[发明专利]光纤复合架空相线分布式测温装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统中电缆的测温装置及方法，尤其是一种光纤复合架空相线（OPPC）分布式测温装置及方法。

背景技术

光纤复合相线（OPPC)是在传统的相线电缆中嵌入光纤线缆的一种新型特种复合光缆，可以同时、同路、同走向传输电能和信息，并随时监测线路的工作状态。光纤复合相线充分利用了电力系统自身的线路资源，特别是针对电力配网系统，具有传输电能与通信业务的双重功能。

OPPC是将传统输电导线中的一根或多根钢丝替换为不锈钢管光单元，使钢管光单元与（铝包）钢线、铝（合金）线共同绞合形成OPPC，用OPPC替代三相导线中的某一相导线，形成由两根导线和一根OPPC组合而成的三相电力系统，实现通电和通信双重功能融合。

OPPC既是一条符合常规输电线路设计的架空导线，同时还是一条提供信号传输的光缆,它充分利用输电线路走廊资源实现光通信，在实现传输电能与光纤通信的完美融合的同时，没有给原有线路附加额外负荷带来隐患。此外，OPPC具有良好的耐腐蚀性及热稳定性，在延长电缆使用寿命的同时，保证了光通信不受影响。

目前用于测温的光纤复合电缆主要采用布里恩散射原理技术，光纤测温的机理是依据背向拉曼散射温度效应：激光脉冲在光纤中传播时与光纤分子相互作用，发生多种形式的散射，如瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射等，其中拉曼散射是由于光纤分子的热振动和光子相互作用发生能量交换而产生的，具体地说，如果一部分光能转换成为热振动，那么将发出一个比光源波长更长的光，称为斯托克斯光（Stokes光），如果一部分振动转换成为光能，那么将发出一个比光源波长更短的光，称为反斯托克斯光（Anti-Stokes光）。其中Stokes光强度受温度的影响很小，可忽略不计，而Anti-Stokes光的强度随温度的变化而变化。Anti-Stokes光与Stokes光的强度之比提供了一个关于温度的函数关系式。光在光纤中传输时一部分拉曼散射光（后向拉曼散射光）沿光纤原路返回，被光纤探测单元接收。测温主机通过测量背向拉曼散射光中Anti-Stokes光与Stokes光的强度比值的变化实现对外部温度变化的监测。在时域中，利用OTDR技术，根据光在光纤中的传输速率和入射光与后向拉曼散射光之间的时间差，可以对不同的温度点进行定位，这样就可以得到整根光纤沿线上的温度并精确定位。

结合高品质的脉冲光源和高速的信号采集与处理技术，就可以得到沿着光纤所有点的准确温度值。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤复合架空相线（OPPC）分布式测温装置及方法，为OPPC提供智能灵活的温度监控实时监视。

按照本发明提供的技术方案，所述的光纤复合架空相线分布式测温装置包括信号处理模块，信号处理模块输出脉冲激光指令到高频脉冲激光模块，高频脉冲激光模块发射高频激光至光波分复用模块，光波分复用模块向光纤中注入激光脉冲并接收光纤中返回的后向拉曼散射光，光波分复用模块的输出端分别连接多路光电探测器，每个光电探测器通过放大器连接信号处理模块；所述信号处理模块通过通信接口连接测温主机；测温主机通过测量后向拉曼散射光中反斯托克斯光与斯托克斯光的强度比值的变化实现对外部温度变化的监测，在时域中，利用OTDR技术，根据光在光纤中的传输速率和入射光与后向拉曼散射光之间的时间差，对不同的温度点进行定位，即得到整根光纤沿线上的温度并精确定位。

具体的，所述信号处理模块包括DSP处理芯片。

所述信号处理模块将接收到的数字信号经过多次累加平均后，将淹没在躁声中的斯托克斯和反斯托克斯信号识别出来，累加后的信号送入测温主机。

一种光纤复合架空相线分布式测温方法为：在测温主机的系统中预先设定光纤复合架空相线的始末距离，将埋入的光纤长度分为若干等分，即设定分布式测温的距离间隔，取每个监测点测得的温度值作为提取对象，在数据提取程序下定义这些点所在光纤上的刻度值，对监测点的温度值进行实时在线监测。