[发明专利]一种输电线路光电融合长距离监测装置及方法

说明书

本发明提供了一种输电线路光电融合长距离监测装置及方法，所述装置安装在杆塔上，包括：光纤光栅解调模块(1)、汇聚模块(2)、电光转化模块(3)和边缘计算及信号回传模块(4)。本发明提供的装置可以对光纤光栅传感器(16)信号进行就地解调和处理，并将基于其他原理的监测装置的数据汇聚后，经统一编码，回传至监测主站，传输距离可达上千公里；不但解决了传统光纤光栅监测方案监测距离短的问题，也保证了信号长距离传输的可靠性和保密性；本发明提供的装置可安装在多个杆塔上，整条线路可连接海量光纤光栅传感器，解决了传统方案中可连接光纤光栅传感器数量少的问题；本发明设计了电源管理模块(5)，保证了装置长期运行的供电可靠性。

技术领域

本发明属于输电线路光纤监测技术领域，具体涉及一种输电线路光电融合长距离监测装置及方法。

背景技术

光纤光栅传感器，以光纤光栅为敏感元件，具有无源、不受电磁干扰等优点，且监测信号通过OPGW回传，通信可靠性和安全性较高，克服了现有传感器的不足，对处于无公网信号地区和野外环境恶劣地区的超高压、特高压输电线路，尤其适合使用光纤光栅传感技术进行状态监测。然而，传统的输电线路光纤光栅监测方案中，一方面，使用的解调仪体积笨重(大小在1U机箱左右)、功耗大(功率达几十瓦)，成本高(单台价格在十几万到几十万)，只能安装在变电站中。仅在监测主站安装一台光纤光栅解调仪，对通过OPGW回传的光信号进行解调，得到线路的状态参量。现有输电线路光纤光栅传感方案，光的反射信号在传输过程中，受光纤传输损耗及连接损耗等客观因素所限，在实际工程应用中，受解调仪光源强度和解调能力所限，安装于变电站的解调仪仅能监测到几十公里范围内线路上光纤光栅传感器的信号，难以覆盖长距离输电线路全线，监测距离受限。另一方面，由于OPGW纤芯资源紧张，通常只能分配一根或两根光纤给解调仪用于线路状态监测。受解调仪光源所限，每根光纤上最多只能连接几十个光纤光栅传感器，远远满足不了输电线路众多参量进行监测的需要。

此外，随着电网公司数字化建设的开展，输电线路重点区段也安装了一定数量的基于其他原理的监测装置，如摄像头、基于应变片的拉力传感器、基于压电效应或MEMS工艺的振动传感器等。然而，对于安装在穿越野外恶劣气候环境输电线路上的传感器和监测装置而言，一方面，长期运行的供电可靠性难以保障，且易受到强电磁干扰的影响；另一方面此类传感器的监测信号目前主要通过公网移动信号或无线组网跳接的方式，回传到监测主站，对于处于无公网信号地区和距离监测主站数百公里的线路区段而言，监测信号回传困难，且保密性难以保障。鉴于上述诸多问题，需要设计一种新型的输电线路光纤监测装置。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种输电线路光电融合长距离监测装置，所述监测装置安装在杆塔上，包括：光纤光栅解调模块1、汇聚模块2、电光转化模块3和边缘计算及信号回传模块4；

所述光纤光栅解调模块1分别与不同通道的光纤光栅传感器16和边缘计算及信号回传模块4相连，用于向输电线路上的光纤光栅传感器16发射激光和对所述光纤光栅传感器16回传的光信号进行解调，并将解调后的信号输出到边缘计算及信号回传模块4中；

所述汇聚模块2与电光转化模块3相连，用于对输电线路上其他监测装置的传感数据进行汇聚，并将所述数据输出至电光转换模块3中；

所述电光转化模块3与边缘计算及信号回传模块4相连，用于将汇聚模块2传输的数据转换为光信号，并输出到边缘计算及信号回传模块4中；

所述边缘计算及信号回传模块4通过连接光纤17与监测主站相连，用于将所述光纤光栅解调模块1和电光转换模块3传输的信号进行计算和编码，并通过连接光纤17以编码信号的形式回传至监测主站。

优选的，所述光纤光栅解调模块1，包括：控制及驱动单元6、在线校准波长单元7、可调谐激光器8、光纤耦合器9、光电探测单元10和信号处理单元11；

所述控制及驱动单元6与可调谐激光器8相连，用于控制和驱动所述可调谐激光器8；