CN207866359U - 一种架空输电线路振动状态监测装置 - Google Patents

Abstract

一种架空输电线路振动状态监测装置，包括铁塔，在铁塔上架设有OPGW光缆，所述OPGW光缆中设有至少一根光纤作为光纤传感探头，光纤传感探头与DOVS光纤传感分析仪连接，DOVS光纤传感分析仪与监控计算机连接；所述铁塔上设有监控装置，所述监控装置与监控计算机无线连接。本实用新型提供一种架空输电线路振动状态监测装置，利用OPGW中的光纤作为传感单元，结合风速、风向传感器数据、视频监测数据，对架空输电线路的受风振动情况进行实时在线监测，为输电线路健康状态评价及线路运维提供数据支持。

Description

一种架空输电线路振动状态监测装置

技术领域

本实用新型涉及电力技术领域，特别是一种架空输电线路振动状态监测装置。

背景技术

近年来，随着远距离、大容量输电线路的大量兴建，输电线路的安全运行备受重视。输电线路是由电线、金具、绝缘子和杆塔等连在一起的复杂系统。处在野外环境下，架空输电线路容易受到强风、暴雨、闪电等自然灾害的影响，容易发生各种事故，其中，由风振引起的事故最多，在风的作用下，输电线路时刻处于振动状态，这往往导致某些线路部件的疲劳损坏，如导地线的疲劳断股，金具、间隔棒及杆塔构件的疲劳损坏或磨损等，其中导线疲劳断股是架空输电线路普遍发生的问题，严重时需要对全线进行更换。

目前几乎所有的高压送电线路都受到风振的影响，尤其在线路大跨越上，因具有档距大、悬挂点高和水域开阔等特点，使风输给导地线的振动能量大大增加，导地线振动强度远较普通档距严重。一旦发生疲劳断股，将给电网安全运行带来严重危害，通常仅换线工程本身的直接损失可高达数百万元。

受风振动对架空线路造成的破坏是长期积累的，具有较强的隐蔽性，因此对其进行测量既能消除风振产生的隐患，又能为防振设计提供科学的依据。按照01/1741-2001《架空送电线路运行规程》中“大跨越段应定期对导、地线进行振动测量”的要求，现行测量方法是在一段时间〔如2周〕内使用测振仪器进行现场安装测量并记录相关数据。但因现场测试时间有限，测振仪器本身条件和现场工作环境等问题，测量结果有时代表性不高，缺乏实时性。目前仍然以人工定期巡检为主，劳动强度大，存在安全风险，此外，管理成本高、检测周期长、效率低下。一方面，输电线路所处的恶劣地理条件，使得电力线路的巡检工作非常困难。另一方面，由于社会和经济发展对电力供应质量的要求越来越高，促使输电线路的管理维护向信息化和智能化方向发展，而依靠传统的巡检方式获取的信息量非常有限，难以满足要求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种架空输电线路振动状态监测装置，对线路的振动情况进行监测。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种架空输电线路振动状态监测装置，包括铁塔，在铁塔上架设有OPGW光缆，所述OPGW光缆中设有至少一根光纤作为光纤传感探头，光纤传感探头与DOVS光纤传感分析仪连接，DOVS光纤传感分析仪与监控计算机连接；所述铁塔上设有监控装置，所述监控装置与监控计算机无线连接。

优选的，DOVS光纤传感分析仪包括耦合器，所述耦合器与光电探测器连接，光电探测器与嵌入式数据采集卡连接；还包括窄带激光器，窄带激光器依次与调制器及掺铒光纤放大器连接，然后与耦合器连接，嵌入式数据采集卡与调制器连接；所述耦合器与光纤传感探头连接，所述嵌入式数据采集卡与监控计算机连接。

优选的，所述监控装置设于铁塔的上部，所述监控装置包括控制箱，在控制箱的顶部设有风速传感装置及风向传感装置，在控制箱内设有单片机，所述风速传感装置及风向传感装置均与单片机连接，所述控制箱内还设有GPRS无线通信模块，单片机通过GPRS无线通信模块与监控计算机无线连接。

优选的，所述控制箱下部的两侧设有摄像头，所述摄像头与单片机连接。

优选的，所述监控计算机还与气象数据库连接。

本实用新型提供一种架空输电线路振动状态监测装置，利用OPGW中的光纤作为传感单元，结合风速、风向传感器数据、视频监测数据，对架空输电线路的受风振动情况进行实时在线监测，为输电线路健康状态评价及线路运维提供数据支持。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型DOVS光纤传感分析仪的结构示意图；

图3为本实用新型监控装置的结构示意图；

图中：铁塔1，光缆2，DOVS光纤传感分析仪3，耦合器31，掺铒光纤放大器32，调制器33，窄带激光器34，嵌入式数据采集卡35，监控计算机4，监控装置5，控制箱51，风速传感装置52，风向传感器53，摄像头54。

具体实施方式

如图1-2所示，一种架空输电线路振动状态监测装置，包括铁塔1，在铁塔1上架设有OPGW光缆2，所述OPGW光缆2中设有至少一根光纤作为光纤传感探头，光纤传感探头与DOVS光纤传感分析仪3连接，DOVS光纤传感分析仪3与监控计算机4连接；所述铁塔1上设有监控装置5，所述监控装置5与监控计算机4无线连接。

优选的，DOVS光纤传感分析仪3包括耦合器31，所述耦合器31与光电探测器36连接，光电探测器36与嵌入式数据采集卡35连接；还包括窄带激光器34，窄带激光器34依次与调制器33及掺铒光纤放大器32连接，然后与耦合器31连接，嵌入式数据采集卡35与调制器33连接；所述耦合器31与光纤传感探头连接，所述嵌入式数据采集卡35与监控计算机4连接。

窄线宽的光脉冲经环形器注入传感光纤后，携带应变传感信息的背向瑞利散射信号由光电探测器接收。当光纤上某个位置存在振动时，导致振动位置处光纤的折射率发生变化，从而引起传感位置处的瑞利散射光的相位变化，在接收端的光电探测器处，在一个脉冲宽度内的瑞利散射信号发生干涉，转化为探测得到的干涉信号强度的变化，从而实现对振动信号的探测和定位。在风的作用下，输电线路时刻处于振动状态。利用OPGW中的光纤，结合长距离分布式光纤振动传感技术，通过数据处理与信号分析，即可对输电线路的受风振动状态进行实时的分布式监控。

优选的，如图3所示，所述监控装置5设于铁塔1的上部，所述监控装置5包括控制箱51，在控制箱51的顶部设有风速传感装置52及风向传感装置53，在控制箱51内设有单片机，所述风速传感装置52及风向传感装置53均与单片机连接，所述控制箱51内还设有GPRS无线通信模块，单片机通过GPRS无线通信模块与监控计算机4无线连接。所述风速传感器采用PG-CG/FS风速传感器，所述风向传感器采用PG-CG/FS风向传感器，单片机采用STC15W4K56S4单片机。通过在铁塔上设置监测装置，进一步实现对线路的准确监测，结合风速、风向进行分析。

优选的，所述控制箱51下部的两侧设有摄像头54，所述摄像头54与单片机连接。在发现异常时，可通过摄像头拍摄图像，回传至监控计算机。

优选的，所述监控计算机4还与气象数据库连接。

本实用新型可利用OPGW中的光纤单元中的一芯单模光纤，实现对架空导线受风振动的连续分布式实时在线监测，到导线疲劳寿命进行预测，并可监测、计算出架空导线沿途的风场分布和实时风速，为架空导线的策略化检修维护提供科学数据支撑，降低人工巡线的工作量。同时，光纤传感单元不受电磁干扰，也没有电子元器件老化问题，长期稳定可靠。此外，系统部署简单，仅利用原有导线或接地线中的其中一芯单模光纤即可实现连续分布式传感信号监测，置于导线内的光纤既用来测量数据，又可用来传输信号，完全不受环境影响，也不需要利用无线公网传输监测信号，数据安全稳定。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种架空输电线路振动状态监测装置，包括铁塔（1），其特征在于：在铁塔（1）上架设有OPGW光缆（2），所述OPGW光缆（2）中设有至少一根光纤作为光纤传感探头，光纤传感探头与DOVS光纤传感分析仪（3）连接，DOVS光纤传感分析仪（3）与监控计算机（4）连接；所述铁塔（1）上设有监控装置（5），所述监控装置（5）与监控计算机（4）无线连接。

2.根据权利要求1所述一种架空输电线路振动状态监测装置，其特征在于：DOVS光纤传感分析仪（3）包括耦合器（31），所述耦合器（31）与光电探测器（36）连接，光电探测器（36）与嵌入式数据采集卡（35）连接；还包括窄带激光器（34），窄带激光器（34）依次与调制器（33）及掺铒光纤放大器（32）连接，然后与耦合器（31）连接，嵌入式数据采集卡（35）与调制器（33）连接；所述耦合器（31）与光纤传感探头连接，所述嵌入式数据采集卡（35）与监控计算机（4）连接。

3.根据权利要求1所述一种架空输电线路振动状态监测装置，其特征在于：所述监控装置（5）设于铁塔（1）的上部，所述监控装置（5）包括控制箱（51），在控制箱（51）的顶部设有风速传感装置（52）及风向传感装置（53），在控制箱（51）内设有单片机，所述风速传感装置（52）及风向传感装置（53）均与单片机连接，所述控制箱（51）内还设有GPRS无线通信模块，单片机通过GPRS无线通信模块与监控计算机（4）无线连接。

4.根据权利要求3所述一种架空输电线路振动状态监测装置，其特征在于：所述控制箱（51）下部的两侧设有摄像头（54），所述摄像头（54）与单片机连接。

5.根据权利要求1所述一种架空输电线路振动状态监测装置，其特征在于：所述监控计算机（4）还与气象数据库连接。