一种opgw光缆高精度温度分布测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种OPGW光缆高精度温度分布测量系统。
【背景技术】
[0002]光纤复合架空地线(opticalfiber composite overhead ground wire, 0PGW)是将光纤内置在架空高压输电线的地线中，用以构成输电线路上的光纤通信网，是一种集光纤通信线与架空地线于一体的电力特种光缆。OPGW架设在输电线路杆塔顶部，兼具防雷和通信双重功能。光纤抗电磁干扰能力强、自身重量轻，传输容量大，在各电压等级的输电线路上得到了广泛应用。但由于输电线路特殊的工况环境、复杂的自然条件和杆塔自身高度等因素，OPGff易遭受雷击，一旦OPGW遭受雷击，会导致OPGW的温度剧升，严重时还可能造成OPGW的铝合金或铝包钢外层绞线断股，不仅会影响输电线路的安全运行，而且还会威胁到电力系统通信和继电保护的可靠性。因此实时监测OPGW沿线的温度变化情况，精确定位雷电击中位置，为输电线路安全预警或故障抢修提供支撑，具有重要的工程应用价值。
[0003]基于自发布里渊散射的分布式光纤传感技术由于可以同时监测被测对象的温度分布和应力变化，且具有测量距离长、单端测量等特点，在桥梁、大坝以及输电线路的OPGW监测中应用越来越广泛。布里渊光时域反射仪(Brillouin optical time-domainreflectometer, B0TDR)基于自发布里渊散射效应，利用反向传输散射光的布里渊频移间接测量光纤沿线温度分布，并通过测量激光在光纤中传播的时间信息获得温度对应的位置信息。但是在实际应用中，由于BOTDR中用作传感信号的自发布里渊散射信号强度非常微弱，散射信号较低的信噪比会导致温度测量精度低。为了提高布里渊光时域反射技术测量温度的精度，现有技术中普遍采用格雷码互补、Simplex等编码来提高测量设备的信噪比，但当编码长度超过一定范围后，接收到的散射信号信噪比无法继续提高；此外，也有采用对测量信号进行时间累加平均的方式来提高散射信号的信噪比，但此类测量方式会造成温度测量时间长，不利于实时测量应用。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种OPGW光缆高精度温度分布测量系统，其布里渊散射信号的检测功率和接收信噪比较高，从而提高OPGW的测温精度。
[0005]解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下:
[0006]一种OPGW光缆高精度温度分布测量系统，其特征在于:包括依次连接的窄带激光器1、第一光親合器2、第一偏振控制器4、第一电光强度调制器5、掺铒光纤放大器9、第二光耦合器10、第三光耦合器11、宽带双平衡光电探测器12、低通滤波器13、信号采集单元14和信号处理单元15 ;所述的第二光耦合器10外接第一待测光纤16和第二待测光纤17，所述的第一光耦合器2还另经第二偏振控制器3、第二电光强度调制器6后连接至第三光耦合器11，所述的第二电光强度调制器6输入微波信号源8微波信号、第一电光强度调制器5输入脉冲发生器7脉冲。
[0007]所述的第一待测光纤16和第二待测光纤17指OPGW中未用作通信通道的任意两根相邻光纤。
[0008]所述窄带激光器I为输出中心波长为1550nm，线宽为1-1OOkHz，输出功率为20dBm的窄线宽激光发生器；
[0009]所述第一光親合器2为10:90的光親合器；
[0010]所述第一电光强度调制器5和第二电光强度调制器6为具有高隔离度，且消光比大于40dB的电光强度调制器；
[0011]所述微波信号源8为扫频信号源；
[0012]所述第二偏振控制器3和第一偏振控制器4分别对来自第一光親合器2输出的探测光和参考光进行偏振态控制；
[0013]所述双平衡光电探测器12是带宽为800MHz的宽带、高灵敏度探测器；
[0014]所述信号采集单元为高速A/D转换器，其采样率大于2GHz，对返回的探测信号进行直接采样；
[0015]所述信号处理单元15连接所述OPGW光缆高精度测温分布测量系统的信号采集单元的输出端。
[0016]有益效果:本实用新型利用OPGW中内置的、未用作通信通道的任意两根相邻光纤(假设相同位置的温度变化一样)作为测温传感单元，代替传统测量设备中的单根光纤传感测量方式，通过对两根光纤的传感信号进行功率合成来提高布里渊散射信号的检测功率和接收信噪比，从而提高OPGW的测温精度。
【附图说明】
[0017]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明:
[0018]图1为本实用新型的OPGW光缆高精度温度分布测量系统的组成和连接关系示意图。
[0019]图2为OPGW结构示意图。
[0020]图1中的标记如下:1-窄带激光器，2-第一光親合器，3-第二偏振控制器，4-第一偏振控制器，5-第一电光强度调制器，6-第二电光强度调制器，7-脉冲发生器，8-微波信号源，9-掺铒光纤放大器，10-第二光耦合器，11-第三光耦合器，12-宽带双平衡光电探测器，13-低通滤波器，14-信号采集单元，15-信号处理单元，16-第一待测光纤，17-第二待测光纤，18-0PGW的外层铝包钢或铝合金绞线，19-不锈钢管，20-光纤。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示，本实用新型的OPGW光缆高精度温度分布测量系统实施例，包括依次连接的窄带激光器1、第一光親合器2、第一偏振控制器4、第一电光强度调制器5、掺铒光纤放大器9、第二光耦合器10、第三光耦合器11、宽带双平衡光电探测器12、低通滤波器13、信号采集单元14和信号处理单元15，所述的第二光耦合器10外接第一待测光纤16和第二待测光纤17，所述的第一光耦合器2还另经第二偏振控制器3、第二电光强度调制器6后连接至第三光親合器11，所述的第二电光强度调制器6输入微波信号源8微波信号、第一电光强度调制器5输入脉冲发生器7脉冲；所述的第一待测光纤16和第二待测光纤17指OPGW中未用作通信通道的任意两根相邻光纤。
[0022]输出中心波长为1550nm、线宽为1-1OOkHz的窄带激光器I输出功率为20dBm的相干激光送至10:90的第一光親合器2，第一光親合器2将该激光信号分为两路，一路用作探测光送至第一偏振控制器4，另一路作为参考光送至第二偏振控制器3。
[0023]探测光通过第一偏振控制器4对其进行偏振态控制，以减小噪声，然后通过第一电光强度调制器5调制脉冲发生器7产生的周期为10ns的探测脉冲，输出已调探测光，该已调探测光经过掺铒光纤放大器9放大后送至50:50的第二光耦合器10，第二光耦合器10将该已调探测光分为两路输出，分别馈入OPGW中的第一待测光纤16和第二待测光纤17。
[0024]第一光耦合器2输出的参考光通过第二偏振控制器3对其进行偏振态控制，以减小噪声，然后通过第二电光强度调制器6对来自微波信号源8的输出信号进行频率调制，第二电光强度调制器6输出的已调参考光送至第三光耦合器11。
[0025]OPGW中两路第一待测光纤16和第二待测光纤17产生的自发布里渊散射信号返回50:50的第二光耦合器10合并输出，其对应的散射信号信噪比相比单根光纤产生的散射信号信噪比得到了增强。
[0026]已调参考光和第二光親合器10合并输出的散射信号同时送至第三光親合器11，第三光親合器11的输出信号由宽带双平衡光电探测器12探测并输出对应的电信号，该电信号通过低通滤波器13后送至信号采集单元14进行模数转换，量化后的数字信号在信号处理单元15进行后续处理，获得待测OPGW光纤沿线的布里渊频移值，并依据测量值计算对应的温度，实现OPGW的分布式温度监测。
【主权项】
1.一种OPGW光缆高精度温度分布测量系统，其特征是:包括依次连接的窄带激光器(I)、第一光親合器(2)、第一偏振控制器(4)、第一电光强度调制器(5)、掺铒光纤放大器(9)、第二光耦合器(10)、第三光耦合器(11)、宽带双平衡光电探测器(12)、低通滤波器(13)、信号采集单元(14)和信号处理单元(15)，第二光耦合器(10)外接第一待测光纤(16)和第二待测光纤(17)，第一光耦合器(2)还另经第二偏振控制器(3)、第二电光强度调制器(6)后连接至第三光耦合器(11)，所述的第二电光强度调制器(6)输入微波信号源(8)微波信号、第一电光强度调制器(5)输入脉冲发生器(7)脉冲；所述的第一待测光纤(16)和第二待测光纤(17)指OPGW中未用作通信通道的任意两根相邻光纤。
2.根据权利要求1所述的OPGW光缆高精度温度分布测量系统，其特征是:所述窄带激光器(I)为输出中心波长为1550nm，线宽为l_100kHz，输出功率为20dBm的窄线宽激光发生器。
3.根据权利要求2所述的OPGW光缆高精度温度分布测量系统，其特征是:所述第一光親合器⑵为10:90的光親合器。
4.根据权利要求3所述的OPGW光缆高精度温度分布测量系统，其特征是:所述第一电光强度调制器(5)和第二电光强度调制器(6)为具有高隔离度，且消光比大于40dB的电光强度调制器。
5.根据权利要求4所述的OPGW光缆高精度温度分布测量系统，其特征是:所述微波信号源(8)为扫频信号源。
6.根据权利要求5所述的OPGW光缆高精度温度分布测量系统，其特征是:所述双平衡光电探测器(12)是带宽为800MHz的宽带、高灵敏度探测器。
7.根据权利要求6所述的OPGW光缆高精度温度分布测量系统，其特征是:所述信号采集单元为高速A/D转换器，其采样率大于2GHz。
【专利摘要】一种OPGW光缆高精度温度分布测量系统：包括依次连接的窄带激光器(1)、第一光耦合器(2)、第一偏振控制器(4)、第一电光强度调制器(5)、掺铒光纤放大器(9)、第二光耦合器(10)、第三光耦合器(11)、宽带双平衡光电探测器(12)、低通滤波器(13)、信号采集单元(14)和信号处理单元(15)，第二光耦合器(10)外接第一待测光纤(16)和第二待测光纤(17)，第一光耦合器(2)还另经第二偏振控制器(3)、第二电光强度调制器(6)后连接至第三光耦合器(11)，所述的第二电光强度调制器(6)输入微波信号源(8)微波信号、第一电光强度调制器(5)输入脉冲发生器7脉冲。本实用新型的检测功率和接收信噪比较高，从而提高了OPGW的测温精度。
【IPC分类】G01K11-32
【公开号】CN204422097
【申请号】CN201420830429
【发明人】曾伟忠, 何建宗, 邹钟璐, 尚晋, 卢润华, 袁志坚, 黄志才, 邓建中, 冯奕军, 黄贺平, 邱华勇, 罗伟康, 王传旭
【申请人】广东电网有限责任公司东莞供电局
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年12月25日