[发明专利]电力光纤通信线路故障监测装置

摘要

本发明公开一种电力光纤通信线路故障监测装置，它利用光时域反射技术来提取电力光纤通信线路的分布式瑞利散射光信号，采用相干探测方式提升探测灵敏度、对数检波与平均方式提升对探测信号的提取效率、基于脉冲计数的激光跳频方案来降低光时域反射曲线上的衰落噪声。该装置的系统程序控制激光器驱动单元、信号发/收单元、光开关的通信控制单元，实现对激光器输出频率的控制、探测光脉冲的发送和时域电信号的采集与处理、被测光纤线路的切换。该装置结构紧凑、灵敏度高、测量时间消耗短，可支持在线监测，且能快速巡检变电站通信机房内所有的光纤通信线路，具备监测范围广、实时性高的特点。

主权项

1.一种电力光纤通信线路故障监测装置，其特征在于，包括：激光器(1)、激光器驱动单元(1a)、第一光纤耦合器(2a)、第二光纤耦合器(2b)、光纤放大器(3)、声光调制器(4)、声光调制器驱动(4a)、光纤环形器(5)、光开关(6)、扰偏器(7)、平衡光电探测器(8)、射频放大器(9)、射频带通滤波器(10)、对数检波器(11)、信号发/收单元(12)和处理器(13)；所述激光器(1)发出的激光经所述第一光纤耦合器(2a)分成两路，一路连接所述光纤放大器(3)，另一路连接所述扰偏器(7)；所述扰偏器(7)的输出端连接所述第二光纤耦合器(2b)的某一输入端，从而将所述激光器(1)产生的连续光用作本振光；所述光纤放大器(3)的输出端连接所述声光调制器(4)，所述声光调制器驱动(4a)的输出端连接所述声光调制器(4)的输入端以驱动所述声光调制器(4)使其将输入的连续光变成光脉冲输出，并使光脉冲的光频率相对于输入到所述声光调制器(4)的连续光的频率发生某一固定的频率移动，其数值等于所述声光调制器(4)的频移量；所述声光调制器(4)的输出端连接所述光纤环形器(5)的第一端口，所述光纤环形器(5)的第二端口连接所述光开关(6)的一输入端，所述光开关(6)的输出端连接被测的电力光纤通信线路；光脉冲在被测的电力光纤通信线路中的背向瑞利散射信号光经所述光纤环形器(5)的第二端口和第三端口进入所述第二光纤耦合器(2b)的另一输入端；背向瑞利散射信号光与本振光在所述第二光纤耦合器(2b)中混频，产生相干中频包络信号，并经所述平衡光电探测器(8)将相干中频包络信号转换成对应的射频信号；所述射频放大器(9)放大所述平衡光电探测器(8)输出的射频信号，再经所述射频带通滤波器(10)滤除带外噪声，以提升射频信号的信噪比；所述对数检波器(11)将所述射频带通滤波器(10)输出的射频信号转换成电压信号输出；所述信号发/收单元(12)采集从所述对数检波器(11)输出的电压信号，并按时序进行叠加，最后求平均，并将数据传送给所述处理器(13)；所述处理器(13)的数据接口分别与所述激光器驱动单元(1a)、所述信号发/收单元(12)、所述光开关(6)的通信控制接口相连，通过向所述光开关(6)发送指令，使所述光开关(6)将光路切换到被指定的光纤线路；并控制所述信号发/收单元(12)中电脉冲的发送及对所述对数检波器(11)输出电压信号的采集，所述信号发/收单元(12)的输出端与所述声光调制器驱动(4a)的输入端连接，所述声光调制器驱动(4a)的输出端连接所述声光调制器(4)的输入端，所述信号发/收单元(12)输出电脉冲信号至所述声光调制器驱动(4a)以使所述声光调制器驱动(4a)驱动声光调制器(4)输出光脉冲信号，当所述信号发/收单元(12)发送的电脉冲个数每达到某一固定数值的整数倍时，所述信号发/收单元(12)工作暂停某一固定时间，与此同时，所述处理器(13)控制所述激光器驱动单元(1a)改变热敏电阻值使所述激光器(1)的输出频率发生改变，所述信号发/收单元(12)暂停时间结束后，继续工作，直到发送的电脉冲个数达到设定值时结束，所述处理器(13)对所述信号发/收单元(12)发送来的数据进行线性变换，并减去所述平衡光电探测器(8)的平均噪声功率，得到光时域反射曲线，并根据光纤线路故障识别和定位算法从光时域反射曲线中识别和定位光纤线路故障；其中，所述处理器(13)，还将被测光纤的距离信息转换成以电力光纤通信线路杆塔顺序编号的地理位置信息，并对电力光纤线路故障信息进行记录，所述电力光纤线路故障信息包括被测光纤线路名称、故障点近邻的两个杆塔编号和故障点与这两个杆塔中编号较低一个杆塔的距离。