一种全光纤电力隧道电缆状态实时监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电缆检测系统，尤其是一种用于电力隧道电缆状态实时监测系统。
【背景技术】
[0002]目前，高压电缆绝缘故障点定位技术主要是采用基于离线测试的脉冲法，当产生电缆故障时，先断电，然后将电缆线路从系统中解开，再利用脉冲信号进行电缆故障测距，以电缆线路的参数模型为基础，通过现场对电缆施加脉冲信号，再由电压电流行波信号在电缆中传播时间和速度计算出故障点距离。该方法存在明显的缺点，在电缆发生故障后，需要把电缆接口退出运行，然后把故障测量设备运到现场，布置测量设备和接线，才能开始测量。
[0003]另外，基于GPS同步高压电缆故障在线定位，由于GPS时钟的同步性差，难以精确定位，而基于光纤传输的时钟同步的定位技术，要求定位装置到两传感器模块端光纤长度的一致，这给实际工程施工带来不便，同时增加了光缆成本，对于定位装置的布局带来限制。
[0004]电力隧道环境相对恶劣，会受到地质条件、气候条件长期运行中隧道本身结构老化等因素的影响，特别是南方的城市，电力隧道面临长期有水的状况，基于以上原因电力隧道结构会产生位移变化，最典型的就是引起隧道结构的沉降，包括电力隧道施工过程中的隧道开挖活动以及建成后运行过程中产生的结构沉降，这将给整个电力隧道带来极大威胁，造成隧道破裂沉陷、甚至坍塌的严重后果，一旦发生加速沉降，隧道就会破裂，影响电力隧道正常运行，严重会造成停电事故。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:现有技术中由于连接光纤的长度不同带来时延差异而造成的定位不准的问题，且需要电缆接口退出运行，不能够在线检测，同时现有技术不具备有效监测电力隧道沉降的功能。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种全光纤电力隧道电缆状态实时监测系统，包括两个电流信号调制终端、两个电流信号解调终端、一个光纤沉降信号解调终端、两根连接光纤、光路切换单元、光纤时延测量器、微处理器以及光纤沉降传感器；两个电流信号调制终端用于连接至待检测电缆的两端进行电流信号采集，并将采集到的两路电流信号调制为两路光信号，再通过两根连接光纤传输至光路切换单元的两个光信号输入端；微处理器控制光路切换单元将两根连接光纤切换连接至光纤时延测量器的测量端或两个电流信号解调终端的输入端；光纤时延测量器对接入的两根连接光纤进行时延分析获得两根连接光纤的时延信息，并将时延信息发送至微处理器；两个电流信号解调终端将输入的光信号解调为电信号，再将电信号AD转换后送入微处理器；光纤沉降传感器布设于待检测电缆所在的电力隧道内，并与光纤沉降信号解调终端相连；光纤沉降信号解调终端解调出光纤沉降传感器感知的沉降信息送入微处理器。
[0007]采用电流信号调制终端能够实时在线检测电流信号，而无需将电缆接口退出运行，能够提高电缆检测的实时性和检测效率；采用光路切换单元能够根据检测需要将电流信号调制终端发送的光信号送入光纤时延测量器或电流信号解调终端，从而使延时检测和故障检测共用连接光纤，节省了系统成本；采用光纤时延测量器能够根据需要检测由连接光纤造成的信号时延，从而有效提高故障点定位的精度；采用光纤沉降传感器实时监测电力隧道的沉降情况，并由微处理器进行分析是否出现超出安全值的沉降，从而实现对电力隧道沉降的实时监测。
[0008]作为本发明的进一步限定方案，电流信号调制终端包括电流传感器以及电光转换器；电流传感器用于对待测电缆的电流信号进行采集，并将采集到的电流信号发送至电光转换器；电光转换器将电流信号转换为光信号，并通过连接光纤传输至光路切换单元的光信号输入端。采用电流传感器能够实时在线检测被测高压电缆上的电流信号和故障行波，且为非接触式测量，安全性能较高。
[0009]作为本发明的进一步限定方案，电流信号解调终端包括光电转换器和AD转换器；光电转换器将光路切换单元输出的光信号转换为电信号，并由AD转换器进行AD转换后送入微处理器。
[0010]作为本发明的进一步改进方案，电流信号解调终端还包括一个连接在光电转换器与AD转换器之间的信号调理电路；信号调理电路将光电转换器输出的电信号调整至适应于AD转换器的工作范围。采用信号调理电路能够将光电转换器输出的电信号调整至适应于AD转换器的工作范围，提高定位系统检测的可靠性。
[0011]作为本发明的进一步限定方案，光纤时延测量器为光时域反射仪。
[0012]作为本发明的进一步限定方案，光路切换单元由第一可控1X2光开关、第二可控I X 2光开关以及第三可控I X 2光开关构成；第一可控I X 2光开关和第二可控I X 2光开关的I端口通过两根连接光纤分别连接至两个电流信号调制终端的输出端，第一可控IX 2光开关和第二可控光1X2开关的2端口中均有一端口连接至对应的电流信号解调终端的输入端；第三可控I X 2光开关的2端口分别连接至第一可控I X 2光开关和第二可控光I X 2开关的2端口中的另一端口，第三可控I X 2光开关的I端口连接至光纤时延测量器的测量端。采用三个可控1X2光开关能够实现光路的可控切换，并利用第三可控1X2光开关将输入的两路光纤依次切换至光纤时延测量器，能够避免使用昂贵的多输入端的光纤时延测量器，有效降低了系统成本。
[0013]作为本发明的进一步改进方案，还包括一个与微处理器相连的显示屏。利用显示屏能够实时显示故障位置。
[0014]作为本发明的进一步改进方案，还包括一个与微处理器相连的报警器。利用报警器能够在出现明显沉降时发出报警信号，使监控人员迅速对电力隧道进行排查。
[0015]作为本发明的进一步限定方案，光纤沉降传感器为以光波长为特征参数的光纤光栅静力水准仪、光纤光栅液体压力传感器或光纤F-P液体压力传感器。
[0016]作为本发明的进一步限定方案，光纤沉降信号解调终端由光波长解调单元和传感器沉降计算分析单元组成；光波长解调单元为光波长计或光纤光栅解调仪。
[0017]本发明的有益效果在于:(1)采用电流信号调制终端能够实时在线检测电流信号，而无需将电缆接口退出运行，能够提高电缆检测的实时性和检测效率；(2)采用光路切换单元能够根据检测需要先用光纤时延测量器测量两路光纤的时延，后用电流信号解调终端进行电流信号的解调，从而使延时检测和故障检测共用连接光纤，节省了系统成本；(3)采用光纤时延测量器能够根据需要检测由连接光纤造成的信号时延，从而有效提高故障点定位的精度；(4)采用光纤沉降传感器实时监测电力隧道的沉降情况，并由微处理器进行分析是否出现超出安全值的沉降，从而实现对电力隧道沉降的实时监测。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的电路结构示意图；
图2为光路切换单兀的结构不意图；
图3为本发明检测获得的故障行波示意图。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，本发明提供的一种全光纤电力隧道电缆状态实时监测系统包括:两个电流信号调制终端、两个电流信号解调终端、一个光纤沉降信号解调终端、两根连接光纤、光路切换单元、光纤时延测量器、微处理器、光纤沉降传感器、显示器以及报警器。
[0020]其中，两个电流信号调制终端用于连接至待检测电缆的两端进行电流信号采集，并将采集到的两路电流信号调制为两路光信号，再通过两根连接光纤传输至光路切换单元的两个光信号输入端；微处理器控制光路切换单元将两根连接光纤切换连接至光纤时延测量器的测量端或两个电流信号解调终端的输入端；光纤时延测量器对接入的两根连接光纤进行时延分析获得两根连接光纤的时延信息，并将时延信息发送至微处理器；两个电流信号解调终端将输入的光信号解调为电信号，再将电信号AD转换后送入微处理器；光纤沉降传感器布设于待检测电缆所在的电力隧道内，并与光纤沉降信号解调终端相连；光纤沉降信号解调终端解调出光纤沉降传感器感知的沉降信息送入微处理器；微处理器根据输入的延时信息和AD转换的电信号进行分析计算，获得故障位置信息；微处理器根据输入的沉降信息判断沉降是否超出安全值；显示器和报警器均与微处理器相连；光纤沉降传感器为以光波长为特征参数的光纤光栅静力水准仪、光纤光栅液体压力传感器或光纤F-P液体压力传感器；光纤沉降信号解调终端由光波长解调单元和传感器沉降计算分析单元组成；光波长解调单元为光波长计或光纤光栅解调仪。
[0021]电流信号调制终端一般包括电流传感器以及电光转换器；电流传感器用于对待测电缆的电流信号进行采集，并将采集到的电流信号发送至电光转换器；电光转换器将电流信号转换为光信号，并通过连接光纤传输至光路切换单元的光信号输入端。
[0022]电流信号解调终端一般包括光电转换器、信号调理电路和AD转换器。光电转换器将光路切换单