[发明专利]一种基于布里渊分布式光纤传感的晃动监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种对架空电缆晃动状态进行监测的系统，具体讲的是一种基于布里渊光时域分析的分布式光纤传感的晃动监测系统。属于架空电缆的安全监测技术领域。

背景技术

随着国民经济的持续高速发展，架空电缆的使用也是日益增多，它被广泛的应用于公共设施、大型企业等，对于整个社会的生产、生活、教育、军事等发展提供源动力。正因如此，我们对电力系统的安全稳定提出了越来越高的要求。目前国际上对于电缆的安全监测还主要是停留在温度层面上，从以前的感温电缆式测温，热敏电阻式测温系统，到近几年兴起的分布式光纤拉曼测温系统，都存在一定的局限性。比如传统的电监测方式不能实时显示监测结果，布线复杂、维护量大等，分布式光纤拉曼测温系统可以对电缆温度进行在线监测和异常点的位置确定，但是却存在只能进行温度测量的局限性。电缆故障的产生有两个重要原因，一方面是由于电缆本身或者外界环境原因造成温度过高引起电缆熔断或者击穿，另一方面是由于外力如雨雪、大风天气等造成电缆的晃动而造成的安全隐患。对于上述第一方面可以现有的几种温度监测系统进行监测，而对于电缆晃动的监测，上述方法却无法实现。上世纪80年代以来，基于布里渊光时域分析技术测量温度和应变信息的传感系统得到提出，布里渊分布式光纤传感器因其能实现长距离、分布式的温度和应变同时监测，并且具有耐腐蚀、抗电磁干扰的特性一直得到广泛关注。其相对于现有的拉曼分布式测温系统亦有无可取代的优势。

目前，利用布里渊分布式光纤传感器对架空电缆实施实时晃动状态和温度监测面临一些实际问题，比如电缆的晃动状态难以直接对应光纤的应变量，如何将电缆的晃动转化为有效的光纤应变信息再进行测量是一个技术问题。

专利号为ZL200920026725.2、发明人为张顺海、殷炳来、高洪凤、张伟忠、刘昆、刘正堂、发明名称为“电力架空电缆触头温度无线监测系统”的实用新型，公开了一种电力架空电缆触头温度监测系统。该系统采用分层分布式结构，由采集层、收集层和监测层组成；采集层包括若干个无线测温系统，各无线测温装置与被测物体连接；收集层为若干个无线接收管理终端；监测层为若干本地监测计算机及至少一个调度端监测计算机和数据库，无线接收管理终端将收集到的各相应无线测温装置发送来的温度数据进行数据处理，处理后通过移动通讯GPRS传给通信管理器，通信管理器传给相应的本地监测计算机及调度端监测计算机，本地监测计算机和调度端监测计算机对数据进行管理，发出相应的报警信号。此实用新型在一定程度上实现了电力架空电缆的多点测温，但还存在一定的缺陷：

1.此监测系统尚无法监测电缆安全事故的另一个重要来源——电缆的晃动。

2.受无线接收管理终端管理量的限制，此监测系统对于温度的测量难以实现真正的分布式传感。

3.无线信号传输易受恶劣天气影响，防电磁干扰方面有待进一步解决等。

发明内容

本发明的目的是针对现有的电缆安全监测系统和传统的布里渊分布式光纤传感器均无法直接监测电缆晃动状态的问题，设计的一种通过将晃动传感器和布里渊分布式光纤传感装置结合的可以同时进行温度和晃动状态监测的一种基于布里渊分布式光纤传感的晃动监测系统。

本发明的技术方案如下：

一种基于布里渊分布式光纤传感的晃动监测系统，包括一个布里渊温度及应变监测装置和多个晃动传感器，其特征在于布里渊温度和应变监测装置包括半导体激光器、光隔离器A、B、光耦合器、声光调制器、掺铒光纤放大器、扰偏器、偏振控制器、电光调制器、微波扫频器、光滤波器、传感光纤、光环形器A、B、布拉格光栅、光电探测器、数据采集卡、信号发生器、计算机，半导体激光器位于光隔离器A之前，光隔离器A后面放置光耦合器，光耦合器输出端后面一路依次放置偏振控制器、电光调制器、光滤波器、光隔离器B，另一路放置声光调制器；光隔离器B经传感光纤和光环形器A的2号端口相连接；声光调制器输出端依次放置掺铒光纤放大器、扰偏器，扰偏器经光纤和光环形器A的1号端口相连接；光环形器B的1号端口、2号端口经光纤分别和光环形器A的3号端口、布拉格光栅相连接，其3号端口输出后连接到光电探测器的输入端；光电探测器的输出端连接到数据采集卡的输入端，数据采集卡的输出端连接到计算机；信号发生器分别和声光调制器及数据采集卡相连接；微波扫频器分别和电光调制器及数据采集卡相连接。

晃动传感器包括转动杆和配重块，转动杆一端连接配重块，另一端固定在传感光纤上。

所述的半导体激光器为的窄线宽激光器，线宽为1.9MHz，波长1550nm，输出连续光功率为30mW。