[发明专利]一种具有电磁环境监测功能的光纤传感装置

说明书

本发明提供了一种具有电磁环境监测功能的光纤传感装置，包括激光器(1)、第一光纤耦合器(201)、第二光纤耦合器(202)、声光调制器(3)、光纤环形器(4)、光接口(5)、光电探测器(6)、低噪声放大器(7)、射频天线(8)、带通滤波器(9)、射频耦合器(10)、频率合成器(11)、混频器(12)、低通滤波器(13)、数据采集与处理模块(14)、计算机(15)；本发明提供的具有电磁环境监测功能的光纤传感装置将布里渊散射信号测量模式与电磁环境测量模式进行综合，为电力无线通信专网的通信频谱监测及高压设备、设施的放电产生的频谱的分析提供技术支持。

技术领域

本发明涉及电力自动化技术领域，具体涉及一种具有电磁环境监测功能的光纤传感装置。

背景技术

由于光纤可兼作通信和传感的介质，所以它的无源、抗电磁干扰、耐腐蚀、耐高温等特点决定了它在全球能源互联网发展中具有巨大潜力。成熟的光纤传感技术和设备已经在电力行业有一定的应用，如拉曼光时域反射仪用于变压器温度监测、布里渊光时域反射仪用于海底电缆温度/应力监测、布里渊光时域分析仪用于输电线路覆冰监测、光纤光栅在开关柜温度监测中的应用等，而在智能变电站建设中全光纤电压互感器和电流互感器业已成为推进变电站智能化的必要设备。特别是在特高压电网中，单条输电线路的距离可达数千公里，长距离的线路难免受到各种各样自然因素的影响，一些极端的因素可能对输电线路安全造成重大影响，如雷击、覆冰、风偏、闪络等，需要相应的监测手段实时感知输电线等电力设备、设施状态，及时预警或汇报危害性的事件。

此外，电力无线频谱监测或电力电磁环境监测也是电网设施及其环境状态监测的重要内容。无线电监测被形容为无线电管理的“耳目”，实际系统中，必须要进行无线电监测。由于各种设备的复杂性、设备间的交互会使频谱的使用超出相关的规定，从而对周围的其他设备和用户造成干扰，另一方面，无线电监测也必须防止一些非法用户使用频谱从而对授权用户造成干扰。协助无线电管理部门对监测数据库的管理，为无线电管理部门提供更多有参考价值的数据信息，例如频带利用率、电磁环境状况等。协助无线电管理部门处理非法源的定位与决策制定。另外，一些高压设备、设施放电会产生射频信号，通过对射频信号的捕捉和特征的识别，可以提早预测设备、设施的健康状态，从而提高运维效率、降低成本，避免重大灾害事故的发生。

针对上述研究议题，申请号201320771754.8的发明专利提出了一种变电站厂界噪声精确测量装置，它由多台分散的噪声频谱测量单元及一套装有评估分析系统的计算机组成，分散的噪声频谱测量单元与计算机通过无线网络连接。该装置虽然针对电力电磁环境监测，但频谱监测范围有限，而且重点针对噪声频谱，缺少对电力设备、设施的监测功能。另外，申请号为201410584463.7的发明专利提出了一种模块化的分布式光纤传感装置，它装置包括机箱、调制模块、光电模块、信号采集与处理模块和控制器模块；调制模块、光电模块、信号采集与处理模块和控制器模块均与机箱的插槽类型匹配，控制器模块选用嵌入式控制器，调制模块产生电脉冲驱动光电模块中的调制器产生光脉冲，光电模块的光接口输出光脉冲，同时接收从被测光纤中返回的光信号，并经光电探测器转换成电信号，信号采集与处理模块采集并处理从光电模块传输来的电信号，将测量结果传送给控制器模块存储和显示。但是，其中的信号采集与处理模块仅仅针对光纤传感信号的特定频点进行分析，不具备对电力电磁环境监测的能力。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种具有电磁环境监测功能的光纤传感装置，将布里渊散射信号测量模式与电磁环境测量模式进行综合，为电力无线通信专网的通信频谱监测及高压设备、设施的放电产生的频谱的分析提供技术支持。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种具有电磁环境监测功能的光纤传感装置，包括激光器1、第一光纤耦合器201、第二光纤耦合器202、声光调制器3、光纤环形器4、光接口5、平衡光电探测器6、低噪声放大器7、射频天线8、带通滤波器9、射频耦合器10、频率合成器11、混频器12、低通滤波器13、数据采集与处理模块14、计算机15；