专利名称：电力电缆分布式光纤在线温度监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力技术领域，尤其涉及一种电力电缆分布式光纤在线温度监测系统。
背景技术：
由于高压电力电缆铺设于地下，长时间运行后检修常常不到位，再加上环境温度等因素的影响，部分有缺陷的位置往往会发热，并且电流越大，温度升高越快，发热点电阻增大，从而产生更多的热量，使得电阻进一步增大，温度继续升高，形成恶性循环。如果不及时发现和处理，最终将导致起火或爆炸，造成线路损坏，严重的可引发火灾和大面积的停电事故。这一现象在负荷增长较快的地区显得尤为普遍。目前，对电力电缆的重要部位如接头等的温度监测主要仍靠人工去测量，例如定期派人到现场用红外线或激光测温仪进行远距离测量，这种人工测量的方法主要存在以下问题①监测周期长，许多地方发热现象得不到及时发现和处理；②监测范围受限制，只能检测电缆接头，无法对封闭在管道里的电力电缆部分进行监测；③检测和分析判断由人工进行，因此检测和分析结果受人为因素影响较大；④红外线或激光测温仪价格往往比较昂贵，受资金影响，其普及和推广难度较大。近年来，ABB、西门子及国内一些生产厂家也陆续开发出了一些高压电力电缆温度监测设备，但从应用情况来看，效果不是很理想，主要表现在以下几个方面①高电压的隔离是高压电力电缆温度监测系统的技术难点也是技术关键。现有的温度监测方法主要采用热电耦、热电阻、半导体温度传感器等温度传感元件实现，这些温度传感器一般都不是直接测量带电物体的温度，并且需要通过金属导线传输信号，传感器本身以及其信号传输通道受电磁干扰和环境的影响较大，无法保证绝缘性能，因而无法保证监测结果的准确性 ’②传统的温度监测普遍存在传感器体积偏大、安装困难、易受环境和周围电磁场的干扰、需人工操作、实现在线监测的成本高昂等问题，尤其无法在整条电力电缆上安装，只能实现一小部分电力电缆的部分接头的温度监测，无法实现全部电力电缆的系统、全面、准确监测；③现有的电力电缆温度监测系统或设备，绝大部分是电力一次设备生产厂家开发出的针对自己产品的监测设备，功能单一，通用性差，执行标准混乱，并且与变电综合自动化等监控系统接口困难，很难进行普及和推广。

实用新型内容本实用新型目的在于提供一种电力电缆分布式光纤在线温度监测系统，提高监测结果的准确性和通用性，实现电力电缆的系统、全面和准确的监测。本实用新型通过下述技术方案来实现，一种电力电缆分布式光纤在线温度监测系统，包括光发射机、与所述光发射机连接的同步控制模块、与所述光发射机连接的光路耦合器、与所述光路耦合器连接的恒温槽、与所述光路耦合器连接的分光器、与所述分光器连接的两个光接收机、与所述光接收机连接的数据采集与处理模块、与所述数据采集与处理模块连接的计算机；所述同步控制模块还与所述数据采集与处理模块和所述计算机连接；所述光发射机用于在所述同步控制模块的触发下输出光脉冲；所述光路耦合器用于接收所述光发射机输出的光脉冲，输出给所述恒温槽；所述恒温槽用于将所述光脉冲输出给传感光纤；所述光路耦合器还用于将所述传感光纤散射回来的喇曼散射光耦合至所述分光器；所述分光器用于从所述喇曼散射光中滤出斯托克斯光和反斯托克斯光；所述两个光接收机分别用于接收所述斯托克斯光和反斯托克斯光，并进行光电转换和放大处理，输出处理后的信号；所述数据采集与处理模块用于对所述光接收机输出的信号进行采样和处理， 输出处理后的数据信号；所述计算机用于根据所述数据采集与处理模块输出的数据信号， 计算出温度。进一步的，所述分光器包括两个光滤波器，其中一个光滤波器用于从所述喇曼散射光中滤出斯托克斯光，另一个光滤波器用于从所述喇曼散射光中滤出反斯托克斯光。进一步的，所述光发射机还包括半导体激光器，所述光发射机通过激光器尾纤与所述光路耦合器连接。进一步的，所述恒温槽通过传感光纤与温场连接。 本实用新型提供的电力电缆分布式光纤在线温度监测系统，采用先进的光时域反射技术和喇曼散射光对温度敏感的特性，探测出沿着光纤不同位置的温度的变化，提高了监测结果的准确性和通用性，实现了电力电缆的系统、全面和准确的监测。

图1为本实用新型中喇曼散射频移示意图；图2为本实用新型提供的电力电缆分布式光纤在线温度监测系统一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。首先，对本实用新型提供的电力电缆分布式光纤在线温度监测系统实现温度监测功能所依据的基本原理进行介绍。该系统所依据的基本原理是分布式光纤温度传感原理， 其主要利用光纤的光时域反射仪(Optical Time Domain Ref lectometer，简称0TDR)原理和光纤的后向喇曼散射(Raman scattering)温度效应。具体地说，当一个光脉冲从光纤的一端射入光纤时，这个光脉冲会沿着光纤向前传播。因光纤内壁类似镜面，故光脉冲在传播中的每一点都会产生反射，反射之中有一小部分的反射光，其方向正好与入射光的方向相反。这种后向反射光的强度与光线中的反射点的温度有一定的关系。反射点的温度(光纤所处的环境温度)越高，反射光的强度也越大。也就是说，后向反射光的强度可以反映出反射点的温度。利用这个现象，若能测量出后向反射光的强度，就可以计算出反射点的温度， 这就是利用光纤测量温度的基本原理。图1为本实用新型中喇曼散射频移示意图。当频率为vO的激光入射到光纤中，它在光纤中向前传输的同时不断产生后向散射光波，这些后向散射光波中除了有一条与入射光频率v0相同的中心谱线之外，在其两侧还存在着(νΟ-Δν)及(νΟ+Δν)两条谱线。其中中心谱线为瑞利散射谱线，低频一侧频率为(νΟ-Δν)、波长为的谱线称为斯托克斯 (Stokes)线，参见图1中的D，高频一侧频率为(νΟ+Δν)、波长为Xa的谱线，称为反斯托克斯(Anti-stokes)线，参见图1中的C。另外，图1中的A为入射信号线，B为布里渊散射线。根据喇曼散射理论，在自然喇曼散射条件下，两束反射光的光强与温度有关。为了消除激光管输出的不稳定性、光纤弯曲、接头的损耗等影响，提高测温准确度，在系统设计中，采用双通道双波长比较的方法，如图1所示，即对斯托克斯光和反斯托克斯光分别进行采集，利用两者强度的比值解调温度信号。由于反斯托克斯光对温度更为灵敏，因此，将反斯托克斯光作为信号通道，斯托克斯光作为比较通道，则两者之间的强度比为
权利要求1.一种电力电缆分布式光纤在线温度监测系统，其特征在于，包括光发射机、与所述光发射机连接的同步控制模块、与所述光发射机连接的光路耦合器、与所述光路耦合器连接的恒温槽、与所述光路耦合器连接的分光器、与所述分光器连接的两个光接收机、与所述光接收机连接的数据采集与处理模块、与所述数据采集与处理模块连接的计算机；所述同步控制模块还与所述数据采集与处理模块和所述计算机连接。
2.根据权利要求1所述的电力电缆分布式光纤在线温度监测系统，其特征在于，所述分光器包括两个光滤波器，两个光滤波器分别连接两个光接收机。
3.根据权利要求1所述的电力电缆分布式光纤在线温度监测系统，其特征在于，所述光发射机还包括半导体激光器，所述光发射机通过激光器尾纤与所述光路耦合器连接。
4.根据权利要求1所述的电力电缆分布式光纤在线温度监测系统，其特征在于，所述恒温槽通过传感光纤与温场连接。
专利摘要本实用新型公开了一种电力电缆分布式光纤在线温度监测系统，包括光发射机、与所述光发射机连接的同步控制模块、与所述光发射机连接的光路耦合器、与所述光路耦合器连接的恒温槽、与所述光路耦合器连接的分光器、与所述分光器连接的两个光接收机、与所述光接收机连接的数据采集与处理模块、与所述数据采集与处理模块连接的计算机；所述同步控制模块还与所述数据采集与处理模块和所述计算机连接；本实用新型采用先进的光时域反射技术和喇曼散射光对温度敏感的特性，探测出沿着光纤不同位置的温度的变化，提高了监测结果的准确性和通用性，实现了电力电缆的系统、全面和准确的监测。
文档编号G01K11/32GK201974251SQ20102064803
公开日2011年9月14日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者冯宇, 庞建岭, 张京, 张建国, 徐一铭, 杨新晖, 白延清, 许靖, 赵维芳, 魏小龙 申请人:山东科华电力技术有限公司, 延安供电局