【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统监测设备和检测应用，特别涉及一种超长距离输电导线状态监测系统和使用它的状态监测方法。
技术介绍
1、电力系统是国民经济的重要基础设施之一，尤其是高压输电线路可以被称为电力系统的命脉，其能否安全稳定运行直接决定着电力系统的安全和效益，并对国民经济有着重大的影响。
2、由于输电线路长期暴露在野外，随着季节环境的改变，大风、暴雨、覆冰、山火、泥石流、雷电、洪水等自然灾害对输电线路存在较大的危害。人们有必要对电力系统进行必要的监测，以便及时发现问题，保证电力系统的运行质量。
3、目前，电力输电线路的安全监测手段主要有视频监视、人员巡视、安装多种电力传感器等，但是电网常常运行环境恶劣，受强电磁干扰、监测距离长、湿度高、电腐蚀强等，现有监测手段存在信息容量小、效率低、成本高、传感器需本地供电等缺点。现有的输电线路状态的监测装置大多数为电子传感设备容易受到电磁干扰且维护成本较高，监测信号回传困难，且保密性难以保障。而现有的电力系统中常用的传统光纤光栅传感器的光栅反射率一般为90％，在多点复用后，光信号在传播过程中易产生多次反射，存在复用数量少、监测距离短、信号干扰大等问题，难以适应输电线路在复杂野外环境下的长距离监测的实际需求。
4、人们迫切希望获得一种技术效果优良的基于光纤随机激光技术的超长距离输电导线状态监测系统和使用它的状态监测方法。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种重点是基于光纤随机激光技术的超长距离输电导线状态监测系统和使
2、本专利技术的技术方案为：
3、一种超长距离输电导线状态监测系统，其技术关键是：其包括有解调仪、光纤式应力传感器、光纤式风速传感器、光纤式气象传感器和传感导线；其中：光纤式应力传感器、光纤式风速传感器、光纤式气象传感器、传感导线通过传感导线内部的传感光纤连接着解调仪，实现数据的采集、信号传输与解析、抗干扰保障和远程监测支持；
4、解调仪安装在变电站内，其光路图如下图1所示，包括依次顺序连接的宽带光源1、第一掺饵光纤放大器2、声光调制器4、环形器5、低噪声随机激光发射模块6、超弱反射光纤光栅7、长距离传输光纤8、edf9；声光调制器4还连接着声光调制器驱动3；下述结构也依次顺序串联；连接：环形器5、第二掺铒光纤放大器10、衰减器11、光纤光栅解调模块12、上位机13；
5、宽带光源1的中心波长为1550nm且对温度变化不敏感，宽带光源1产生的连续光先通过第一掺饵光纤放大器2进行第一次放大处理。
6、本专利技术所述超长距离输电导线状态监测系统，优选要求保护的
技术实现思路
是：
7、低噪声随机激光发射模块6如图2所示，内部包括了波分复用器6-1、低噪声随机激光泵浦光源模块6-2及强反馈模块6-3；其中：低噪声随机激光发射模块6的输入端同时连接着波分复用器6-1、低噪声随机激光泵浦光源模块6-2及强反馈模块6-3；波分复用器6-1连接着低噪声随机激光发射模块6的输出端；
8、宽带光源1产生的连续光先通过第一掺饵光纤放大器2进行第一次放大处理；声光调制器驱动3控制声光调制器4将第一掺饵光纤放大器2的放大的连续光调制成探测脉冲光，与环形器5的端口1连接，环形器5的端口2与低噪声随机激光发射模块6输入端连接，探测光与低噪声随机激光发射模块6产生的泵浦光一起进入由弱反光栅传感器7、长距离传输光纤8、edf9组成的监测线路中，弱反光栅传感器7将探测光进行反射，并使得反射的信号光携带外界信息，反射的信号光通过环形器5端口3进入第二掺铒光纤放大器10进行二次放大，放大后的信号光再通过衰减器11进入光纤光栅解调模块12，解调模块得出的数据再由上位机13进行处理分析并进行可视化处理；
9、泵浦光在传输光纤中传输并产生随机激光，结构由低噪声随机激光发射模块6、长距离传输光纤8、edf9组成；其工作原理是：波长为1550nm的探测脉冲光经环形器5端口1进入低噪声随机激光发射模块6的输入端即波分复用器6-1的1550nm对应端口，低噪声随机激光泵浦光源模块6-2连接波分复用器6-1的1365nm端口，强反馈模块6-3连接波分复用器6-1的1450nm端口，探测脉冲光和泵浦光一同从低噪声随机激光发射模块6的输出端即波分复用器6-1的公共端出来进入由弱反光栅传感器7、长距离传输光纤8、edf9组成的监测线路中；泵浦光在长距离传输光纤8中产生的瑞利散射和拉曼增益，形成随机激光；而强反馈模块6-3给随机激光提供一个强反射，降低产生随机激光的泵浦光阈值，形成半开腔式随机激光；随机激光沿长距离传输光纤8分布，对探测脉冲光进行低噪声分布式放大；由于在较远端，随机激光放大无法高效补偿光纤以及弱反光栅传感器7对探测脉冲光的损耗，在65km处放置了一段长为5米的edf9，由于铒离子能带的分布特性，泵浦光在edf9的位置会对脉冲光产生高效率的放大，利用混合放大的方式可以成功将传感距离延长至150km。
10、弱反光栅传感器7为系统的传感元，由于其结构敏感特性，其反射谱中心波长随外界环境物理量的变化而变化，弱反光栅传感器7将信号光反射，并使得反射的信号光包含外界信息，反射的信号光再沿着长距离传输光纤8及edf9进行随机激光放大，由于强反馈模块6-3的反射谱不包含信号光的波长，反射的信号光通过环形器5端口3进入光纤光栅解调模块12，通过解调反射的信号光光谱信息还原外界物理量。
11、所述超长距离输电导线状态监测系统使用弱反光栅作为传感单元且根据反射率的数值进行分组，还在系统中将波分复用(wdm)与时分复用(tdm)的技术相结合；以相同反射率不同中心波长的光栅为一组，使用了7组弱反光栅，每组光栅个数为44个，在各个组内采用波分复用wdm，组间采用时分复用tdm解决了普通光纤光栅传感设备在多点复用后各主脉冲传感单元串扰的问题，高效的利用信号光源的各个波段，提高了系统复用的规模。
12、传感导线内置一根不锈钢管光单元，不锈钢管光单元复合了多根用于实时感知传感导线的运行温度与应力状态的超弱反射光纤光栅；
13、光纤式风速传感器、光纤式气象传感器分别安装在与传感导线连接的铁塔第一平台，用于感知传感导线运行的环境状态，光纤式微气象传感器具体用于对温度、湿度和雨量状态的监测；
14、光纤式应力传感器安装在铁塔横担与传感导线之间，以便实时感知传感导线的运行张力；
15、传感导线、光纤式应力传感器、光纤式风速传感器、光纤式气象传感器内的超弱反射光纤光栅在线路中，通过电分离接头盒进行熔接，并通过导引光缆最终接入到解调仪，实现数据的采集、传输与解析。
16、使用前述超长距离输电导线状态监测装置的超长距离输电导线状态监测方法：
17、宽带光源1产生的连续光先通过第一掺饵光纤放大器2进行第一次放大处理；
18、声光调制器驱动3控制声光调制器4将第一掺饵光纤放大器2的放大的连续光调制成探测脉冲光，与环形器5的端口1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.超长距离输电导线状态监测系统，其特征在于：其包括有解调仪、光纤式应力传感器、光纤式风速传感器、光纤式气象传感器和传感导线；其中：光纤式应力传感器、光纤式风速传感器、光纤式气象传感器、传感导线通过传感导线内部的传感光纤连接着解调仪，实现数据的采集、信号传输与解析、抗干扰保障和远程监测支持；
2.按照权利要求1所述超长距离输电导线状态监测系统，其特征在于：
3.按照权利要求1或2所述超长距离输电导线状态监测系统，其特征在于：
4.按照权利要求3所述超长距离输电导线状态监测系统，其特征在于：
5.使用权利要求1所述超长距离输电导线状态监测系统的超长距离输电导线状态监测方法，其特征在于：
6.按照权利要求5所述超长距离输电导线状态监测方法，其特征在于：
7.按照权利要求5所述超长距离输电导线状态监测方法，其特征在于：所述超长距离输电导线状态监测方法在监测超长距离输电导线覆冰厚度时满足下述要求：
【技术特征摘要】
1.超长距离输电导线状态监测系统，其特征在于：其包括有解调仪、光纤式应力传感器、光纤式风速传感器、光纤式气象传感器和传感导线；其中：光纤式应力传感器、光纤式风速传感器、光纤式气象传感器、传感导线通过传感导线内部的传感光纤连接着解调仪，实现数据的采集、信号传输与解析、抗干扰保障和远程监测支持；
2.按照权利要求1所述超长距离输电导线状态监测系统，其特征在于：
3.按照权利要求1或2所述超长距离输电导线状态监测系...
【专利技术属性】
技术研发人员：马洪峰，李梦琳，葛延峰，徐淼，聂瑾，徐中凯，刘宗雨，杨帆，吴明埝，陈青青，王道根，李松林，杨洋，陈保安，陈瑞，王俊凯，郑薇，金卓琛，韩磊，刘裕，苑爱国，徐明，邹润，周纯智，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司营口供电公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。