一种应变敏感型光纤分布式传感电力架空光缆的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种应变敏感型光纤分布式传感电力架空光缆，该光缆包括应变传感光单元、常规通信光单元和金属绞线，应变传感光单元设于光缆的中心位置，应变传感光单元的外周同心绞合金属绞线，金属绞线的绞层中植入常规通信光单元，常规通信光单元外侧的金属绞线大于一层，金属绞线的材质为镀锌钢线、铝包钢线、铝合金线或电工铝线。有益效果：克服了常规电力架空光缆只能测量温度不能测量缆应变的不足，在缆基本结构不变的前提下，在缆结构中心植入对缆应变敏感的应变传感光单元，使缆的通信、温度测量和应变测量的分布式传感等多种功能一体化，减小了缆的结构、提高了性能、简化了测量系统、降低了造价。
【专利说明】一种应变敏感型光纤分布式传感电力架空光缆
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤复合架空地线(OPGW)和光纤复合架空相线(OPPC)等电力架空光缆，尤其涉及一种应变敏感型光纤分布式传感电力架空光缆。
【背景技术】
[0002]光纤复合架空光缆主要包括光纤复合架空地线(OPGW)和光纤复合架空相线(0PPC)，它们都是架空输电线路的组成部分。从本质上说，OPGW是架空避雷线、OPPC是架空裸导线，但它们又同时是光缆，缆中含有原本为通信而设置的光纤。
[0003]输电线路的在线监测技术是智能电网的关键技术之一，是国家智能电网建设的重要研究方向。在现代输电线路中，这些复合架空光缆中的光纤贯通输电线路的全程，除了用于通信，还是在线分布式测量温度和应变等传感的理想传感部件。
[0004]对常规的电力架空光缆(0PGW和0PPC)，采用光纤光栅(FBG)、拉曼散射(DTS)、布里渊光时域反射(BOTDR)和布里渊光时域分析(BOTDA)等技术的光纤分布式温度传感测量己被证明是有效的，但对应变传感无能为力。这是因为光纤应变传感与温度传感不同，要求缆内光纤必须对缆的应变有“感知”能力，这种感知其实是缆结构的“应变传递”能力。而常规0PGW/0PPC中的光纤具有较大的余长，在相当大的范围内缓冲了缆应变的传递，故它们对应变是不敏感的。
[0005]为了测量缆的应变，必须在缆的外表面或缆的夹持端额外安装应变传感器，这些措施不但使测量系统的信号釆集和传输变得很复杂且不可靠，还只能是局部取样而不代表缆线路的全程。如何利用缆内光纤分布式地测量全程应变，是长期困扰电力线路工作者的难题之一。
[0006]因此，需要一种新的技术方案解决上述问题。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种对电力架空光缆应变的感知可从零开始、同时具有温度传感功能和满足通信要求的应变敏感型光纤分布式传感电力架空光缆。
[0008]本发明米用的技术方案:一种应变敏感型光纤分布式传感电力架空光缆包括应变传感光单元、常规通信光单元和金属绞线，应变传感光单元设于光缆的中心位置，应变传感光单元的外周同心绞合金属绞线，金属绞线的绞层中植入常规通信光单元，常规通信光单元外侧的金属绞线大于一层，金属绞线的材质为镀锌钢线、铝包钢线、铝合金线或电工铝线。
[0009]其中，应变传感光单元包括应变传感紧包光纤、一次涂覆光纤I和金属保护管I，应变传感紧包光纤设于应变传感光单元的中心位置，应变传感紧包光纤的外周设有一次涂覆光纤I，一次涂覆光纤I的外侧设有金属保护管I，金属保护管I内填充有阻水材料I ;常规通信光单元包括一次涂覆光纤I1、阻水材料II和金属保护管II，金属保护管II内部设有一次涂覆光纤II，金属保护管II内填充有阻水材料II。
[0010]应变传感紧包光纤的外径为0.5-1.0mm ； 一次涂覆光纤I的标称直径为
0.2-0.3mm，多根一次涂覆光纤组成的圆周与应变传感紧包光纤周长的覆盖率为90%_95%。
[0011]本发明的有益效果:克服了常规电力架空光缆只能测量温度不能测量缆应变的不足，在缆基本结构不变的前提下，在缆结构中心植入对缆应变敏感的应变传感光单元，使缆的通信、温度测量和应变测量的分布式传感等多种功能一体化，减小了缆的结构、提高了性能、简化了测量系统、降低了造价。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中应变传感紧包光纤和一次涂覆光纤的应力-应变测试结果；
图3为本发明的应变测试结果。
[0013]其中，1、应变传感光单元，2、常规通信光单元，3、金属绞线，4、应变传感紧包光纤，
5、一次涂覆光纤I，6、阻水材料I，7、金属保护管I，8、一次涂覆光纤II，9、阻水材料II，
10、金属保护管II。
【具体实施方式】
[0014]为了使本领域的相关技术人员更好地理解本方明的技术方案，下面将结合实施例和附图进行清楚、完整地表述。
[0015]如图1所不,一种应变敏感型光纤分布式传感电力架空光缆包括应变传感光单兀
1、常规通信光单元2和金属绞线3，应变传感光单元I设于光缆的中心位置，应变传感光单元I的外周同心绞合金属绞线3，金属绞线3的绞层中植入常规通信光单元2，常规通信光单元2外侧的金属绞线3不少于一层，金属绞线3的材质为镀锌钢线、铝包钢线、铝合金线或电工铝线。
[0016]其中，应变传感光单元I包括应变传感紧包光纤4、一次涂覆光纤I 5和金属保护管I 7,应变传感紧包光纤4设于应变传感光单兀I的中心位置，应变传感紧包光纤4的外周设有一次涂覆光纤I 5，一次涂覆光纤I 5的外侧设有金属保护管I 7，金属保护管I 7内填充有阻水材料I 6 ;常规通信光单元2包括一次涂覆光纤II 8、阻水材料II 9和金属保护管II 10，金属保护管II 10内部设有一次涂覆光纤II 8，金属保护管II 10内填充有阻水材料 II 9。
[0017]金属保护管的材料通常采用不锈钢、铝或其他适用的金属材料，为了获得适当的光纤余长，宜釆用金属带材纵包成型-焊接-拉拔的制作工艺。金属保护管内填充的阻水材料的填充率宜不低于70%。
[0018]应变传感紧包光纤4的外径为0.5-1.0mm。同时,一次涂覆光纤I 5的标称直径为
0.2-0.3mm，表面一般含有用于识别纤序的颜色或色环，若干一次涂覆光纤I 5组成的圆周与应变传感紧包光纤4周长的覆盖率为90%-95%。
[0019]在应变传感光单元I的制作过程中，应分别控制应变传感紧包光纤4和一次涂覆光纤I 5的余长，对筛选强度为10kpsi (1%应变和I秒钟)的光纤，应变传感紧包光纤4的余长应在0.10%左右，一次涂覆光纤I 5的余长应> 0.20%。不同的余长要求可用控制不同的放线张力和其他工艺获得，只要装备和工艺有足够的能力是不难办到的。应变传感光纤4专用于测量电力架空光缆的应变，一次涂覆光纤I 5中的一根用于布里渊光时域分析(BOTDA)测量系统的光学回路，其余的可用于分布式光纤测温和其他参数测量，也可用于通?目。
[0020]金属绞线3在绞层中相邻层的绞向相反，最外层绞线为右向，线间和层间应填充防腐油脂。金属绞线3的材料选择、根数和绞层数遵从电力架空光缆的机械和电气等性能，各绞层应有合适的绞合节距。常规通信光单元2的管内的一次涂覆光纤II 8的余长应^ 0.20%，利用绞层的绞合节距使缆内的一次涂覆光纤II 8综合光纤余长(管内光纤余长加上绞合的螺旋长度0.5%，管内的一次涂覆光纤II 8主要用于通信，也可用于分布式光纤测温，但不能用于测应变。
[0021 ] 如图2所示，应变传感紧包光纤4对光缆承受拉力的反应从零开始，即对缆应变是敏感的；当施加张力至该缆的抗拉力40% (60kN)时，光纤应变量< 0.20%，说明应变传感紧包光纤4可以在缆的正常受力状态下长期工作；而一次涂覆光纤I 5的应变量很�。ㄓΡ浯薪舭庀�4在内，它们的附加损耗均小于0.05dB，不但可以稳定测量和传输传感信息，甚至可以满足通信用要求。如要进一步提高应变传感灵敏度和测量更大范围应变量，应变传感紧包光纤4应采用筛选强度为200kpsi (2%应变和I秒钟)的高强度光纤。
[0022]图3是本发明中以应力传感紧包光纤4和一次涂覆光纤I 5组成回路，利用布里渊光时域分析(BOTDA)测量系统得到的缆应变实测结果。如图3所示，随着缆的应变量从零开始，应力传感紧包光纤4的应变与缆的受力状态几乎是一条直线，可以满足电力架空光缆的应变分布式在线测量。
[0023]本发明的有益效果:克服了常规电力架空光缆只能测量温度不能测量缆应变的不足，在缆基本结构不变的前提下，在缆结构中心植入对缆应变敏感的应变传感光单元1，使缆的通信、温度测量和应变测量的分布式传感等多种功能一体化，减小了缆的结构、提高了性能、简化了测量系统、降低了造价。
【权利要求】
1.一种应变敏感型光纤分布式传感电力架空光缆，其特征在于:该光缆包括应变传感光单元、常规通信光单元和金属绞线，所述应变传感光单元设于光缆的中心位置，所述应变传感光单元的外周同心绞合金属绞线，所述金属绞线的绞层中植入常规通信光单元。
2.根据权利要求1所述的一种应变敏感型光纤分布式传感电力架空光缆，其特征在于:所述应变传感光单元包括应变传感紧包光纤、一次涂覆光纤I和金属保护管I，所述应变传感紧包光纤设于应变传感光单元的中心位置，所述应变传感紧包光纤的外周设有一次涂覆光纤I，所述一次涂覆光纤I的外侧设有金属保护管I，所述金属保护管I内填充有阻水材料I。
3.根据权利要求1所述的一种应变敏感型光纤分布式传感电力架空光缆，其特征在于:所述常规通信光单元包括一次涂覆光纤I1、阻水材料II和金属保护管II，所述金属保护管II内部设有一次涂覆光纤II，所述金属保护管II内填充有阻水材料II。
4.根据权利要求1所述的一种应变敏感型光纤分布式传感电力架空光缆，其特征在于:所述金属绞线的材质为镀锌钢线、铝包钢线、铝合金线或电工铝线。
5.根据权利要求1所述的一种应变敏感型光纤分布式传感电力架空光缆，其特征在于:所述常规通信光单元外侧的金属绞线不少于一层。
6.根据权利要求2所述的一种应变敏感型光纤分布式传感电力架空光缆,其特征在于:所述应变传感紧包光纤的外径为0.5-1.0mm。
7.根据权利要求2所述的一种应变敏感型光纤分布式传感电力架空光缆,其特征在于:所述一次涂覆光纤的标称直径为0.2-0.3_。
8.根据权利要求2所述的一种应变敏感型光纤分布式传感电力架空光缆,其特征在于:所述应变传感紧包光纤周边的多根一次涂覆光纤I所组成的圆周与应变传感紧包光纤周长的覆盖率为90%-95%。
【文档编号】G01D21/02GK104166201SQ201410397068
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2014年8月13日
【发明者】黄俊华, 樊红君, 李晓琴, 周峰 申请人:江苏通光光缆有限公司
