專利名稱：智能型架空輸電導線及其監測系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種智能型架空輸電導線及其監測系統。
背景技術：
輸配電網主要由架空輸電導線及地線構成。架空輸電導線主要由導電層和支撐層 兩部分組成。導電層的材料包括鋁及鋁合金，支撐層的材料包括鍍鋅鋼線、鋁包鋼線和碳纖 維棒等。傳統的架空輸電導線僅能實現電能傳輸。專利號為02217735. 3的中國專利“一種 光纖復合架空地線”是由光纖單元和鋁包鋼線或鍍鋅鋼絲同心絞合而成，光纖復合架空地 線與架空輸電導線結合，可同時實現電能傳輸和電力通信。專利號為200420094107. 9的中 國專利“光纖復合相線”，其架空輸電導線內層由光纖單元和鋁包鋼線絞合而成，外層由鋁 線絞合而成，這種光纖復合架空相線與地線結合也可同時實現電能傳輸和電力通信。隨著我國電網發展及電壓等級的提高，不僅要求電網具有電能傳輸及電力通信功 能，而且對電網自身運行的安全可靠性提出了更高的要求。在我國現行電網運行中，通過引 入光纖復合架空地線或相線，已經同時實現了電能傳輸和電力通信，但還缺乏有效的手段 來保障導線自身運行的安全性。電網運行的安全可靠與否是由架空導線的運行狀態直接決 定的，包括導線運行溫度、振動頻率及振幅、弧垂、覆冰情況等。當前國內對于架空導線的監 測僅限于導線局部范圍，并只能針對運行導線的某一個狀態參數如溫度進行監測，不能全 面及時地對導線運行狀態進行監測并做出反饋。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在于提供一種能同時實現電能傳輸、電力通信和在 線監測導線運行狀態等多重功能的智能型架空輸電導線及其監測系統。為了解決上述技術問題，本實用新型提供的智能型架空輸電導線，包括導電層和 位于導電層內的支撐層，還包括光纖單元，所述光纖單元位于架空輸電導線的軸線上、支撐 層內或導電層內。優選地，所述導電層為多層，每層由多根單線構成，導電層為圓單線、Z型單線、T 型單線中的一種或幾種；所述支撐層為碳纖維芯棒、復合材料芯棒、多根鋼線、多根碳纖維 復合絞線中的一種；所述鋼線為鍍鋅鋼線、鍍鋅殷鋼線、鋁包鋼線、鋁包殷鋼線中的一種。本實用新型還提供一種智能型架空輸電導線監測系統，所述的智能型架空輸電導 線的軸線上、支撐層內或導電層內設有光纖單元；還包括光纖傳感器，與所述光纖單元連 接，用于檢測光纖單元所攜帶的溫度、振動、應力、應變信號；信號處理器，與所述光纖傳感 器連接，用于采集和轉換光纖傳感器檢測到的溫度、振動、應力、應變信號；計算機，與信號 處理器連接，用于輸出并記錄轉換后得到的溫度、振動、應力、應變數值。本實用新型的智能型架空輸電導線及其監測系統，將光纖單元復合在架空輸電導 線中，并引入光纖傳感器，形成具有電能傳輸、電力通信和在線監測導線運行狀態的智能型 輸電導線及其監測系統。
圖1為第一種架空輸電導線截面示意圖。圖2為第二種架空輸電導線截面示意圖。圖3為第三種架空輸電導線截面示意圖。圖4為第四種架空輸電導線截面示意圖。圖5為第五種架空輸電導線截面示意圖。圖6為第六種架空輸電導線截面示意圖。圖7為第七種架空輸電導線截面示意圖。圖8為智能型架空輸電導線監測系統的示意圖。圖中標記1光纖單元，2支撐層、3導電層，4擴徑層，5架空輸電導線，6光纖傳感 器，7信號處理器，8計算機。
具體實施方式
如圖1所示智能型架空輸電導線，包括導電層3和位于導電層3內的支撐層2，還 包括光纖單元1，光纖單元1位于支撐層2內，導電層3有兩層，每層由多根圓單線構成，支 撐層2由多根鋼線或多根碳纖維復合絞線構成。如圖2所示，光纖單元1位于導電層3內，導電層3有三層，每層由多根Z型單線 構成，支撐層2由多根鋼線或多根碳纖維復合絞線構成。如圖3所示，光纖單元1位于導電層3內，導電層3有兩層，每層由多根T型單線 構成，光纖單元1嵌入τ型單線中，支撐層2由碳纖維芯棒或復合材料芯棒構成。 如圖4所示，光纖單元1位于導電層3內，導電層3有兩層，每層由多根T型單線 構成，光纖單元1位于相鄰兩τ型單線之間，支撐層2由碳纖維芯棒或復合材料芯棒構成。如圖5所示，光纖單元1位于架空輸電導線5的軸線上，導電層3有兩層，每層均 由多根Z型單線構成，架空輸電導線為間隙型，即導電層3與支撐層2或導電層3與導電層 3之間存在一個或多個間隙，支撐層2由多根鋼線或多根碳纖維復合絞線構成。如圖6所示，光纖單元1位于架空輸電導線5的軸線上，導電層3為一層，每層由 多根Z型單線構成，架空輸電導線為擴徑型，即導電層3和支撐層2之間有一個擴徑層4，支 撐層2由多根鋼線或多根碳纖維復合絞線構成。如圖7所示，光纖單元1位于架空輸電導線5的軸線上，導電層3為兩層，其中一 層由圓型單線構成，另一層由Z型單線構成，支撐層2由多根鋼線或多根碳纖維復合絞線構 成。單線為鋁及鋁合金材料，鋼線為鍍鋅鋼線、鍍鋅殷鋼線、鋁包鋼線或鋁包殷鋼線。如圖8所示的一種智能型架空輸電導線監測系統，包括智能型架空輸電導線5，智 能型架空輸電導線5的軸線上、支撐層2內或導電層3內設有光纖單元1 ；光纖傳感器6，與 所述光纖單元1連接，用于檢測光纖單元1所攜帶的溫度、振動、應力、應變信號；信號處理 器7，與所述光纖傳感器6連接，用于采集和轉換光纖傳感器6檢測到的溫度、振動、應力、應 變信號；計算機8，與信號處理器7連接，用于輸出并顯示轉換后得到的溫度、振動、應力、應 變數值。[0027]光纖傳感器6與架空輸電導線中的光纖單元1連接后，通過光纖溫度傳感技術，可 即時在線監測架空線的運行溫度，并可設定相應的閥值，當導線運行溫度超過該值時，可以 進行報警；通過光纖振動傳感技術，即時在線監測架空導線的振動狀況，包括振幅和振動頻 率，當導線振動頻率過高或振幅過大時，可即時采取相應措施來減緩導線振動，避免導線斷 股或斷裂；通過光纖應力傳感技術，可即時在線監測架空導線的應力狀況，根據導線所受應 力狀況與弧垂的對關系可即時監測導線的弧垂狀況，從而保證架空導線的運行安全；通過 光纖應變傳感技術，可即時監測導線內的光纖應變情況，根據光纖應變量與覆冰厚度的對 應關系可即時監測導線的覆冰情況，可即時采取相應的措施進行人工干預，從而保證整個 電網運行的安全可靠性。本實用新型涉及一種智能型架空輸電導線及其監測系統，同時實現了電能傳輸、 電力通信和在線監測導線運行狀態等多重功能。本實用新型輸電架空導線中引入光纖單 元，連接光纖傳感器后，通過信號采集、轉換和輸出，可以即時監測導線運行狀態，包括溫 度、振動頻率及振幅、弧垂、覆冰情況等，并可以即時根據其運行狀態，對其進行人工干預， 如調整導線輸送電流或張力，使運行導線即時適應于環境變化，從而保證整個電網運行的 安全可靠性。
權利要求1.一種智能型架空輸電導線，包括導電層(3)和位于導電層內的支撐層(2)，其特征 是還包括光纖單元(1)，所述光纖單元(1)位于架空輸電導線(5)的軸線上、支撐層(2)內 或導電層⑶內。
2.根據權利要求1所述的智能型架空輸電導線，其特征是所述導電層(3)為多層，每 層由多根單線構成。
3.根據權利要求2所述的智能型架空輸電導線，其特征是所述導電層(3)為圓單線、 Z型單線、T型單線中的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的智能型架空輸電導線，其特征是所述支撐層(2)為碳纖維 芯棒、復合材料芯棒、多根鋼線、多根碳纖維復合絞線中的一種。
5.根據權利要求1所述的智能型架空輸電導線，其特征是所述鋼線為鍍鋅鋼線、鍍鋅 殷鋼線、鋁包鋼線、鋁包殷鋼線中的一種。
6.一種智能型架空輸電導線的監測系統，其特征是所述的智能型架空輸電導線(5) 的軸線上、支撐層(2)內或導電層(3)內設有光纖單元(1)；還包括光纖傳感器(6)，與所述 光纖單元(1)連接，用于檢測光纖所攜帶的溫度、振動、應力、應變信號；信號處理器(7)，與 所述光纖傳感器(6)連接，用于采集和轉換光纖傳感器(6)檢測到的溫度、振動、應力、應變 信號；計算機(8)，與信號處理器(7)連接，用于輸出并記錄轉換后得到的溫度、振動、應力、 應變數值。
專利摘要本實用新型提供一種智能型架空輸電導線及其監測系統，該輸電線包括導電層和位于導電層內的支撐層，還包括光纖單元，所述光纖單元位于架空輸電導線的軸線上、支撐層內或導電層內。智能型架空輸電導線監測系統采用了所述的智能型架空輸電導線，利用光纖傳感技術，同時實現了電能傳輸、電力通信和在線監測導線運行狀態等多重功能。
文檔編號G01K11/32GK201788759SQ20102052887
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月14日 優先權日2010年9月14日
發明者黨朋, 劉斌, 徐曉峰, 徐睿, 朱軍軍, 王晨生, 蔡西川, 鄭秋, 陸盛葉, 黃國飛 申請人:上海電纜研究所