一種電力隧道電纜運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電纜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，尤其是一種用于電力隧道內(nèi)的電纜運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，高壓電纜絕緣故障點(diǎn)定位技術(shù)主要是采用基于離線測(cè)試的脈沖法，當(dāng)產(chǎn)生電纜故障時(shí)，先斷電，然后將電纜線路從系統(tǒng)中解開(kāi)，再利用脈沖信號(hào)進(jìn)行電纜故障測(cè)距，以電纜線路的參數(shù)模型為基礎(chǔ)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電纜施加脈沖信號(hào)，再由電壓電流行波信號(hào)在電纜中傳播時(shí)間和速度計(jì)算出故障點(diǎn)距離。該方法存在明顯的缺點(diǎn)，在電纜發(fā)生故障后，需要把電纜接口退出運(yùn)行，然后把故障測(cè)量設(shè)備運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，布置測(cè)量設(shè)備和接線，才能開(kāi)始測(cè)量。
[0003]另外，基于GPS同步高壓電纜故障在線定位，由于GPS時(shí)鐘的同步性差，難以精確定位，而基于光纖傳輸?shù)臅r(shí)鐘同步的定位技術(shù)，要求定位裝置到兩傳感器模塊端光纖長(zhǎng)度的一致，這給實(shí)際工程施工帶來(lái)不便，同時(shí)增加了光纜成本，對(duì)于定位裝置的布局帶來(lái)限制。
[0004]電力隧道環(huán)境相對(duì)惡劣，會(huì)受到地質(zhì)條件、氣候條件長(zhǎng)期運(yùn)行中隧道本身結(jié)構(gòu)老化等因素的影響，特別是南方的城市，電力隧道面臨長(zhǎng)期有水的狀況，基于以上原因電力隧道結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生位移變化，最典型的就是引起隧道結(jié)構(gòu)的沉降，包括電力隧道施工過(guò)程中的隧道開(kāi)挖活動(dòng)以及建成后運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)沉降，這將給整個(gè)電力隧道帶來(lái)極大威脅，造成隧道破裂沉陷、甚至坍塌的嚴(yán)重后果，一旦發(fā)生加速沉降，隧道就會(huì)破裂，影響電力隧道正常運(yùn)行，嚴(yán)重會(huì)造成停電事故。
[0005]在電纜金屬護(hù)套環(huán)流出現(xiàn)異常時(shí)，會(huì)造成電纜絕緣局部高溫?fù)p耗發(fā)熱，加速絕緣老化，降低電纜使用壽命，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致電纜發(fā)生直接擊穿接地故障，使電纜外護(hù)套破損，出現(xiàn)多點(diǎn)接地現(xiàn)象，在外護(hù)套破損后，金屬護(hù)套被腐蝕，既增加了主絕緣體老化的幾率，又易誘發(fā)局部放電和電樹(shù)枝；所以可以通過(guò)電纜溫度的監(jiān)測(cè)來(lái)間接監(jiān)測(cè)電纜金屬護(hù)套環(huán)流異常情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:現(xiàn)有技術(shù)中由于連接光纖的長(zhǎng)度不同帶來(lái)時(shí)延差異而造成的定位不準(zhǔn)的問(wèn)題，且需要電纜接口退出運(yùn)行，不能夠在線檢測(cè)。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種電力隧道電纜運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括兩個(gè)電流信號(hào)調(diào)制終端、兩個(gè)電流信號(hào)解調(diào)終端、一個(gè)光纖沉降信號(hào)解調(diào)終端、一個(gè)光纖分布式溫度解調(diào)終端、兩根連接光纖、光路切換單元、光纖時(shí)延測(cè)量器、微處理器、光纜鎖扣、測(cè)溫光纜以及光纖沉降傳感器；兩個(gè)電流信號(hào)調(diào)制終端用于連接至待檢測(cè)電纜的兩端進(jìn)行電流信號(hào)采集，并將采集到的兩路電流信號(hào)調(diào)制為兩路光信號(hào)，再通過(guò)兩根連接光纖傳輸至光路切換單元的兩個(gè)光信號(hào)輸入端；微處理器控制光路切換單元將兩根連接光纖切換連接至光纖時(shí)延測(cè)量器的測(cè)量端或電流信號(hào)解調(diào)終端的輸入端；光纖時(shí)延測(cè)量器對(duì)接入的兩根連接光纖進(jìn)行時(shí)延分析獲得兩根連接光纖的時(shí)延信息，并將時(shí)延信息發(fā)送至微處理器；兩個(gè)電流信號(hào)解調(diào)終端將輸入的光信號(hào)解調(diào)為電信號(hào)，再將電信號(hào)AD轉(zhuǎn)換后送入微處理器；測(cè)溫光纜沿待檢測(cè)電纜鋪設(shè)，并通過(guò)光纜鎖扣固定于待檢測(cè)電纜上；測(cè)溫光纜連接至光纖分布式溫度解調(diào)終端；光纖分布式溫度解調(diào)出測(cè)溫光纜感知的溫度信息送入微處理器；光纖沉降傳感器布設(shè)于待檢測(cè)電纜所在的電力隧道內(nèi)，并與光纖沉降信號(hào)解調(diào)終端相連；光纖沉降信號(hào)解調(diào)終端解調(diào)出光纖沉降傳感器感知的沉降信息送入微處理器。
[0008]采用電流信號(hào)調(diào)制終端能夠?qū)崟r(shí)在線檢測(cè)電流信號(hào)，而無(wú)需將電纜接口退出運(yùn)行，能夠提高電纜檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和檢測(cè)效率；采用光路切換單元能夠根據(jù)檢測(cè)需要將電流信號(hào)調(diào)制終端發(fā)送的光信號(hào)送入光纖時(shí)延測(cè)量器或電流信號(hào)解調(diào)終端，從而使延時(shí)檢測(cè)和故障檢測(cè)共用連接光纖，節(jié)省了系統(tǒng)成本；采用光纖時(shí)延測(cè)量器能夠根據(jù)需要檢測(cè)由連接光纖造成的信號(hào)時(shí)延，從而有效提高故障點(diǎn)定位的精度；采用測(cè)溫光纜來(lái)對(duì)電纜的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而間接監(jiān)測(cè)電纜金屬護(hù)套環(huán)流異常情況，避免出現(xiàn)重大安全故障；采用光纖沉降傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力隧道的沉降情況，并由微處理器進(jìn)行分析是否出現(xiàn)超出安全值的沉降，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力隧道沉降的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，電流信號(hào)調(diào)制終端包括電流傳感器以及電光轉(zhuǎn)換器；電流傳感器用于對(duì)待測(cè)電纜的電流信號(hào)進(jìn)行采集，并將采集到的電流信號(hào)發(fā)送至電光轉(zhuǎn)換器；電光轉(zhuǎn)換器將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并通過(guò)連接光纖傳輸至光路切換單元的光信號(hào)輸入端。采用電流傳感器能夠?qū)崟r(shí)在線檢測(cè)被測(cè)高壓電纜上的電流信號(hào)和故障行波，且為非接觸式測(cè)量，安全性能較高。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，電流信號(hào)解調(diào)終端包括光電轉(zhuǎn)換器和AD轉(zhuǎn)換器；光電轉(zhuǎn)換器將光路切換單元輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并由AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后送入微處理器。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，電流信號(hào)解調(diào)終端還包括一個(gè)連接在光電轉(zhuǎn)換器與AD轉(zhuǎn)換器之間的信號(hào)調(diào)理電路；信號(hào)調(diào)理電路將光電轉(zhuǎn)換器輸出的電信號(hào)調(diào)整至適應(yīng)于AD轉(zhuǎn)換器的工作范圍。采用信號(hào)調(diào)理電路能夠?qū)⒐怆娹D(zhuǎn)換器輸出的電信號(hào)調(diào)整至適應(yīng)于AD轉(zhuǎn)換器的工作范圍，提高定位系統(tǒng)檢測(cè)的可靠性。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，光纖時(shí)延測(cè)量器為光時(shí)域反射儀。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，光路切換單元由第一可控1X2光開(kāi)關(guān)、第二可控I X 2光開(kāi)關(guān)以及第三可控I X 2光開(kāi)關(guān)構(gòu)成；第一可控I X 2光開(kāi)關(guān)和第二可控I X 2光開(kāi)關(guān)的I端口通過(guò)兩根連接光纖分別連接至兩個(gè)電流信號(hào)調(diào)制終端的輸出端，第一可控IX 2光開(kāi)關(guān)和第二可控光1X2開(kāi)關(guān)的2端口中均有一端口連接至對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)解調(diào)終端的輸入端；第三可控I X 2光開(kāi)關(guān)的2端口分別連接至第一可控I X 2光開(kāi)關(guān)和第二可控光I X 2開(kāi)關(guān)的2端口中的另一端口，第三可控I X 2光開(kāi)關(guān)的I端口連接至光纖時(shí)延測(cè)量器的測(cè)量端。采用三個(gè)可控1X2光開(kāi)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)光路的可控切換，并利用第三可控1X2光開(kāi)關(guān)將輸入的兩路光纖依次切換至光纖時(shí)延測(cè)量器，能夠避免使用昂貴的多輸入端的光纖時(shí)延測(cè)量器，有效降低了系統(tǒng)成本。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，還包括一個(gè)與微處理器相連的顯示屏。利用顯示屏能夠?qū)崟r(shí)顯示故障位置。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，還包括一個(gè)與微處理器相連的報(bào)警器。采用報(bào)警器能夠在監(jiān)測(cè)到高溫點(diǎn)時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒監(jiān)控人員迅速進(jìn)行排查。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，光纜鎖扣包括扎條、安裝在扎條一端的插口以及連接在扎條另一端的插條；在插口內(nèi)設(shè)有主棘齒，在插條上設(shè)有與主棘齒相對(duì)應(yīng)的從棘齒；在扎條的中段設(shè)有供測(cè)溫光纜嵌入的半圓環(huán)形凸起。采用半圓環(huán)形凸起能夠方便固定測(cè)溫光纜的位置，防止捆扎后出現(xiàn)位置移動(dòng)影響測(cè)量效果。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案，在扎條的圈內(nèi)側(cè)設(shè)有防滑凸棱。采用防滑凸棱能夠有效防止扎條捆扎后出現(xiàn)圍繞待檢測(cè)電纜轉(zhuǎn)動(dòng)的問(wèn)題，增強(qiáng)了測(cè)溫光纜的定位效果。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于:(1)采用電流信號(hào)調(diào)制終端能夠?qū)崟r(shí)在線檢測(cè)電流信號(hào)，而無(wú)需將電纜接口退出運(yùn)行，能夠提高電纜檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和檢測(cè)效率；(2)采用光路切換單元能夠根據(jù)檢測(cè)需要先用光纖時(shí)延測(cè)量器測(cè)量?jī)陕饭饫w的時(shí)延，后用電流信號(hào)解調(diào)終端進(jìn)行電流信號(hào)的解調(diào)，從而使延時(shí)檢測(cè)和故障檢測(cè)共用連接光纖，節(jié)省了系統(tǒng)成本；(3)采用光纖時(shí)延測(cè)量器能夠根據(jù)需要檢測(cè)由連接光纖造成的信號(hào)時(shí)延，從而有效提高故障點(diǎn)定位的精度；(4)采用測(cè)溫光纜來(lái)對(duì)電纜的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而間接監(jiān)測(cè)電纜金屬護(hù)套環(huán)流異常情況，避免出現(xiàn)重大安全故障；(5)采用光纖沉降傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力隧道的沉降情況，并由微處理器進(jìn)行分析是否出現(xiàn)超出安全值的沉降，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力隧道沉降的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的光路切換單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明檢測(cè)獲得的故障行波示意圖；
圖4為本發(fā)明的光纜鎖扣結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，本發(fā)明提供的電力隧道電纜運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括:兩個(gè)電流信號(hào)調(diào)制終端、兩個(gè)電流信號(hào)解調(diào)終端、一個(gè)光纖沉降信號(hào)解調(diào)終端、一個(gè)光纖分布式溫度解調(diào)終端、兩根連接光纖、光路切換單元、光纖時(shí)延測(cè)量器、微處理器、光纜鎖扣、測(cè)溫光纜、顯示屏、報(bào)警器以及光纖沉降傳感器。
[0021]其中，兩個(gè)電流信號(hào)調(diào)制終端用于連接至待檢測(cè)電纜的兩端進(jìn)行電流信號(hào)采集，并將采集到的兩路電流信號(hào)調(diào)制為兩路光信號(hào)，再通過(guò)兩根連接光纖傳輸至光路切換單元的兩個(gè)光信號(hào)輸入端；微處理器控制光路切換單元將兩根連接光纖切換連接至光纖時(shí)延測(cè)量器的測(cè)量端或電流信號(hào)解調(diào)終端的輸入端；光纖時(shí)延測(cè)量器對(duì)接入的兩根連接光纖進(jìn)行時(shí)延分析獲得兩根連接光纖的時(shí)延信息，并將時(shí)延信息發(fā)送至微處理器；兩個(gè)電流信號(hào)解調(diào)終端將輸入的光信號(hào)解調(diào)為電信號(hào)，再將電信號(hào)AD轉(zhuǎn)換后送入微處理器；測(cè)溫光纜沿待檢測(cè)電纜鋪設(shè)，并通過(guò)光纜鎖扣固定于待檢測(cè)電纜上；測(cè)溫光纜連接至光纖分布式溫度解調(diào)終端；光纖分布式溫度解調(diào)出測(cè)溫光纜感知的溫度信息送入微處理器；光纖沉降傳感器布設(shè)于待檢測(cè)電纜所在的電力隧道內(nèi)，并與光纖沉降信號(hào)解調(diào)終端相連；光纖沉降信號(hào)解調(diào)終端解調(diào)出光纖沉降傳感器感知的沉降信息送入微處理器；微處理器根據(jù)輸入的延時(shí)信息和AD轉(zhuǎn)換的電信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，獲得故障位置信息；微處理器根據(jù)輸入的溫度信息判斷是否出現(xiàn)局部高溫危險(xiǎn)；微處理器根據(jù)輸入的沉降信息判斷沉降是否超出安全值；顯示屏和報(bào)警器均與微處理器相連；光纖沉降傳感器為以光波長(zhǎng)為特征參數(shù)的光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀、光纖光柵液體壓力傳感器或光纖F-P液體壓力傳感器；光纖沉降信號(hào)解調(diào)終端由光波長(zhǎng)解調(diào)單元和傳感器沉降計(jì)算分析單元組成；光波長(zhǎng)解調(diào)單元為光波長(zhǎng)計(jì)或光纖光柵解調(diào)儀。
[0022]電流信號(hào)調(diào)制終端一般包括電流傳感器以及電光轉(zhuǎn)換器；電流傳感器用于對(duì)待測(cè)電纜的電流信號(hào)進(jìn)行采集，并將采集到的電流信號(hào)發(fā)送至電光轉(zhuǎn)換器；電光轉(zhuǎn)換器將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并通過(guò)連接光纖傳輸至光路切換單元的光信號(hào)輸入端。
[0023]電流信號(hào)解調(diào)終端一般包括光