tǒng)。

背景技術

目前隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，對電纜的工作狀態(tài)監(jiān)測提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的溫度傳感器由于其點式測溫的特性，給安裝和組網(wǎng)帶來的很大的不便。基于光纖拉曼散射的溫度傳感系統(tǒng)是一種真正意義上的分布式溫度傳感系統(tǒng)，光纖既可以傳輸光信號，其本身也是傳感器，所以其測溫監(jiān)測范圍大，加上其不受電磁干擾的特點，使得它易于安裝和組網(wǎng)，大大降低了獲取信息的成本。

在電纜沿線鋪設傳感光纜時，一般有兩種方法可供選擇。第一種方法是最理想的安裝方式，即直接將光纖內置于電纜導線線芯上（或絕緣屏蔽層間），這樣光纖的溫度即為電纜的溫度，獲得的電纜工作狀態(tài)的信息較為準確，但是這也帶來了兩個問題：1需要特制的電纜，2這種特殊電纜的安裝連接比較不便，所以這種方案目前沒有得到推廣。第二種方法是比較實際的安裝方式，即將光纖安裝在電纜的外表面，這種方式安裝比較方便，但也存在兩個問題，一方面出現(xiàn)故障時雖然電纜纖芯的溫度很高，可是電纜表面的溫度較低，平均溫升在10攝氏度左右，但由于電纜鋪設位置的差異，且電纜表面的溫度受外界的環(huán)境影響較大，不同地點不同時間的電纜溫度差就有10攝氏度，所以溫度的報警需要針對不同位置的溫升情況而定；另一方面，光纖長期處在不同的環(huán)境下（如溫度和濕度）在一段時間后，將會導致光纖各段的衰減系數(shù)的差異，而這對溫度值的準確標定影響較大，所以在這樣的系統(tǒng)中，測溫噪聲水平并不是特別突出的問題，而消除光纖沿線衰減變化對溫度標定的影響，從而提高溫度標定的精度，顯得尤其重要。

穩(wěn)定性，可靠性和低成本是電力系統(tǒng)中技術的基本要求，本專利針對電力電纜測溫的特點，提出了一種適合于中短距離應用的衰減自補償?shù)墓饫w拉曼電纜溫度監(jiān)測與報警系統(tǒng)。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的問題在于：針對電力電纜分布式測溫的需求，設計了一種能長期穩(wěn)定、可靠運行并且成本較低的，適用于中短距離應用的衰減自補償?shù)墓饫w拉曼電纜溫度監(jiān)測與報警系統(tǒng)。

本發(fā)明解決上述技術問題采用的技術方案為：一種衰減自補償?shù)墓饫w拉曼電纜溫度監(jiān)測與報警系統(tǒng)，包括光纖脈沖激光器、光纖波分復用器、第一光電接收模塊、第二光電接收模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、計算機、標定光纜、傳感光纜、反光鏡和點式溫度傳感器。

光纖波分復用器具有4個端口，其中1550nm輸入端口A與光纖脈沖激光器相連，輸出端口B與標定光纜任意一端相連，1450nm輸出端口C與第一光電接收模塊的輸入端相連，1663nm輸出端口D與第二光電接收模塊的輸入端相連；第一光電接收模塊和第二光電接收模塊的輸出端與數(shù)據(jù)采集模塊的兩個輸入端相連，數(shù)據(jù)采集模塊的觸發(fā)信號由光纖脈沖激光器產(chǎn)生，數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端與計算機相連；標定光纜的剩余端口與傳感光纜的任意一端相連，傳感光纜另一端與反光鏡相連；點式溫度傳感器與計算機相連。

所述的光纖脈沖激光器的中心波長為1550nm，光譜3dB帶寬為0.3nm，激光脈沖寬度為15ns，峰值功率0～100W可調，重復頻率0.5～20kHz。

所述的光纖波分復用器的帶寬為7nm。

所述的第一光電接收模塊和第二光電接收模塊分別把反斯托克斯光和斯托克斯光轉換成電信號并放大，使其電壓范圍與數(shù)據(jù)采集模塊的輸入電壓范圍匹配，光電接收模塊采用的是APD探測電路，其3dB帶寬為80MHz。

所述的數(shù)據(jù)采集模塊的采樣率為100MHz。

所述的標定光纜和傳感光纜是相同的62.5-125um的漸變折射率多模光纖，標定光纜長度為220m，包括200m盲區(qū)，傳感光纜安裝在電纜表面。

所述的反光鏡對于1550nm、1450nm和1663nm光的反射率應達到99%。

所述的點式溫度傳感器與計算機相連，用于反饋標定光纜的溫度信息。

計算機軟件包括三個部分：溫度實時監(jiān)測部分，歷史數(shù)據(jù)保存部分和溫升故障報警部分，溫度實時監(jiān)測部分用于顯示電纜當前的溫度狀態(tài)；歷史數(shù)據(jù)保存部分用于保存電纜工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)，方便查閱電纜工作歷史狀態(tài)并為溫升故障報警提供數(shù)據(jù)基礎；升故障報警部分通過比較當前的溫度狀態(tài)和歷史數(shù)據(jù)，分析出可能將要出現(xiàn)故障的位置，并指示出已經(jīng)出現(xiàn)故障的位置。

本發(fā)明和現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于：