[發明專利]多振動工況適應的超導電纜測振與測溫系統及方法

在審

• 申請號: 202110942032.3
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113654684A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 焦婷;魯燕青;李紅雷;鄭健;魏本剛;肖嶸;徐鵬
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司
• 主分類號: G01K11/324
• 分類號: G01K11/324
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 張紅蓮;王萍

1.多振動工況適應的超導電纜測振與測溫系統，其特征在于，

所述系統包括：四芯鎧裝光纜、測溫儀、測振儀；

其中，所述四芯鎧裝光纜沿超導電纜長度方向與超導電纜共同布置于電纜管道的絕熱層內，所述電纜管道內充滿液氮；所述四芯鎧裝光纜中，第一芯光纖為單模光纖，用作分布式振動監測傳感器和振動信號傳輸介質，第一芯光纖連接測振儀；所述四芯鎧裝光纜中，第二芯光纖為多模光纖，用作分布式溫度監測傳感器和溫度信號傳輸介質，第二芯光纖連接測溫儀；其余兩芯為冗余備用。

2.根據權利要求1所述的多振動工況適應的超導電纜測振與測溫系統，其特征在于，

所述系統還包括外部光纜；所述外部光纜沿超導電纜長度方向布置在電纜管道外部，用于監測超導電纜管道的溫度。

3.根據權利要求1所述的多振動工況適應的超導電纜測振與測溫系統，其特征在于，

所述系統還包括多個鉑溫度計；所述鉑溫度計用于監測超導電纜的終端和接頭的溫度。

4.根據權利要求1所述的多振動工況適應的超導電纜測振與測溫系統，其特征在于，

所述四芯鎧裝光纜沿程的溫度信息、振動信息分別由測溫儀和測振儀采集后，通過傳輸網絡將上傳至云數據庫。

5.根據權利要求1所述的多振動工況適應的超導電纜測振與測溫系統，其特征在于，

所述四芯鎧裝光纜沿超導電纜長度方向布置的布局包括：在接頭部位的纏繞布局，在直段部位的底部直敷、電纜整體纏繞、帶余量的焊縫處直敷的交替布局。

6.利用權利要求1至5中任一項所述的多振動工況適應的超導電纜測振與測溫系統而實現的超導電纜測振與測溫方法，其特征在于，

所述方法包括：

步驟1，向第一芯光纖中發射激光；采集沿第一芯光纖反射回來的拉曼散射光；

步驟2，將拉曼散射光進行光電轉換和模數轉換后，獲得數字信號；對數字信號進行數據解調，獲得超導電纜實時溫度；

步驟3，向第二芯光纖中發射激光；采集第二芯光纖產生的后向瑞利散射光；

步驟4，對后向瑞利散射光進行數據解調，以獲得超導電纜的振動事件的尖峰信號。

7.根據權利要求6所述的多振動工況適應的超導電纜測振與測溫方法，其特征在于，

步驟1包括：

步驟1.1，由控制電路發出測溫脈沖，啟動脈沖驅動電流源及半導體激光器；

步驟1.2，半導體激光器輸出的激光，經由波分復用器后，射入到第一芯光纖中；

步驟1.3，沿第一芯光纖反射回來的拉曼散射光經由光耦合器后，射入波分復用器；

步驟1.4，波分復用器發出的斯托克斯光和反斯托克斯光。

8.根據權利要求7所述的多振動工況適應的超導電纜測振與測溫方法，其特征在于，

步驟2包括：

步驟2.1，由第一光電轉換裝置采集斯托克斯光，并將其轉換為第一電信號；由第二光電轉換裝置采集斯托克斯光，并將其轉換為第二電信號；

步驟2.2，第一電信號和第二電信號分別經由放大器進行放大；

步驟2.3，放大后的第一電信號和第二電信號經模數轉換裝置轉換為第一數字信號和第二數字信號；

步驟2.4，對第一數字信號和第二數字信號進行數據解調，獲得超導電纜實時溫度。

9.根據權利要求6所述的多振動工況適應的超導電纜測振與測溫方法，其特征在于，

步驟3包括：

步驟3.1，窄線寬激光器發出的連續激光，經過偏振控制器，由聲光調制器調制為脈沖激光；其中，所述聲光調制器由FPGA驅動；

步驟3.2，脈沖光纖放大器對脈沖激光進行放大；

步驟3.3，放大后的脈沖激光經過濾波器和環形器后，射入至到第二芯光纖中；

步驟3.4，第二芯光纖中產生的后向瑞利散射光，經過環形器后進入光電探測器；

步驟3.5，FPGA同步驅動聲光調制器時，光電探測器同步采集后向瑞利散射光。

10.根據權利要求9所述的多振動工況適應的超導電纜測振與測溫方法，其特征在于，

步驟4包括：

步驟4.1，光電探測器同步采集到后向瑞利散射光的N條曲線樣本數據；

步驟4.2，對N條曲線樣本數據進行差分疊加，獲得振動事件曲線；

步驟4.2，識別振動事件曲線中的振動事件尖峰；

步驟4.3，結合脈沖激光的飛行時間，確定振動事件在超導電纜中的定位。