CN108362214A - 一种变电站地基沉降隐患的监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站地基沉降隐患的监测装置，包括：电源调制模块、激励光源模块、分光器、脉冲光调制模块、频移光调制模块、应力光纤光缆、光信号相干检测模块、电信号处理模块和数据处理模块；脉冲光调制模块、激励光源模块、频移光调制模块、光信号相干检测模块和电信号处理模块均与电源调制模块连接；激励光源模块、频移光调制模块和脉冲光调制模块均与分光器连接；脉冲光调制模块与应力光纤光缆连接；频移光调制模块和应力光纤光缆均与光信号相干检测模块；光信号相干检测模块和数据处理模块均与电信号处理模块连接。本发明的优点在于，将变电站地基的微小形变进行分析判别，实现变电站地质基础沉降状况的监测。

Description

一种变电站地基沉降隐患的监测装置

技术领域

本发明涉及变电站应用领域，更具体地，涉及一种变电站地基沉降隐患的监测装置。

背景技术

目前，电力变电站是电力能源传输与变换的重要枢纽，也是国家能源网络的重点基础建设设施。过去变电站通常选址在地基坚实、地势较高的地带。随着经济社会的发展，土地资源日益减少，越来越多的平原、滩涂、低洼地带被开发利用，城市和临近城市的变电站也不得不建在原本这些不宜建站的地区。

现有变电站的地质沉降灾害监测手段主要通过人工观测、视频图像、地质位移监测等检测手段来监控变电站的地质基础沉降状况，存在实时性较差，现象特征不明显时较难判断，或者精度较差，无法及时发现和消除隐患等缺陷。而且，变电站的地质沉降是一种微形变，持续时间长、信号变化小，不容易通过传统的应力、距离等传感感知技术直接测量。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种变电站地基沉降隐患的监测装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种变电站地基沉降隐患的监测装置，包括：电源调制模块、激励光源模块、分光器、脉冲光调制模块、频移光调制模块、应力光纤光缆、光信号相干检测模块、电信号处理模块和数据处理模块；

所述脉冲光调制模块、激励光源模块、频移光调制模块、光信号相干检测模块和电信号处理模块均与电源调制模块连接；

所述激励光源模块、频移光调制模块和脉冲光调制模块均与分光器连接；

所述脉冲光调制模块与应力光纤光缆连接；

所述频移光调制模块和应力光纤光缆均与光信号相干检测模块；

所述光信号相干检测模块和数据处理模块均与电信号处理模块连接。

上述装置的原理是：由激励光源模块2和分光器3产生两路基础光，一路通过脉冲光调制进入应力光纤光缆6传输，另一路经一套频移光调制模块5产生光谱频移，频移光采用已知频率的微波电平信号进行调制。

优选地，所述频移光调制模块包括微波光调制器、微波电平发生器、滤波器和偏振控制器；

所述微波光电调制器分别与微波电平发生器和滤波器连接；

所述滤波器与偏振控制器连接。

优选地，所述电源调制模块的输入端为交流220V，输出端为直流5V、直流24V。

优选地，所述微波电平发生器的输出信号特征为直流12V，脉宽1.0微秒，重复频率为5.0～10.0GHz之间可调。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明利用应力光纤的分布式传感技术，将变电站地基的微小形变通过光信号相干检测模块和电信号处理模块转变为可检测的电信号，对这些电信号分析判别，由得到的数据分析出变电站地基土体土层的变化情况，由此实现变电站地质基础沉降状况的监测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是变电站地基沉降隐患的监测装置示意图。

图2是频移光调制模块结构示意图。

图3是变电站地基沉降隐患的监测装置的应力光纤电缆在变电站中的布局示意图。

图4是变电站地基沉降隐患的监测装置的应力光纤电缆安装示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

一种变电站地基沉降隐患的监测装置，如图1所示，包括：电源调制模块1、激励光源模块2、分光器3、脉冲光调制模块4、频移光调制模块5、应力光纤光缆6、光信号相干检测模块7、电信号处理模块8和数据处理模块9；

脉冲光调制模块4、激励光源模块2、频移光调制模块5、光信号相干检测模块7和电信号处理模块8均与电源调制模块1连接；

激励光源模块2、频移光调制模块5和脉冲光调制模块4均与分光器3连接；

脉冲光调制模块4与应力光纤光缆6连接；

频移光调制模块5和应力光纤光缆6均与光信号相干检测模块；

光信号相干检测模块和数据处理模块9均与电信号处理模块8连接。

由于变电站的地质沉降是一种微形变，持续时间长、信号变化小，如果直接对光信号的布里渊频移特性进行常规检测，对激励光源的频谱特性要求很高，其相对噪声强度要很低，而且信号检测技术要求也很高，否则形变反应的频移特性会被噪声淹没，无法检测。

因此，上述变电站地基沉降隐患的监测装置通过光信号相干检测方法来检测应力光纤光缆中的布里渊频移特性，本发明中特意由激励光源模块2和分光器3产生两路基础光，一路通过脉冲光调制进入应力光纤光缆6传输，另一路经一套频移光调制模块5产生光谱频移，频移光采用已知频率的微波电平信号进行调制。根据光检测理论，相干检测技术可以显著提高弱信号的检测信噪比，减小本振光的相对强度噪声对***的影响。因此，上述变电站地基沉降隐患的监测装置可以使用低廉成本的普通激光光源，使应用门槛显著降低，提高了光纤传感检测的实用性。

在本实施例中，如图2所示，频移光调制模块5包括微波光调制器501、微波电平发生器502、滤波器503和偏振控制器504；

微波光电调制器501分别与微波电平发生器502和滤波器连接503；

滤波器503与偏振控制器504连接。

频移光调制模块5的目的在于将基础光调制成频谱特性已知的参考光。

在本实施例中，电源调制模块1的输入端为交流220V，输出端为直流5V、直流24V。

在本实施例中，微波电平发生器502的输出信号特征为直流12V，脉宽1.0微秒，重复频率为5.0～10.0GHz之间可调。

在本实施例中，如图3所示，当变电站占地面积为矩形且需敷设光缆时，敷设通道应避开变电站内设备支柱。为方便固定，可以每隔一定距离在浅层土壤中用锚固金具固定电缆。每隔一定距离，还要预先打好地面桩孔，地面桩孔要深入地下基岩层，光缆进入桩孔深入地下基岩层后再回到地表浅层土壤中。光缆应力形变监测装置可放在变电站站用机房内，便于供电和运维人员观察。激励光源可设置在光缆终端，并与机房内的光缆应力形变监测装置互联。由于打桩孔、敷设光缆、固定金具等作业都涉及土建工程，因此作业前应事先规划好光缆敷设通道，安排作业计划等等。本发明一般不建议光缆裸露于变电站内的地表，但因具体情况确实需要裸露地表时，也建议做好标识和防护措施。

在本实施例中，如图4所示，桩孔采用垂直打孔法，其位置在规划光缆敷设通道和作业计划时确定；桩孔数量可以按每孔覆盖20～40m2的范围简单计算获得，也可结合地质勘探部门建议或变电站地层实际再行确定；桩孔深度必须穿过地基的土壤层到达基岩层，桩孔直径应满足光缆入地后弯折曲率的要求。光缆入地后，在检测光缆中光纤信号是否正常，确定无误后，如图4中左边桩孔的剖面示意图，先用一定量的细沙回填桩孔，距离地面约15～20cm深度时，后用土料回填桩孔，这样做的目的主要是防止鼠害。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种变电站地基沉降隐患的监测装置，其特征在于，包括：电源调制模块、激励光源模块、分光器、脉冲光调制模块、频移光调制模块、应力光纤光缆、光信号相干检测模块、电信号处理模块和数据处理模块；

所述脉冲光调制模块、激励光源模块、频移光调制模块、光信号相干检测模块和电信号处理模块均与电源调制模块连接；

所述激励光源模块、频移光调制模块和脉冲光调制模块均与分光器连接；

所述脉冲光调制模块与应力光纤光缆连接；

所述频移光调制模块和应力光纤光缆均与光信号相干检测模块；

所述光信号相干检测模块和数据处理模块均与电信号处理模块连接。

2.根据权利要求1所述的变电站地基沉降隐患的检测装置，其特征在于，所述频移光调制模块包括微波光调制器、微波电平发生器、滤波器和偏振控制器；

所述微波光电调制器分别与微波电平发生器和滤波器连接；

所述滤波器与偏振控制器连接。

3.根据权利要求1所述的变电站地基沉降隐患的检测装置，其特征在于，所述电源调制模块的输入端为交流220V，输出端为直流5V、直流24V。

4.根据权利要求2所述的变电站地基沉降隐患的检测装置，其特征在于，所述微波电平发生器的输出信号特征为直流12V，脉宽1.0微秒，重复频率为5.0～10.0GHz之间可调。