[发明专利]用于光纤监测空间分布式组件的方法和系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于监测分布在多个位置处的配电系统组件 的方法和系统，具体来说，本发明涉及实时并采用光纤来监测“辅助” 元件(例如，在配电系统中使用的用于确保系统安全的保护元件)的 状态和条件。

背景技术

配电系统包括分布式网络，例如，高压(HV)分布式网络。

术语“高压”是指高于35kV、还达到一百或几百千伏特的电压。

分布式网络使用例如可以是架空(高架)或地下(例如，置于隧 道中)的线缆。

除了线缆以外，分布式网络还可以包括许多不同辅助元件，严格 来说，指在配电方面不发挥直接作用、而是用于保证配电线路的使用 和安全的适当条件的辅助元件。

辅助元件的示例有：还已知为电涌放电器(SA)或电涌抑制器 的电涌电压限制器(SVL)、充油式线缆的油压监测系统、用于检查 冷却水循环泵和自身冷却水温的温度计。

鉴于放置线缆的环境(其可能因嵌入(recessed)而不利和/或危 险(如同在HV网络的情况下))，监测和维护线缆的辅助元件可能 是麻烦的，并且不能经常进行。即使将辅助元件装入保护箱中，对它 们的工作条件的监测也可能意味着较长的检查和/或中断配电。

实际上，这是强烈不希望的，因为配电线路通常供应从未准备接 受服务中断的、非常大的范围且相对大量的用户。

因此，为了能够在如同SVL、油压监测系统、温度计的辅助元件 损坏时尽可能容易地更换它们，需要设计针对监测它们的适当运行的 问题的解决方案。

在公开的日本专利申请JP 04-092523中，描述了一种针对触点 (contact)信息的检测传感器，其用于检测没有施加机械力的触点信 息。浅阴影(light shading)机制被提供，并且根据设置在光纤的多个 区域处的光学支路装置与镜子之间的触点信息运行。

本申请人注意到，所述浅阴影机制是有源型，即，需要外部能量 源来运行，具体来说，在提供的示例中，需要电源来运行。没有设想 到电力线缆的应用。

在公开的日本专利申请JP 2004309219中，公开了一种传感器测 量系统，其包括用于测量许多物理量的多个光纤测量传感器。

本申请人注意到，这些传感器串联地放置在主光纤上，而非在其 分支上，因此，它们之中的一个传感器中的强度下降减少了后续传感 器中可获的光量，由此，降低了测量动力。

在公开的日本专利申请JP 03-231116中，设置有光纤传感器，其 中，将多分支光纤的光纤端面插入到油中，并且从如同光时域反射计 (OTDR)的反射测量装置输入脉冲光；由此衰减光纤端部处的菲涅 耳反射，并且检测这种事件。

公开的美国专利申请2004/0240769描述了一种具有存储透射-反 射分析器的报警条件分布式光纤传感器。本申请人注意到，透射检测 器和反射检测器两者都电连接至存储透射-反射分析器。

美国专利5035511描述了一种基于时域发送的分布式光纤温度传 感器。光仅透过传感器一次，并且不向后反射。

发明内容

本申请人面临监测分布在配电网的不同位置中的一组辅助元件 (例如，电涌放电器)中的物理量(例如，温度、磁效应)的变化的 问题。不利环境(例如，高压和/或嵌入式电力线缆)将意味着实现许 多要求：

- 监测系统应当是无源的；

-应当远程标识物理量发生变化的位置(并且，可能是发生 变化的瞬间)，并且不需要直接检查，这通常较难甚或不可能执行；

-监测系统应当能够识别并标识在不同位置大致同时发生 的物理量的多种变化。

-优选的是，监测系统应当能够识别并标识物理量的变化， 而不管其持续时间(系统反应应当快于监测到的事件持续时间，然而， 检测时间可能长于事件持续时间)。

在本说明书和权利要求书中，术语“无源”是指装置或组件不需 要专用能量源来执行希望功能。这种装置或组件可以根据例如因电涌 (电路中电流或电压的瞬时突然上升)或者故障或扰动而生成的物理 现象来激活，并且不需要其它馈电装置，例如，电池。具体来说，既 不需要电能也不需要机械能。实际上，存在针对监测装置或组件的本 地馈电装置可能导致针对上述的关于辅助元件提出的相同问题和麻 烦。