一种分布式光纤光栅的直流电缆状态监测装置

1.本实用新型涉及光学通信技术领域，具体涉及一种分布式光纤光栅的直流电缆状态监测装置。


背景技术：

2.近些年来随着城市经济的发展，地下电缆的规模在不断扩大，特高压技术运用广泛，相对于交流，直流输电损耗小、稳定性高、可靠性好等优点，在输电工程上受到一定的重视和青睐。直流电缆的寿命一般为30年左右，我国第一批投入运行的直流xlpe电缆也即将迎来寿命结束期，因此如何准确评估现有直流电缆的运行状态，以在维持可靠性的前提下达到最大经济利用效率成为如今的研究重点。另外，直流电缆在实际安装运行期间可能由于生产质量、安装敷设工艺、外力作用、物理化学环境腐蚀等因素出现绝缘性能或者机械性能下降，导致电缆实际寿命下降的情况，而如何在故障潜伏期就检测出可能的缺陷，提前更换故障电缆以保障电网安全运行可靠性也成为一项热点课题。局部放电是在绝缘部分区域产生的无固定放电通道的放电现象，作为判断电力设备状态的一项重要指标已被国际电工委员会iec等权威机构列入检测标准。利用局部放电及其他运行状态参数来对直流电缆进行综合状态评估，判断故障类型以及故障严重程度，准确评估直流电缆健康状态和使用寿命，对加强智能电网的建设具有重要的意义。
3.目前对于直流电缆运行状态的检测，通过采用sht30温湿度传感器、dht11温湿度传感器等常规温度传感器对直流电缆表皮温度检测来实现。但是本技术的发明人经过研究发现，常规温度传感器受直流电缆运行时的强电磁干扰影响大，进而导致检测的温度数值不太精准，同时由于直流电缆相对于交流电缆没有相位角所以不能照搬交流电缆局部放电模式来判断直流电线局部放电。


技术实现要素：

4.针对现有对于直流电缆运行状态检测，通过采用常规温度传感器对直流电缆表皮温度检测来实现，而常规温度传感器受直流电缆运行时的强电磁干扰影响大，导致检测的温度数值不太精准，同时由于直流电缆相对于交流电缆没有相位角所以不能照搬交流电缆局部放电模式来判断直流电线局部放电的技术问题，本实用新型提供一种分布式光纤光栅的直流电缆状态监测装置。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：
6.一种分布式光纤光栅的直流电缆状态监测装置，包括数据采集模块、电子组板件和云端服务器，所述数据采集模块包括光纤光栅传感器、温湿度传感器、震动传感器和可燃气体浓度传感器，所述光纤光栅传感器设置于待测温直流电缆中间接头处通过多段光栅测量直流电缆温度，所述温湿度传感器、震动传感器和可燃气体浓度传感器设置于直流电缆外表皮处测量电缆运行处环境数据，所述电子组板件包括板件壳体、微处理器和电源模块，所述电源模块与设置于板件壳体内的微处理器连接以提供电源，所述微处理器的输入端与
光纤光栅传感器、温湿度传感器、震动传感器和可燃气体浓度传感器连接，用于对直流电缆温度和电缆运行处环境数据进行模数转换采样，所述微处理器的输出端将采样后的数据通过无线传输模块上传至云端服务器后发送到pc端。
7.与现有技术相比，本实用新型提供的分布式光纤光栅的直流电缆状态监测装置工作时，首先通过光纤光栅传感器测量直流电缆中间接头处的直流电缆温度，并通过温湿度传感器、震动传感器和可燃气体浓度传感器分别测量电缆运行处的温湿度、震动和可燃气体浓度环境数据，然后微处理器依次对直流电缆温度、温湿度、震动和可燃气体浓度环境数据进行模数转换采样，通过采样获取直流电缆监测信息，之后通过无线传输模块上传至云端服务器后发送到pc端，以便检测人员查看判断直流电缆运行状态，具体判断时若所有采样数据值低于预设标准值则将直流电缆运行状态认定为正常，反之将认定为异常。本装置功率低，抗干扰强，光纤光栅不受强电磁干扰影响，测量数值精准，适合直流电缆运行环境状态监测。
8.进一步，所述板件壳体采用防爆材质制成，所述防爆材质表面设有防锈层。
9.进一步，所述微处理器采用stm32f407芯片。
10.进一步，所述电源模块包括顺序连接的光伏电源模块、蓄电池和稳压电路，所述稳压电路的输出端与微处理器连接。
附图说明
11.图1是本实用新型提供的分布式光纤光栅的直流电缆状态监测装置的系统框图。
12.图中，1、数据采集模块；11、光纤光栅传感器；12、温湿度传感器；13、震动传感器；14、可燃气体浓度传感器；2、电子组板件；21、板件壳体；22、微处理器；23、电源模块；231、光伏电源模块；232、蓄电池；233、稳压电路；3、云端服务器；4、无线传输模块；10、待测温直流电缆。
具体实施方式
13.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
14.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
15.请参考图1所示，本实用新型提供一种分布式光纤光栅的直流电缆状态监测装置，包括数据采集模块1、电子组板件2和云端服务器3，所述数据采集模块1包括光纤光栅传感器11、温湿度传感器12、震动传感器13和可燃气体浓度传感器14，所述光纤光栅传感器11、温湿度传感器12、震动传感器13和可燃气体浓度传感器14具体采用本领域技术人员熟知的现有传感器来实现，所述光纤光栅传感器11设置于待测温直流电缆10中间接头处通过多段光栅测量直流电缆温度，即光纤光栅传感器11通过其多段光纤光栅来采集直流电缆上多个中间接头处(可能存在缺陷)的温度，所述温湿度传感器12、震动传感器13和可燃气体浓度
传感器14设置于直流电缆外表皮处测量电缆运行处环境数据，即通过温湿度传感器12、震动传感器13和可燃气体浓度传感器14来分别采集直流电缆运行处的温湿度、震动和可燃气体浓度环境数据，所述电子组板件2包括板件壳体21、微处理器22和电源模块23，所述电源模块23与设置于板件壳体21内的微处理器22连接以提供电源，所述微处理器22的输入端与光纤光栅传感器11、温湿度传感器12、震动传感器13和可燃气体浓度传感器14连接，用于对光纤光栅传感器11采集的直流电缆温度和温湿度传感器12、震动传感器13、可燃气体浓度传感器14采集的电缆运行处环境数据进行模数转换即adc采样，以通过采样获取直流电缆监测信息，所述微处理器22的输出端将采样后的数据通过无线传输模块4如现有的4g/5g无线传输模块上传至云端服务器3后发送到pc端。
16.与现有技术相比，本实用新型提供的分布式光纤光栅的直流电缆状态监测装置工作时，首先通过光纤光栅传感器测量直流电缆中间接头处的直流电缆温度，并通过温湿度传感器、震动传感器和可燃气体浓度传感器分别测量电缆运行处的温湿度、震动和可燃气体浓度环境数据，然后微处理器依次对直流电缆温度、温湿度、震动和可燃气体浓度环境数据进行模数转换采样，通过采样获取直流电缆监测信息，之后通过无线传输模块上传至云端服务器后发送到pc端，以便检测人员查看判断直流电缆运行状态，具体判断时若所有采样数据值低于预设标准值则将直流电缆运行状态认定为正常，反之将认定为异常。本装置功率低，抗干扰强，光纤光栅不受强电磁干扰影响，测量数值精准，适合直流电缆运行环境状态监测。
17.作为具体实施例，所述板件壳体21采用现有的铝合金、不锈钢等防爆材质制成，所述防爆材质表面设有防锈层如油漆，由此可以较好地对板件壳体21内的电子组件进行保护，延长使用寿命。
18.作为具体实施例，所述微处理器22采用现有的stm32f407芯片来实现，所述stm32f407芯片的具体结构和工作原理为本领域技术人员熟知的现有技术，因而在此不再赘述。
19.作为具体实施例，请参考图1所示，所述电源模块23包括顺序连接的光伏电源模块231、蓄电池232和稳压电路233，所述稳压电路233的输出端与微处理器22连接，由此本装置通过采用光伏和蓄电池联合给微处理器22供电，有效解决了地下电缆无法长期供电的问题，而光伏电源模块231和稳压电路233具体可以采用现有的结构与电路来实现，在此不再赘述。
20.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。