[實用新型]一種基于布里淵分布式光纖傳感的晃動監測系統

有效

• 申請號: 201320555459.9
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN203519150U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 蔣碩;常軍;王宗良;魏謙;孫柏寧;羅沙;劉永寧;劉曉慧
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G01K11/32;G01B11/16
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

技術領域

本實用新型涉及一種對架空電纜晃動狀態進行監測的系統，具體講的是一種基于布里淵光時域分析的分布式光纖傳感的晃動監測系統。屬于架空電纜的安全監測技術領域。

背景技術

隨著國民經濟的持續高速發展，架空電纜的使用也是日益增多，它被廣泛的應用于公共設施、大型企業等，對于整個社會的生產、生活、教育、軍事等發展提供源動力。正因如此，我們對電力系統的安全穩定提出了越來越高的要求。目前國際上對于電纜的安全監測還主要是停留在溫度層面上，從以前的感溫電纜式測溫，熱敏電阻式測溫系統，到近幾年興起的分布式光纖拉曼測溫系統，都存在一定的局限性。比如傳統的電監測方式不能實時顯示監測結果，布線復雜、維護量大等，分布式光纖拉曼測溫系統可以對電纜溫度進行在線監測和異常點的位置確定，但是卻存在只能進行溫度測量的局限性。電纜故障的產生有兩個重要原因，一方面是由于電纜本身或者外界環境原因造成溫度過高引起電纜熔斷或者擊穿，另一方面是由于外力如雨雪、大風天氣等造成電纜的晃動而造成的安全隱患。對于上述第一方面可以現有的幾種溫度監測系統進行監測，而對于電纜晃動的監測，上述方法卻無法實現。上世紀80年代以來，基于布里淵光時域分析技術測量溫度和應變信息的傳感系統得到提出，布里淵分布式光纖傳感器因其能實現長距離、分布式的溫度和應變同時監測，并且具有耐腐蝕、抗電磁干擾的特性一直得到廣泛關注。其相對于現有的拉曼分布式測溫系統亦有無可取代的優勢。

目前，利用布里淵分布式光纖傳感器對架空電纜實施實時晃動狀態和溫度監測面臨一些實際問題，比如電纜的晃動狀態難以直接對應光纖的應變量，如何將電纜的晃動轉化為有效的光纖應變信息再進行測量是一個技術問題。

專利號為ZL200920026725.2、發明人為張順海、殷炳來、高洪鳳、張偉忠、劉昆、劉正堂、發明名稱為“電力架空電纜觸頭溫度無線監測系統”的實用新型，公開了一種電力架空電纜觸頭溫度監測系統。該系統采用分層分布式結構，由采集層、收集層和監測層組成；采集層包括若干個無線測溫系統，各無線測溫裝置與被測物體連接；收集層為若干個無線接收管理終端；監測層為若干本地監測計算機及至少一個調度端監測計算機和數據庫，無線接收管理終端將收集到的各相應無線測溫裝置發送來的溫度數據進行數據處理，處理后通過移動通訊GPRS傳給通信管理器，通信管理器傳給相應的本地監測計算機及調度端監測計算機，本地監測計算機和調度端監測計算機對數據進行管理，發出相應的報警信號。此實用新型在一定程度上實現了電力架空電纜的多點測溫，但還存在一定的缺陷：

1.此監測系統尚無法監測電纜安全事故的另一個重要來源——電纜的晃動。

2.受無線接收管理終端管理量的限制，此監測系統對于溫度的測量難以實現真正的分布式傳感。

3.無線信號傳輸易受惡劣天氣影響，防電磁干擾方面有待進一步解決等。

發明內容

本實用新型的目的是針對現有的電纜安全監測系統和傳統的布里淵分布式光纖傳感器均無法直接監測電纜晃動狀態的問題，設計的一種通過將晃動傳感器和布里淵分布式光纖傳感裝置結合的可以同時進行溫度和晃動狀態監測的一種基于布里淵分布式光纖傳感的晃動監測系統。

本實用新型的技術方案如下：

一種基于布里淵分布式光纖傳感的晃動監測系統，包括一個布里淵溫度及應變監測裝置和多個晃動傳感器，其特征在于布里淵溫度和應變監測裝置包括半導體激光器、光隔離器A、B、光耦合器、聲光調制器、摻鉺光纖放大器、擾偏器、偏振控制器、電光調制器、微波掃頻器、光濾波器、傳感光纖、光環形器A、B、布拉格光柵、光電探測器、數據采集卡、信號發生器、計算機，半導體激光器位于光隔離器A之前，光隔離器A后面放置光耦合器，光耦合器輸出端后面一路依次放置偏振控制器、電光調制器、光濾波器、光隔離器B，另一路放置聲光調制器；光隔離器B經傳感光纖和光環形器A的2號端口相連接；聲光調制器輸出端依次放置摻鉺光纖放大器、擾偏器，擾偏器經光纖和光環形器A的1號端口相連接；光環形器B的1號端口、2號端口經光纖分別和光環形器A的3號端口、布拉格光柵相連接，其3號端口輸出后連接到光電探測器的輸入端；光電探測器的輸出端連接到數據采集卡的輸入端，數據采集卡的輸出端連接到計算機；信號發生器分別和聲光調制器及數據采集卡相連接；微波掃頻器分別和電光調制器及數據采集卡相連接。

晃動傳感器包括轉動桿和配重塊，轉動桿一端連接配重塊，另一端固定在傳感光纖上。

所述的半導體激光器為的窄線寬激光器，線寬為1.9MHz，波長1550nm，輸出連續光功率為30mW。