本發(fā)明涉及電纜線路防護(hù)，具體為一種基于光纖震動監(jiān)測的電纜線路防外力破壞裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、隨著城市建設(shè)的發(fā)展，城市電力系統(tǒng)也逐步發(fā)展完善，輸電線路是電力傳輸過程中必不可少的，輸電線纜是輸電線路過程中電力傳輸?shù)臉蛄海瑸榱斯?jié)約地上空間并提高電力輸送的安全性，現(xiàn)代城市要求地上空間無電力電纜線路，電力電纜入地成為唯一的選擇。

2、電力電纜面臨著來自各種外力破壞的威脅，如工程施工中的挖掘、機(jī)械碰撞，以及人為的惡意破壞等。這些外力破壞不僅會影響電力的正常供應(yīng)，還可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，嚴(yán)重危及電網(wǎng)安全和人民財產(chǎn)安全，由于電纜處于地面之下，對于電纜的防護(hù)監(jiān)測難度也大大增加，由于缺少有效的監(jiān)測預(yù)警手段，在線纜在受到外力破壞時，監(jiān)控人員難以對破損區(qū)域進(jìn)行有效及時的察覺，并且由于電纜具有較大的區(qū)域長度且處于地面之下，對于破損區(qū)域的排查確定工作十分困難，尤其對于無地面破損的隱性故障，排查工作將耗費巨大的人力物力，為此，提出一種基于光纖震動監(jiān)測的電纜線路防外力破壞裝置及其使用方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于光纖震動監(jiān)測的電纜線路防外力破壞裝置及其使用方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種基于光纖震動監(jiān)測的電纜線路防外力破壞裝置，包括防護(hù)監(jiān)測機(jī)構(gòu)和通訊機(jī)構(gòu)，所述防護(hù)監(jiān)測機(jī)構(gòu)用于電纜的外部監(jiān)測防護(hù)，所述防護(hù)監(jiān)測機(jī)構(gòu)包括電纜護(hù)套、監(jiān)測環(huán)座和緊固抱環(huán)，所述電纜護(hù)套通過緊固抱環(huán)緊固套裝于電纜的外部，所述監(jiān)測環(huán)座安裝于電纜護(hù)套的中部；

4、所述電纜護(hù)套的內(nèi)部設(shè)置有破損檢測光纖、導(dǎo)光環(huán)套、耐磨護(hù)層、第一隔絕層、第二隔絕層和振動檢測光纖，所述導(dǎo)光環(huán)套通過第一隔絕層隔絕安裝于耐磨護(hù)層的內(nèi)部，所述破損檢測光纖和振動檢測光纖均通過第二隔絕層隔絕安裝于導(dǎo)光環(huán)套的內(nèi)部，所述監(jiān)測環(huán)座的內(nèi)部設(shè)置有光信號發(fā)生器、光信號接收器和光信號收發(fā)器；

5、所述通訊機(jī)構(gòu)用于警報信息的遠(yuǎn)程傳輸，所述通訊機(jī)構(gòu)包括通訊箱座、光伏板體、無線通訊模塊和聲光報警結(jié)構(gòu)，所述通訊箱座的內(nèi)部設(shè)置有分析控制模塊。

6、作為優(yōu)選，上述電纜護(hù)套的中部設(shè)置有安裝套孔，所述安裝套孔的下部設(shè)置有安裝開口，所述電纜護(hù)套通過安裝套孔套裝于電纜的上部。

7、作為優(yōu)選，上述緊固抱環(huán)設(shè)置有多個，所述電纜護(hù)套的上部均勻設(shè)置有抱環(huán)安裝槽，所述緊固抱環(huán)緊密嵌合安裝于抱環(huán)安裝槽的內(nèi)側(cè)。

8、作為優(yōu)選，上述破損檢測光纖設(shè)置有多個，若干個所述破損檢測光纖呈圓周狀均勻分布安裝，所述振動檢測光纖安裝于導(dǎo)光環(huán)套的內(nèi)部，所述第二隔絕層包覆安裝于破損檢測光纖和振動檢測光纖的外部，所述破損檢測光纖和振動檢測光纖通過第二隔絕層分隔固定包夾安裝于導(dǎo)光環(huán)套的內(nèi)部。

9、作為優(yōu)選，上述第一隔絕層一體包覆于導(dǎo)光環(huán)套的外部，所述耐磨護(hù)層一體固定包覆安裝于導(dǎo)光環(huán)套的外部。

10、作為優(yōu)選，上述監(jiān)測環(huán)座的內(nèi)部設(shè)置有g(shù)ps定位模塊，所述監(jiān)測環(huán)座固定連接于電纜護(hù)套的中部，所述光信號發(fā)生器和光信號接收器均設(shè)置有多個，所述光信號發(fā)生器和光信號接收器均呈圓周狀均勻安裝于監(jiān)測環(huán)座的邊側(cè)，所述光信號發(fā)生器和光信號接收器交替間隔分布安裝，所述光信號收發(fā)器安裝于監(jiān)測環(huán)座的邊側(cè)上部。

11、作為優(yōu)選，上述光信號接收器與破損檢測光纖的分布位置相對應(yīng)，所述破損檢測光纖的端部固定連通安裝于光信號接收器的信號接收端，所述光信號收發(fā)器的位置與振動檢測光纖相對應(yīng)，所述振動檢測光纖端部與光信號收發(fā)器的接口端連接安裝，所述監(jiān)測環(huán)座的邊側(cè)設(shè)置有通訊接口，所述通訊接口的內(nèi)部嵌合插接有通訊接頭，所述通訊接頭的外部嵌合套裝有緊固旋套，所述通訊接頭通過緊固旋套緊固安裝于通訊接口的內(nèi)側(cè)。

12、作為優(yōu)選，上述通訊箱座的下部安裝有安裝支柱，所述通訊箱座通過安裝支柱固定安裝于地面的上部，所述分析模塊安裝于通訊箱座的內(nèi)部，所述通訊接頭的后部設(shè)置有通訊接線，所述通訊接頭的端部與分析控制模塊電性連接。

13、作為優(yōu)選，上述光伏板體通過支架安裝于通訊箱座的上部，所述通訊箱座的內(nèi)部設(shè)置有鋰電池，所述無線通訊模塊安裝于通訊箱座的上部邊側(cè)，所述聲光報警結(jié)構(gòu)安裝于通訊箱座的前部邊側(cè)，所述聲光報警結(jié)構(gòu)包括揚聲器和警示燈。

14、本發(fā)明還提供一種基于光纖震動監(jiān)測的電纜線路防外力破壞裝置的使用方法，包括以下步驟：

15、s1、電纜施工安裝，進(jìn)行電纜施工安裝時，先進(jìn)行電纜埋槽的開設(shè)施工，之后將電纜護(hù)套連同監(jiān)測環(huán)座從電纜端頭處套裝在電纜的上部，根據(jù)檢測區(qū)域分布對電纜護(hù)套的位置進(jìn)行調(diào)整，完成后通過安裝緊固抱環(huán)，利用緊固抱環(huán)的抱緊夾持作用完對電纜護(hù)套的安裝緊固，之后將電纜安裝進(jìn)電纜埋槽的內(nèi)部，安裝時保持電纜護(hù)套的開口側(cè)向下，之后進(jìn)行通訊接頭連接緊固安裝與通訊接線的埋設(shè)安裝，之后填埋電纜埋槽，完成電纜的安裝操作；

16、s2、通訊機(jī)構(gòu)安裝調(diào)試，完成電纜安裝后，在電纜埋設(shè)區(qū)域的地面上部選擇合適的安裝區(qū)域，之后通過地面開孔配合螺栓緊固完成安裝支柱的固定安裝，之后通訊箱座安裝在安裝支柱的上部，并進(jìn)行通訊接線與供電線路的連接安裝，完成通訊機(jī)構(gòu)的安裝，之后接通電源對通訊機(jī)構(gòu)的功能與監(jiān)測反饋信息進(jìn)行調(diào)試；

17、s3、工作監(jiān)測，正常監(jiān)測作業(yè)時，在分析控制模塊的控制下，監(jiān)測環(huán)座內(nèi)的光信號收發(fā)器發(fā)出發(fā)射連續(xù)的激光束，激光束沿振動檢測光纖內(nèi)的兩根光纖同步傳導(dǎo)，如果光纖沒有受到外界的擾動，如運動、聲波和觸動，或者兩根光纖同步受到相同的干擾，反射回的光不會發(fā)生變化，此時判斷線纜處于正常工作狀態(tài)，同時在分析控制模塊的控制下，監(jiān)測環(huán)座內(nèi)的光信號發(fā)生器周期性發(fā)射檢測光信號，檢測光信號沿導(dǎo)光環(huán)套傳導(dǎo)，受到第二隔絕層的遮蔽隔絕無法傳導(dǎo)進(jìn)入破損檢測光纖，光信號接收器無法接收到光信號，分析控制模塊無法收到信號反饋，此時判斷線纜處于正常工作狀態(tài)；

18、當(dāng)線纜受外力觸動時，經(jīng)振動檢測光纖反射回光的波形將會發(fā)生變化，并產(chǎn)生干涉圖像，光檢測器可檢測到這一波形的變化，經(jīng)分析控制模塊分析判定后，通過無線通訊模塊向檢測中心發(fā)送警報，并通過聲光報警結(jié)構(gòu)發(fā)送聲光報警信息，當(dāng)線纜受外力破壞損壞時，外力先與電纜護(hù)套接觸，當(dāng)外力導(dǎo)致護(hù)套破損使破損檢測光纖外部的第二隔絕層破損時，由于破損檢測光纖外漏，經(jīng)導(dǎo)光環(huán)套傳導(dǎo)的光信號經(jīng)由外漏處進(jìn)入破損檢測光纖，通過光信號接收器的接收檢測并將信息反饋到分析控制模塊，經(jīng)分析控制模塊分析判定后，通過無線通訊模塊向檢測中心發(fā)送警報，并通過聲光報警結(jié)構(gòu)發(fā)送聲光報警信息；

19、s4、定位計算，在完成報警信息判定后，當(dāng)判定為異常振動時：經(jīng)由光信號收發(fā)器接收的回返光信號信息，通過軟件對信號參數(shù)進(jìn)行處理計算檢測出干擾強度與位置，振動源位置計算公式為：

20、l=1/2vt=ct/2n

21、v=c/n

22、式中：l為振動點位置到光信號收發(fā)器的距離；t為時延時間；c為真空中的光速；n為光纖纖芯的折射率；

23、當(dāng)判定為電纜破損時：在分析控制模塊的控制下兩側(cè)的監(jiān)測環(huán)座內(nèi)的光信號發(fā)生器分別間隔交替發(fā)送定位檢測光信號，定位檢測光信號在導(dǎo)光環(huán)套傳導(dǎo)并在破損處進(jìn)入破損檢測光纖，位于電纜護(hù)套分段兩側(cè)的監(jiān)測環(huán)座分別對兩次的信號進(jìn)行接收檢測，通過檢測信號到達(dá)兩側(cè)光信號接收器的時間，計算出破損處距離兩個監(jiān)測環(huán)座的距離d1與d2；

24、d1的計算公式為：

25、d1=v*t1/2

26、式中：d1為破點距離第一個監(jiān)測環(huán)座的線長距離；v為光信號在導(dǎo)光介質(zhì)內(nèi)的傳輸速度；t1為光信號傳輸?shù)降谝粋€監(jiān)測環(huán)座的時間；

27、d2的計算公式為：

28、d2=v*t2/2

29、式中：d2為破點距離第二個監(jiān)測環(huán)座的線長距離；v為光信號在導(dǎo)光介質(zhì)內(nèi)的傳輸速度；t2為光信號傳輸?shù)降诙€監(jiān)測環(huán)座的時間；

30、s5、定位檢修，進(jìn)行破點定位時，先根據(jù)監(jiān)測環(huán)座內(nèi)gps定位模塊提供的定位信息確定并標(biāo)記破損段兩側(cè)監(jiān)測環(huán)座的位置，之后根據(jù)計算出的距離d1與d2配合線纜的施工布局走向圖確定破點位置，對破點位置進(jìn)行標(biāo)記并通過設(shè)備對破點上部地面進(jìn)行開挖，找到破點位置并對破損線纜與電纜護(hù)套進(jìn)行修復(fù)或更換，完成檢修作業(yè)。

31、本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

32、本電纜防護(hù)裝置采用開口環(huán)套式的結(jié)構(gòu)設(shè)置，電纜護(hù)套采用柔性材質(zhì)，不受地形的高低、曲折、轉(zhuǎn)彎、折彎等地形環(huán)境的限制，具有良好的適應(yīng)性，并且通過開口擴(kuò)張可在一定直徑范圍內(nèi)滿足不同尺寸電纜的安裝適配需求，電纜護(hù)套通過套裝安裝在電纜的上部，并利用緊固抱環(huán)完成電纜護(hù)套的緊固限位，不僅安裝方便而且通過電纜護(hù)套可提高電纜外部的外力防護(hù)能力，在外力沖擊時可對電纜進(jìn)行有效的遮擋防護(hù)。

33、裝置采用雙重主動式的檢測預(yù)警方式，在電纜護(hù)套的內(nèi)部設(shè)置有振動檢測光纖，利用光的干涉原理，對電纜外部所受的振動沖擊進(jìn)行檢測定位，可為電纜提供振動評估預(yù)警，并通過具有導(dǎo)光特性的導(dǎo)光環(huán)套對破損檢測光纖進(jìn)行一體包夾安裝，導(dǎo)光環(huán)套內(nèi)通過光信號發(fā)生器周期發(fā)射檢測光信號，破損檢測光纖通過第二隔絕層包覆與導(dǎo)光環(huán)套阻光分隔安裝，破損檢測光纖通過光信號接收器周期檢測，當(dāng)電纜受外力損壞，破損檢測光纖外部的第二隔絕層發(fā)生破損使破損檢測光纖外漏，經(jīng)導(dǎo)光環(huán)套傳導(dǎo)的光信號經(jīng)由外漏處進(jìn)入破損檢測光纖，通過光信號接收器檢測，可實現(xiàn)對電纜破損信息的主動識別預(yù)警，可在電纜破損第一時間發(fā)出報警信息，通過雙重檢測防護(hù)可實現(xiàn)對電纜的及時有效監(jiān)測反饋預(yù)警。

34、檢測破損信息后，檢測光信號經(jīng)由破損點進(jìn)入破損檢測光纖，通過檢測信號到達(dá)兩側(cè)光信號接收器的時間，可精準(zhǔn)計算出破損處距離監(jiān)測環(huán)座的距離信息，配合gps定位標(biāo)記可迅速精準(zhǔn)的找到電纜的破損位置，無需對地面進(jìn)行過多的開挖尋找即可精準(zhǔn)確定破損位置，使電纜的排查檢修難度大大降低并可節(jié)約大量的人力物力。