[發明專利]一種全分布式OPGW光纜覆冰在線監測裝置及控制方法

在審

• 申請號: 202010218920.6
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111412947A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 孔文杰;吳秋晗;湯億則;王彥波;毛秀偉;梅峰;章毅;邱蘭馨;劉晨陽;盧杉;劉利民;趙永生;李志浩;楊允志;葉志遠;黃犟;許良杰;倪鵬程;曹燦;陳顥;蒲強;凡恒山;劉寶新
• 申請（專利權）人: 安徽繼遠軟件有限公司;國網信息通信產業集團有限公司;國網浙江省電力有限公司信息通信分公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01L1/24;G08B19/02
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 金凱

本發明公開了一種全分布式OPGW光纜覆冰在線監測裝置及控制方法，屬于光纖通信技術領域，包括：光源調制單元、光纖傳輸單元、參考光移頻單元、光電探測單元和信號采集處理單元，光源調制單元的光線發出端分別與光纖傳輸單元和參考光移頻單元的光線接收端連接，光纖傳輸單元和參考光移頻單元的光線發出端分別與光電探測單元的光線接收端連接，光電探測單元的光線發出端與信號采集處理單元的光線接收端連接。本發明將全分布光纖傳感技術結合布里淵光時域反射技術應用在光纜線路上，對光纜覆冰位置進行定位，可以在線監測，實時觀測到覆冰的情況，減少了人員巡查的危險性。

技術領域

本發明涉及光纖通信技術領域中的全分布式光纖傳感技術和電氣工程及自動化領域，特別涉及一種全分布式OPGW光纜覆冰在線監測裝置及控制方法。

背景技術

全分布式光纖傳感與傳統的點式或分立式光纖傳感器相比，其只需要裸光纖不需要制作傳感器，并可同時測量獲得光纖路徑上的時間和空間連續分布信息，完全克服了點式傳感器難以對被測場進行全方位連續監測的缺陷，且具有損耗低、信號數據可多路傳輸等傳統傳感器所不具備的優越性能，因而廣泛用于電纜故障監測、建筑物結構安全檢測、重要場所周界防護和管道安全監控等領域。

早期的輸電線路覆冰監測主要依賴人工巡線，受地形環境、人員素質和天氣狀況等因素的影響比較大。2008雪災后，覆冰在線監測技術備受關注，由于國內相關監測技術不成熟，目前借鑒國外的一些裝置監測覆冰情況。現有的監測技術有基于視頻圖像法的監測技術、稱重法、水平張力傾角法、傾角弧垂法和導線應力測量法。其優缺點可歸納為三點：（1）基于視頻圖像法的技術能夠對輸電導線覆冰情況作出定性的判斷，其它技術能夠提供定量分析的監測數據；（2）除了視頻法外，其它技術的理論基礎是輸電線路狀態方程。輸電線路狀態方程是一個代數方程，但實測信號是一個動態信號，因此需要借助數學處理才能實現基于狀態方程的覆冰監測。（3）在信息獲取與傳輸方面，現有技術可分為基于電信號和基于光信號的監測系統。傳統的監測裝置系統存在供電、信息傳遞和強磁場環境影響下的系統工作可靠性問題。基于光纖傳感的基礎技術可以較好地解決這些問題，具有很好的應用潛力。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺陷，實現對光纜覆冰位置的可靠定位。

為實現以上目的，本發明采用一種全分布式OPGW光纜覆冰在線監測裝置，包括光源調制單元、光纖傳輸單元、參考光移頻單元、光電探測單元和信號采集處理單元，光源調制單元的光線發出端分別與光纖傳輸單元和參考光移頻單元的光線接收端連接，光纖傳輸單元和參考光移頻單元的光線發出端分別與光電探測單元的光線接收端連接，光電探測單元的光線發出端與信號采集處理單元的光線接收端連接。

進一步地，所述光源調制單元包括激光器、第一耦合器、調制器、放大器和擾偏器，第一耦合器布置在激光器的輸出激光路徑上以將激光器發射的激光分為兩路光進行傳播，第一耦合器分出來的一路光的傳播路徑上依次布置調制器、放大器和擾偏器。

進一步地，所述光纖傳輸單元包括第一環形器和光纜，第一環形器布置在所述光源調制單元發出光線的傳播路徑上，第一環形器發出的光線經光纜返回背向布里淵散射光進入所述光電探測單元。

進一步地，所述參考光移頻單元包括偏振控制器、第二環形器、光纖、第二耦合器、隔離器和移頻器；所述第一耦合器分出來的另一路光的傳播路徑上布置有偏振控制器和第二環形器，光纖、第二耦合器以及隔離器組成一個環形腔，該環形腔布置在第二環形器發出的光線路徑上，移頻器布置在該環形腔發出的光線路徑上。

進一步地，所述光電探測單元包括第三耦合器和平衡探測器，第三耦合器布置在所述第一環形器發出的光線路徑和移頻器發出光線路徑的交點位置，第三耦合器發出的耦合光在平衡探測器處相干得到電信號。

進一步地，所述信號采集處理單元包括低通濾波器、數據采集卡和計算機，所述平衡探測器輸出端與低通濾波器輸入端連接，低通濾波器的輸出端依次與數據采集卡、計算機連接。