一种具有缆应变监测功能的OPGW光缆的制作方法

一种具有缆应变监测功能的opgw光缆
技术领域
1.本实用新型涉及电力通信及电力传输用光纤复合地线技术领域，尤其涉及一种具有缆应变监测功能的opgw光缆。


背景技术：

2.架空电力线路在受到恶劣环境的影响时，如覆冰、大风、极寒等，使导地线在负载作用下被拉伸，弧垂增加，产生缆应变，输电线路容易出现闪络、短路，杆塔负荷增加等问题。当外界负荷超过一定限度时，会引起导地线断裂、铁塔及连接部件出现严重损坏甚至杆塔倾斜倒塌，严重威胁输电线路的安全运行。为实时掌握输电线路的运行状态，早期发现威胁，消除隐患，输电线路的在线监测成为人们关注的重要课题。
3.目前输电线路应变在线监测装置主要是通过导线倾角与导线重量之间的关系或通过绝缘子金具来分析导线的受力状态，计算缆应变。然而此类监测方式受制于测点分布情况，难以全面掌握整条输电线路的受力和缆应变状况；这种监测装置一般采取电信号传输，容易受到环境和气候的影响。近年来，分布式光纤传感器能在连续的空间进行测量而成为国内外研究的热点。分布式光纤传感器主要有基于拉曼散射的光纤传感器和基于布里渊散射的光纤传感器两种。基于拉曼散射的光纤传感器技术已经比较成熟，但目前只能用于温度的测量；而基于布里渊散射的光纤传感器可以用于温度和应变的同时测量。由于布里渊光纤传感技术具有传感距离长、抗电磁干扰、监测精度高、易于组成监测网络等优点，因此可以更好地指导人们掌握线路应力变化，获得导线温度和应力变化规律，为及时采取预防和解决措施提供科学的依据，最大程度地减小灾害带来的损失。
4.目前，应用布里渊光纤传感技术进行温度与应变同时测量的主要有2 种实现方式，一种是布里渊时域反射（botdr，brillouin optical timedomain reflector）技术；另一种是布里渊时域分析（botda，brillouin optical time domainanalysis ）技术。
5.由于botda所能达到测量距离﹑测量时间等性能是botdr所无法比拟的，因此，各公司展开对botda 技术在opgw 线路运行过程中的在线监测研究和产业化使得该技术日益成熟，逐渐开始商用。
6.普通的opgw光纤设计是以通信为主要目的，光纤应应变限量一般为0.5
‑
0.7%，这种设计需要较大附加的负载才能使opgw的缆应变达到这一设计值，这时opgw里面的光纤才能开始应变，进行测量，有数据反馈出来进行监测，显然这一测量结果对线路监测和应急响应是不及时的。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有缆应变监测功能的opgw光缆。
8.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
9.一种具有缆应变监测功能的opgw光缆，包括监测用不锈钢光单元、通信用不锈钢
光单元和多根铝包钢线；所述多根铝包钢线分为两层，包括内层与外层，对监测用不锈钢光单元、通信用不锈钢光单元进行覆盖保护；所述监测用不锈钢光单元设置在opgw光缆中心位置；所述通信用不锈钢光单元设置在内层位置，与多根铝包钢线组成内层，包裹中心位置的监测用不锈钢光单元；所述外层将内层包裹覆盖。
10.所述铝包钢线分布在内层与外层；所述内层包括多根铝包钢线和监测用不锈钢光单元；所述外层包括多根铝包钢线。
11.所述多根铝包钢线还可以分为三层，最外层包括多根铝包钢线。
12.所述监测用不锈钢光单元中光纤芯数为四芯，其中两芯用于实时监测，另外两芯备用。
13.所述监测用不锈钢光单元中光纤采用紧包光纤或裸光纤。
14.所述监测用不锈钢光单元中的应变限量设置为0.1%
‑
0.15%之间，所述通信用不锈钢光单元中的应变限量设置为0.5%
‑
0.7%之间任意取值。
15.本实用新型的有益效果：
16.1. 以光为传感介质，抗电磁干扰，数据测量准确；
17.2. 输电线路上不需要供电单元，线路杆塔上不附加任何监测装置，设备主机设置在机房内，监测设备寿命不受恶劣环境影响，监测设备稳定性高；
18.3. 以线路架设的opgw光缆内部光纤作为传感光纤，不需要商用通信网络通信费用，信息可靠、安全性高；
19.4. 监测距离长，且为分布式监测，可实现全线路、逐档距的负载变化、环境温度监测。
附图说明
20.图1是本实用新型的结构图；
21.图2是三层铝包钢线opgw光缆结构图；
22.附图中：1
‑
监测用不锈钢光单元，2
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通信用不锈钢光单元，3
‑
铝包钢线，4
‑
紧包光纤。
具体实施方式
23.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
24.如图1所示，一种具有缆应变监测功能的opgw光缆，包括监测用不锈钢光单元1、通信用不锈钢光单元2和多根铝包钢线3；所述多根铝包钢线3分为两层，包括内层与外层，对监测用不锈钢光单元1、通信用不锈钢光单元2进行覆盖保护；所述监测用不锈钢光单元1设置在opgw光缆中心位置；所述通信用不锈钢光单元2设置在内层位置，与多根铝包钢线3组成内层，包裹中心位置的监测用不锈钢光单元1；所述外层将内层包裹覆盖。
25.所述铝包钢线3分布在内层与外层；所述内层包括多根铝包钢线3和监测用不锈钢光单元1；所述外层包括多根铝包钢线。
26.如图2所示，所述多根铝包钢线3还可以分为三层，最外层包括多根铝包钢线3。
27.所述监测用不锈钢光单元1中光纤芯数为四芯，其中两芯用于实时监测，另外两芯
备用。
28.所述监测用不锈钢光单元1中光纤采用紧包光纤或裸光纤。
29.所述监测用不锈钢光单元1中的应变限量设置为0.1%
‑
0.15%之间，所述通信用不锈钢光单元2中的应变限量设置为0.5%
‑
0.7%之间任意取值。
30.本实用新型的具体实施过程是：根据botda分布式光纤传感技术原理，在opgw中采用专门的光纤作为传感器，利用布里渊频移与温度、应变存在线性关系，完全沿着光纤长度进行测量。所以必须要求在opgw光缆受到应变时，光纤也立即有受力产生应变。
31.要及时有效的对光缆应变状态进行监测，将用于测量opgw应力状态的应变限量设置为0.1
‑
0.15%，这样当opgw架设完毕开始运行的时候，就可以实时对opgw应力状态进行监测，再通过算法与软件设计，将光纤应力应变转化为覆冰负载，结合光纤分布式测温技术的温度测量，形成一套完整的高压线路光缆应变监测opgw系统。
32.光缆应变监测专用opgw，其结构与常规的opgw略有差异，用于监测光缆应变的光纤或紧包光纤4置于缆的中心位置，光纤芯数为4芯
‑
24芯，其中两芯或部分芯数用于实时监测，另外两芯或剩余光纤备用；通信光纤跟常规opgw一样置于内层进行绞合，用于光纤通信。
33.数据的采集和处理：利用botda布里渊光纤传感分析仪，通过对botda测试到应变量和温度参数的算法处理和解析，得到外加负荷（覆冰、风力、高温、极寒等）的参数，当相关负荷超过设定阀值时，系统会发出报警，提供给线路运行及维护人员采取相应的技术措施，防止断缆、倒塔等严重的线路事故。
34.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。