本實用新型涉及電力系統(tǒng)的安全保障領(lǐng)域，具體涉及一種用于對高壓帶電線路的多種異常情況進(jìn)行綜合監(jiān)控和報警的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

輸電線路狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)是指直接安裝在線路設(shè)備上可實時記錄表征設(shè)備運行狀態(tài)特征量的測量系統(tǒng)及技術(shù)，是實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測、狀態(tài)檢修的重要手段。監(jiān)測的對象包括：桿塔、導(dǎo)線、地線、絕緣子以及這些設(shè)備所處環(huán)境的氣象信息等。監(jiān)測的信息量包括：桿塔傾斜、桿塔防盜、導(dǎo)線覆冰、導(dǎo)線溫度、導(dǎo)線舞動、導(dǎo)線振動、雷電流、絕緣子污穢以及環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、氣壓、日照強(qiáng)度等氣象因素。

對運行狀態(tài)下的電力設(shè)備直接進(jìn)行監(jiān)測的要求非常高，監(jiān)測既不能影響系統(tǒng)正常的運行，又要能直接反映運行中的設(shè)備狀態(tài)，比停止運行時進(jìn)行的離線檢測更難、要求更高。實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的在線監(jiān)測的主要困難在于：(1)不能影響設(shè)備的運行狀態(tài)；(2)監(jiān)測不受收到高壓帶電設(shè)備以及環(huán)境因素的干擾。

而且，對于輸電線路而言，需要監(jiān)測的內(nèi)容也比較多，比如，冬天需要監(jiān)測線路是否發(fā)生覆冰，夏天需要監(jiān)測輸電線路或輸電塔上是否存在局部由于受損或其他原因帶來的電阻過大造成的高溫，而且，輸電線路還需要監(jiān)測是否發(fā)生了局部斷路，一旦發(fā)生斷路，必須要盡早的確定斷路位置，才能及時進(jìn)行搶修。

但是目前所采用的輸電線路的監(jiān)測手段還不能實現(xiàn)上面所要求的監(jiān)測內(nèi)容。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，針對上述問題，本實用新型希望提供一種能夠?qū)ι厦嫠岬降?各種輸電線路所遇到的問題都能夠進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測并及時發(fā)出報警和定位的監(jiān)測和報警系統(tǒng)。

因此，本實用新型提供一種用于高壓輸電線路的報警裝置，其特征在于，所述用于高壓輸電線路的報警裝置包括：中央控制器、第一光源、第一光纖傳感器、第一衍射分光器、第一光譜接收器、第二光源、第二光纖傳感器、第二衍射分光器、第二光譜接收器、解調(diào)器、第一信號收發(fā)裝置、位置編碼模塊，所述中央控制器包括高溫報警模塊、斷路報警模塊、覆冰報警模塊、第二信號收發(fā)裝置，

所述第一光源耦合至所述第一光纖傳感器，并且發(fā)出第一預(yù)定波長范圍的光，輸入至所述第一光纖傳感器；

所述第一光纖傳感器的輸出端耦合至所述第一衍射分光器，所述第一衍射分光器用于對所述第一光纖傳感器的輸出光進(jìn)行衍射分光；

所述第一光譜接收器接收所述第一衍射分光器的輸出光并測量所述輸出光的光譜信息；

所述第二光源耦合至所述第二光纖傳感器的輸入端，并且發(fā)出第二預(yù)定波長范圍的光，輸入至所述第二光纖傳感器；

所述第二光纖傳感器的輸出端耦合至所述第二衍射分光器，所述第二衍射分光器用于對所述第二光纖傳感器的輸出光進(jìn)行衍射分光；

所述第二光譜接收器接收所述第二衍射分光器的輸出光并測量所述輸出光的光譜信息；

所述解調(diào)器接收第一和第二光譜接收器測得的光譜信息并基于所述光譜信息解調(diào)出相應(yīng)的傳感信息；

所述位置編碼模塊與所述第一信號收發(fā)裝置相連，用于將位置編碼信息提供給所述第一信號收發(fā)裝置；

所述第一信號收發(fā)裝置將所述傳感信息和所述位置編碼信息發(fā)送給所述第二信號收發(fā)裝置，所述第一信號收發(fā)裝置位于輸電線路處；

所述第二信號收發(fā)裝置接收所述傳感信息和所述位置編碼信息并輸出給所述高溫報警模塊、斷路報警模塊和覆冰報警模塊，所述高溫報警模塊、斷路報警模塊和覆冰報警模塊分別基于所述傳感信息進(jìn)行報警。

優(yōu)選地，所述第一光纖傳感器為分布式光纖溫度傳感器，所述第二光纖傳感器包括第一傳輸光纜、管式光纖溫度傳感器、第二傳輸光纜，所述管式光纖溫度傳感器包括殼體、光纖光柵和兩個耦合端頭，所述第一傳輸光纜與所述管式光纖溫度傳感器的一個耦合端頭耦合，所述管式光纖溫度傳感器的第二個耦合端頭與所述第二傳輸光纜耦合。

優(yōu)選地，所述第一光纖傳感器和所述第二光纖傳感器均沿高壓輸電線路的地線平行設(shè)置。

優(yōu)選地，所述第一光纖傳感器和所述第二光纖傳感器均沿高壓輸電線路的火線平行設(shè)置。

優(yōu)選地，所述用于高壓輸電線路的報警裝置包括兩套第一光纖傳感器和第二光纖傳感器，每套光纖傳感器沿一根輸電線路設(shè)置。

有益效果：

本實用新型采用兩套光纖傳感器進(jìn)行輸電線路的監(jiān)測，第一套光纖傳感器采用分布式傳感器，分布式傳感器能夠監(jiān)測到各個溫度監(jiān)測點的溫度，但是，分布式傳感器受風(fēng)力、拉力、擺動等的干擾較大，為了保證測量的準(zhǔn)確，本實用新型采用了與之互補的另一套傳感器，管式傳感器，管式傳感器的光纖溫度傳感部分設(shè)置在管內(nèi)，不受拉力、擺動等的影響。

本實用新型的用于高壓輸電線路的異常報警系統(tǒng)能夠提供輸電線路的高溫、覆冰以及斷路三重報警，并且，一旦輸電線路出現(xiàn)故障，能夠及時地將故障位置發(fā)送給中央控制器，這樣便于鎖定故障地點，有利于維修人員的檢修。

在對覆冰狀況的監(jiān)測中本實用新型另辟蹊徑，基于光纖傳感器所測得的溫度以及溫度梯度來進(jìn)行覆冰狀況的監(jiān)測。通過溫度梯度來進(jìn)行覆冰狀況的監(jiān)測，準(zhǔn)確度更高、不受風(fēng)力或其他外力的影響，能夠更準(zhǔn)確地反映出覆冰情況。

附圖說明

圖1是根據(jù)本實用新型的一個實施例的用于高壓輸電線路的報警裝置的示意圖；

圖2是本實用新型實施例中所采用的管式溫度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型實施例中所采用的第二光纖傳感器7的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例的用于高壓輸電線路的報警裝置包括：中央控制器1、第一光源2、第一光纖傳感器3、第一衍射分光器4、第一光譜接收器5、第二光源6、第二光纖傳感器7、第二衍射分光器8、第二光譜接收器9、解調(diào)器10、第一信號收發(fā)裝置11、位置編碼模塊12，中央控制器1包括高溫報警模塊1-1、斷路報警模塊1-2、覆冰報警模塊1-3、第二信號收發(fā)裝置1-4。

中央控制器1為設(shè)置在電力監(jiān)控中心的服務(wù)器，除了上面的報警模塊之外，其具有處理器、顯示器等服務(wù)器應(yīng)該具備的各種常規(guī)部件。

第一光源2耦合至第一光纖傳感器3，并且發(fā)出第一預(yù)定波長范圍的光，輸入至第一光纖傳感器。光源2、6可以采用半導(dǎo)體激光二極管或者其他光源。第一光纖傳感器3采用分布式光纖溫度傳感器，即，該光纖溫度傳感器主要是基于光纖內(nèi)部光色散的溫度特性，利用光時域反射測試技術(shù)，將高功率窄帶光脈沖送入光纖，光在光纖中會發(fā)生拉曼散射，然后，測量散射光強(qiáng)度隨時間的變化，可以獲得不同散射位置處的溫度(關(guān)于分布式溫度傳感器的具體技術(shù)細(xì)節(jié)可以參見南昌大學(xué)學(xué)報工科版2004年12月的文章光纖溫度傳感器原理及應(yīng)用)。

第一光纖傳感器3的輸出端耦合至第一衍射分光器4，衍射分光器4用于對第一光纖傳感器3的輸出光進(jìn)行衍射分光，進(jìn)而更好地測得散射光的強(qiáng)度。

第一光譜接收器5接收第一衍射分光器4的輸出光并測量輸出光的光譜信息。該光譜信息包括輸出光所包含的光的波長、強(qiáng)度、峰值等。

第二光源6耦合至第二光纖傳感器7，并且發(fā)出第二預(yù)定波長范圍的光，輸入至第二光纖傳感器。第二光纖傳感器7包括第一傳輸光纜7-1、管式光纖溫度傳感器7-2、第二傳輸光纜7-3，管式光纖溫度傳感器包括殼體7-4、光纖光柵7-5和兩個耦合端頭7-6、7-7，第一傳輸光纜7-1與管式光纖溫度 傳感器7-2的一個耦合端頭7-6耦合，管式光纖溫度傳感器7-2的第二個耦合端頭與第二傳輸光纜7-3耦合。管式光纖溫度傳感器中的光纖光柵可以采用普通的用于測溫的布拉格光柵。

第二光纖傳感器7的輸出端耦合至第二衍射分光器8，第二衍射分光器8用于對第二光纖傳感器7的輸出光進(jìn)行衍射分光。第二光譜接收器9接收第二衍射分光器8的輸出光并測量輸出光的光譜信息。該光譜信息包括輸出光所包含的光的波長、強(qiáng)度、峰值等。

解調(diào)器10接收第一和第二光譜接收器測得的光譜信息并基于光譜信息解調(diào)出相應(yīng)的溫度信息(基于光譜信息解調(diào)出溫度信息是本領(lǐng)域的公知技術(shù)，這里不再詳述)。對于兩個光纖傳感器可以采用一個解調(diào)器，也可以分別采用各自的解調(diào)器。對于第一光纖溫度傳感器，解調(diào)器解調(diào)出在光纖傳感器不同位置處的溫度以及溫度隨時間的變化。對于第二光纖溫度傳感器，由于其不是分布式的，所以解調(diào)出測溫位置處的溫度和溫度隨時間的變化。

位置編碼模塊11與第一信號收發(fā)裝置12相連，用于將位置編碼信息提供給第一信號收發(fā)裝置12。第一信號收發(fā)裝置12將傳感信息和位置編碼信息提供發(fā)送給第二信號收發(fā)裝置24，第一信號收發(fā)裝置位于輸電線路處，第二信號收發(fā)裝置與中央控制器1相連，用于接收傳感信息和位置編碼信息并輸出給中央控制器1；

高溫報警模塊1-1基于分布式傳感器測得的溫度信息判斷高壓輸電線路的溫度是否高于溫度閾值，如果高于溫度閾值，則發(fā)出高溫報警。斷路報警模塊1-2基于第一和第二光纖傳感器是否返回正常值，來判斷是否發(fā)生斷路事故，如果返回異常值，則表示發(fā)生斷路，發(fā)出斷路報警同時指示出斷路的位置信息；

覆冰報警模塊1-3首先判斷第一光纖傳感器和第二光纖傳感器測得的溫度是否均低于零度，若均低于零度則判斷二者的溫度梯度是否均小于預(yù)定閾值，若均小于預(yù)定閾值，則發(fā)出覆冰報警。本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，輸電線路在沒有覆冰的情況下，其溫度會隨環(huán)境變化較快，一陣風(fēng)吹過就會帶來溫度的較大變化，而一旦輸電線路覆冰，則其溫度隨環(huán)境的變化會由于覆冰層的作用而變緩慢，因此，本申請?zhí)岢隽艘环N基于溫度梯度來進(jìn)行 覆冰狀況監(jiān)測的裝置。覆冰報警的溫度閾值可以根據(jù)輸電線路的耐受程度而適應(yīng)性地調(diào)整?？紤]到單一通過溫度梯度進(jìn)行溫度測量可能存在一定誤報情況。本實用新型基于溫度和溫度梯度二者結(jié)合進(jìn)行報警。

在第一光纖傳感器3和第二光纖傳感器可以均沿高壓輸電線路的地線平行設(shè)置。也可以均沿高壓輸電線路的火線平行設(shè)置，不過這種方式并不推薦。

或者，用于高壓輸電線路的報警裝置包括兩套第一光纖傳感器3和第二光纖傳感器，每套光纖傳感器沿一根輸電線路設(shè)置。

需要說明的是，附圖中的各個部件的形狀均是示意性的，不排除與其真實形狀存在一定差異，附圖僅用于對本實用新型的原理進(jìn)行說明，并非意在對本實用新型進(jìn)行限制。

雖然上面結(jié)合本實用新型的優(yōu)選實施例對本實用新型的原理進(jìn)行了詳細(xì)的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述實施例僅僅是對本實用新型的示意性實現(xiàn)方式的解釋，并非對本實用新型包含范圍的限定。實施例中的細(xì)節(jié)并不構(gòu)成對本實用新型范圍的限制，在不背離本實用新型的精神和范圍的情況下，任何基于本實用新型技術(shù)方案的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均落在本實用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。