使用相关联的光纤电缆监控电力线路导线的系统和方法

本申请是申请日为2018年10月16日，申请号为201880078501.8，发明名称为“使用相关联的光纤电缆监控电力线路导线的系统和方法”的申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月17日提交的第62/573,470号美国临时申请和于2018年3月28日提交的第15/938,348号美国申请的权益，这两个申请的公开内容通过该引用以其整体并入。

背景

典型的电力传输和配电系统通常包括某种形式的监控装备，以检测被切断的电力线路和其他异常。典型地，这种装备可以包括在传输空间(例如，在传输空间中，电力线路导线(powerline conductor)传统上长距离地承载数千伏)和变电站级(例如，在向用户分配之前，较高的电压通常在变电站级处被转换成较低的电压)中的任一个或两者中的首端线路监控装置(head-end line monitoring gear)。此外，在某些情况下，安装在用户处所(customer premise)的“智能”仪表可以收集关于电压电平、功耗等的数据。

因此，至少部分地由于监控装置的位置，关于传输和配电系统的大部分的当前操作状态的数据往往是粗粒度的。例如，在电力传输系统中，当前的数据采集与监视控制(SCADA)系统可以检测特定电力线路导线何时发生故障，但是由于导线可以在大范围(expanse)上延伸，所以可能难以查明故障的特定位置。类似地，由于在配电系统中有时涉及潜在的大量分支电路，确定这种系统中的故障的特定位置或原因也可被证明是有问题的，可能导致花大量时间和费用来准确识别。

概述

如下面将更详细描述的，本公开描述了使用相关联的光纤电缆监控电力线路导线的系统和方法。在一个示例中，系统可以包括：(1)多个监控设备，其中该多个监控设备中的每一个位于沿着电力线路导线的不同位置，并且可以包括(a)至少一个检测部件，检测部件在沿着电力线路导线的监控设备的位置处检测至少一个物理特性，以及(b)发射器，其无线传输指示至少一个物理特性的数据；以及(2)数据注入设备，其(a)无线接收指示由位于沿着电力线路导线的不同位置处的多个监控设备检测到的至少一个物理特性的数据，(b)将数据变换成光信号，以及(c)将光信号注入到光纤电缆上，用于传输到数据收集子系统。在一些示例中，多个监控设备中的至少一个监控设备还可以包括接收器，该接收器从多个监控设备中的另一个监控设备无线接收指示沿着电力线路导线的多个监控设备中的另一个监控设备的位置处的至少一个物理特性的数据，并且多个监控设备中的至少一个监控设备的发射器无线重传从多个监控设备中的另一个监控设备无线接收的数据。

在一些示例中，系统还可以包括将光纤电缆夹紧到电力线路导线的多个夹紧设备，其中该多个夹紧设备中的一个或更多个夹紧设备中的每一个包括多个监控设备中的至少一个监控设备。在一些实施例中，至少一个物理特性可以包括电力线路导线上承载的电力的至少一个电特性，例如，电压或电流中的至少一个。此外在一些示例中，至少一个物理特性可以包括包含电力线路导线的环境的至少一个特性，例如，温度、湿度或风速中的至少一个。

在一些实施例中，系统还可以包括光纤接头盒(optical fiber splice case)，该光纤接头盒包括数据注入设备。此外，在一些示例中，数据注入设备可以包括：(1)将数据变换成光信号的电光信号转换器，以及(2)将光信号注入到光纤电缆的单根光纤的单个波长上的光分插复用器(optical add/drop multiplexer)。此外，在一些示例中，电光信号转换器可以包括：(1)将数据转换成电子接口协议信号的电子接口协议收发器，以及(2)将电子接口协议信号变换成单波长光信号的单光纤单波长光收发器。另外，在一些实施例中，单光纤单波长收发器可以包括小形状因数可插拔收发器。

在一些实施例中，多个监控设备中的至少一个监控设备可以包括：(1)检测电路，其检测电力线路导线上承载的电力的特性，以及(2)通信定时电路，其使得至少一个监控设备的发射器根据基于电力线路导线上承载的电力特性的定时，无线传输指示沿着电力线路导线的多个监控设备中的至少一个监控设备中的每一个的位置处的至少一个物理特性的数据。进一步，在一些实施例中，由检测电路检测到的电力线路导线上承载的电力的特性可以包括电力线路导线上承载的电压的过零。在一些实施例中，数据注入设备可以包括：(1)检测电路，其检测电力线路导线上承载的电力的特性，以及(2)通信定时电路，其使得数据注入设备根据基于电力线路导线上承载的电力特性的定时，从至少一个监控设备无线接收指示至少一个物理特性的数据。

在一些示例中，多个监控设备中的至少一个监控设备的至少一个检测部件中的一个或更多个检测部件可以在电力线路导线承载的电流或电压的每个周期多次采样至少一个物理特性。

在一个示例中，一种方法可以包括：(1)由位于沿着电力线路导线的多个位置中的对应位置的多个监控设备检测与电力线路导线相关联的至少一个物理特性，(2)由多个监控设备无线传输指示与电力线路导线相关联的至少一个物理特性的数据，(3)由数据注入设备无线接收指示与电力线路导线相关联的至少一个物理特性的数据，(4)由数据注入设备将数据变换成光信号，以及(5)由数据注入设备将光信号注入到光纤电缆上，用于传输到数据收集子系统。在一些实施例中，方法还可以包括：(1)由多个监控设备中的至少一个监控设备从多个监控设备中的另一个监控设备无线接收指示在多个监控设备中的另一个监控设备的位置处的与电力线路导线相关联的至少一个物理特性的数据，以及(2)由多个监控设备中的至少一个监控设备无线重传从多个监控设备中的另一个监控设备无线接收的数据。在一些示例中，方法还可以包括由多个监控设备中的至少一个监控设备检测电力线路导线上承载的电力的特性，其中由多个监控设备中的至少一个监控设备无线传输指示与电力线路导线相关联的至少一个物理特性的数据的定时是基于检测电力线路导线上承载的电力的特性。

在另一个示例中，一种方法可以包括：(1)在电力线路导线的至少一部分旁边安装光纤电缆，以及(2)在沿着光纤电缆的对应位置处安装多个夹紧设备中的每一个，以将光纤电缆固定到电力线路导线，其中多个夹紧设备中的至少一个夹紧设备可以包括监控设备，该监控设备：(a)在沿着光纤电缆的对应位置处检测与电力线路导线相关联的至少一个物理特性，以及(b)无线传输指示在沿着光纤电缆的对应位置处的与电力线路导线相关联的至少一个物理特性的数据。另外，在一些实施例中，方法可以包括安装数据注入设备，该数据注入设备：(1)无线接收指示至少一个物理特性的数据，(2)将数据变换成光信号，以及(3)将光信号注入到光纤电缆上用于传输到数据收集子系统。

根据本文描述的一般原理，来自上面提到的实施例中的任一个的特征可以与彼此组合地被使用。当结合附图和权利要求阅读下面的详细描述时，这些和其他实施例、特征和优点将被更充分地理解。

附图简述

附图示出了许多示例性实施例，并且是说明书的一部分。连同下面的描述一起，这些附图展示并解释了本公开的各种原理。

图1是用于使用相关联的光纤电缆监控电力线路导线的示例性系统的框图。

图2是示例性监控环境的图形表示，其中可以利用图1的示例性系统。

图3是可用于图1的示例性系统的示例性监控设备的框图。

图4是可用于图1的示例性系统的示例性数据注入设备的框图。

图5是可与图3的示例性监控设备和图4的示例性数据注入设备中的任一个或两者一起使用的示例性定时控制子系统的框图。

图6是使用相关联的光纤电缆监控电力线路导线的示例性方法的流程图。

图7是安装使用相关联的光纤电缆监控电力线路导线的系统的示例性方法的流程图。

在全部附图中，相同的参考符号和描述指示相似的但不一定相同的元件。虽然本文所述的示例性实施例容许各种修改和可选的形式，但是特定的实施例在附图中作为示例被示出并且在本文被详细描述。然而，本文描述的示例性实施例并不旨在受限于所公开的特定形式。更确切地，本公开涵盖落在所附权利要求的范围内的所有修改、等同方案和备选方案。

示例性实施例的详细描述

本公开总体上涉及使用相关联的光纤电缆监控电力线路导线的系统和方法。如将在下面更详细解释的，本公开的实施例可以促使使用光纤电缆(例如，安装在电力线路导线附近的光纤电缆)来承载关于电力线路导线的一个或更多个特性的数据，该数据由沿着导线的至少一部分分布的多个监控设备生成，因此潜在地提供了关于导线的操作状态或状况的更详细且更细粒度的信息，这可以有助于故障状况、服务盗窃等的详细发现。

下面将参考图1-图7提供用于使用相关联的光纤电缆监控电力线路导线的系统和方法的详细描述。结合图1讨论了可以包括多个监控设备和数据注入设备的这种示例性系统。结合图2讨论了可以使用图1的示例性系统的示例性监控环境。参考图3给出了示例性监控设备，并且结合图4讨论了示例性数据注入设备。此外，参考图5提供了可与图3的示例性监控设备和图4的数据注入设备中的任一个或两者一起使用的示例性通信定时系统的描述。结合图6讨论了使用相关联的光纤电缆监控电力线路导线的示例性方法，并且参考图7给出了安装用于使用相关联的光纤电缆监控电力线路导线的系统的示例性方法。

图1是使用相关联的光纤电缆112监控电力线路导线110的示例性系统100的框图。在一些示例中，电力线路导线110可以是用于电力传输系统(例如，大约110千伏(kV)或更高的传输线路)、子传输系统(例如，大约35kV至110kV的子传输线路)、配电系统(例如，大约35kV或更低的配电线路)中的电导线(例如，导电电缆)，或者是用于提供电力的任何其他电导线。在一些实施例中，光纤电缆112可以包括用于承载通信数据的一根或更多根光纤，其中光纤电缆112可以以某种方式与电力线路导线110相关联(例如，机械地耦合到电力线路导线110)。例如，光纤电缆112可以螺旋缠绕在电力线路导线110周围(例如，作为架空室外工程(架空OSP)光纤电缆安装的一部分)。然而，将光纤电缆112与电力线路导线110相关联的其他方式也是可能的。

如图1所示，系统100可以包括多个监控设备102，该多个监控设备102可以沿着电力线路导线110分布在不同位置。在至少一些示例中，一个或更多个监控设备102中的每一个可以包括至少一个检测部件，该检测部件在沿着电力线路导线110的监控设备102位置处检测至少一个物理特性(例如，瞬时或近瞬时电压和/或电流信号(除了预期的正弦波形之外还包括瞬变和/或谐波)、监控设备102附近的环境状况等)。监控设备102还可以包括无线传输指示至少一个物理特性的数据的发射器。

如图1所示，系统100还可以包括数据注入设备104，其从一个或更多个监控设备102无线接收数据，将数据变换成光信号，然后将光信号引入或注入到光纤电缆112(例如，光纤电缆112的光纤)上，用于传输到数据收集子系统106。在一些示例中，数据收集子系统可以包括一个或更多个计算机系统(例如，计算机服务器)，该一个或更多个计算机系统收集并处理数据以检测电力线路导线110的状态或操作中的故障状况或其他异常。

图2是示例性监控环境200的图形表示，其中可以利用图1的系统100。如图2的示例所描绘的，监控环境200可以包括具有承载多根电力线路导线110的多个电线杆202的电力传输或配电系统。尽管可以经由电线杆202承载任何数量的电力线路导线110，但是为了视觉上简单起见，在图2中示出了两根电力线路导线110。在一些示例中，电力线路导线110经由绝缘子204机械地耦合到电线杆202，但是在各种实施例中可以利用其他类型的部件，例如，分接头(tap)、固定器(standoff)等。

如图2所示，光纤电缆112与电力线路导线110对齐并机械地耦合到电力线路导线110。如上所述，光纤电缆112可以(例如通过人力或电动机器人设备)螺旋缠绕在电力线路导线110周围。然而，电力线路导线110与光纤电缆112之间的其他物理关系也是可能的。尽管在图2中只描绘了一根光纤电缆112，但使用相同电线杆202的多根电力线路导线110可以各自具有附接到其上或以其他方式耦合到其上的对应的光纤电缆112。如图2所描绘的，光纤电缆112可以经由一个或更多个电缆夹206固定到电力线路导线110。在下面更详细描述的一些示例中，一个或更多个电缆夹206中的每一个可以包括对应的监控设备102。在一些示例中，光纤电缆112可以沿着与正在传输的电力的特定相位相关联的电力线路导线110延伸，或者可以例如在电线杆202处的相到地过渡(phase-to-ground transition)210处，在两个或三个不同的相位之间交替，以利用信号光纤电缆112来提供对全部三个相位的某种程度的监控。

在一些实施例中，除了如图2所示沿着沿电线杆202架设的电力线路导线110安装监控设备102，一个或更多个附加的监控设备102还可以安装在向用户处所供电的变压器(transformer)的次级侧(图2中未示出)。

另外，图2示出了光纤接头盒208，在一些实施例中，该光纤接头盒208将光纤电缆112的光纤的对应端接合在一起。例如，可以耦合到电力线路导线110的光纤电缆112的相对长的延伸段(stretch)(例如，1km长的扩展段(expanse))可以机械地耦合在一起、热熔合在一起，或者以其他方式耦合在光纤接头盒208中，光纤接头盒208可以包括光耦合器、放大器和/或其他部件，以便于将光数据信号从光纤电缆112的一个扩展段传输到下一个扩展段。在一些示例(如图2所示的示例)中，光纤接头盒208可以附接到或定位在电线杆202上。在一些示例(如图2所描绘的示例)中，光纤接头盒208可以安装在电线杆202的下部(例如，在远离高压电力线路导线110的安全距离处的低压段(section)，以便于安装光纤接头盒208)。另外，在一些实施例中，相到地过渡210可以与每根光纤电缆112耦合以互连，从而提供与电力线路导线110的电绝缘。然而，对于光纤接头盒208，其他位置也是可能的。

图3是可用于图1的系统100的示例性监控设备102的框图。如上所述，在一些示例中，监控设备102可以包括在电缆夹206中或将光纤电缆112固定到电力线路导线110的其他夹紧设备中。如图3所示，监控设备102可以包括一个或更多个检测部件(例如，电流传感器310、电压传感器312、加速度计314和/或其他部件)。此外在一些实施例中，监控设备102可以包括处理器306、存储器308、无线微控制器304或其他通信设备、和/或与太阳能电池322和/或蓄电池324耦合的电力管理控制器320中的一个或更多个。

在一些实施例中，检测部件可以检测电力线路导线110的物理特性，包括经由电力线路导线110承载的电力的特性，例如电压和电流。在一些示例中，电流传感器310可以包括布置在电力线路导线110周围以测量交流(AC)电流信号的非接触式电流传感器(例如，Rogowski线圈)。此外在一些实施例中，电压传感器312可以包括非接触式电压传感器(例如，电容分压器电路)，其被布置在电力线路导线110的物理附近以测量AC电压信号。对这些特性的监控可以帮助识别电力线路导线110的电气故障或异常(例如，短路、开路、退化部分等)的位置，以及以未授权方式从电网分接电力的公共设施盗窃的情况。

在一些实施例中，其他类型的检测部件可以测量电力线路导线110的与经由电力线路导线110承载的电力不直接相关的其他物理方面。例如，监控设备102的检测部件可以包括测量电力线路导线110上的物理移动或力的部件。在一个示例中，加速度计314可以检测电力线路导线110的加速度(例如，在垂直于电力线路导线110所限定的纵向方向的一个或更多个方向上的微风振动(aeolian vibration)和/或导线舞动(gallopingconductors))，这有助于在监控设备102的位置处识别经历不期望的移动(例如，由于风或其他外部因素)、线路弛垂(sag)变化、线路断开等的电力线路导线110的区域。其他检测部件(例如陀螺仪、应变仪等)可以测量例如在沿电力线路导线110的一个或更多个相对具体位置处施加在电力线路导线110上的应力(strain)或其他力。

在其他实施例中，监控设备102的检测部件可以包括检测电力线路导线110周围环境的一个或更多个特性(如温度、湿度、风速等)的感测器或传感器。在沿电力线路导线110的各个位置处监控这些特性可以帮助提供关于电力线路导线110可能遇到的未来潜在问题的见解。

在一些示例中，一个或更多个检测部件(例如，感测器、传感器等)可以生成特定特性的模拟或数字指示，该检测部件负责对这些特定特性进行测量。例如，电流传感器310、电压传感器312和/或加速度计314可以生成模拟电压、模拟电流、数字数据值或被测量特性的其他指示。

在一些示例中，处理器306可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)，或者是可以从检测部件接收指示的其他硬件处理器。在一个示例中，处理器306可以是混合信号处理器(例如，由德州仪器公司提供的MSP430混合信号处理器)。在一些示例中，处理器306可以每秒数百或数千次对来自检测部件的一个或更多个指示进行采样(例如，每秒1千个样本(kSps)至20kSps)，而其他指示可以不太频繁地被采样，例如每一秒或更多秒一次。在一些实施例中，处理器306可以包括一个或更多个电路(例如，数字数据端口、模数转换器(ADC)等)，其可以将检测部件生成的指示变换成数字值。另外，处理器306可以将该数据处理成一种或更多种其他形式。例如，处理器306可以生成来自检测部件的接收到的或经采样的数字数据的平均值(例如，不同时间段上的孤立平均值、连续时间段上的移动平均值等)。此外，在一些实施例中，处理器306可以基于接收到的指示(例如，基于经采样的电压和电流指示的功率因数数据、谐波含量和瞬变)生成(例如，从接收到的指示导出)附加数据。在至少一些实施例中，处理器306还可以与无线微控制器304(例如，传输结果数据)和/或存储器308(例如，存储结果数据)通信。

如本文更详细描述的，存储器308除了为处理器306接收和/或生成的数据提供存储，还可以包括将由处理器306(以及下面讨论的无线微控制器304)执行的指令，以执行其各种功能或任务。在一个实施例中，存储器308可以是单独的存储器部件，或者可以结合在处理器306内。存储器308通常表示能够存储数据和/或计算机可读指令的任何类型或形式的易失性或非易失性存储设备或介质。在其他示例中，由处理器306和/或无线微控制器304执行的上述一些功能可以替代地由监控设备102中包括的专用电路来执行。

在一些示例中，无线微控制器304可以是采用无线通信协议来无线传输和/或接收数据的控制器部件。更具体地，在至少一些实施例中，无线微控制器304可以接收表示由检测部件检测到的、由处理器306采样、处理或以其他方式生成的至少一个特性的数据，并且无线传输该数据(例如，传输到数据注入设备104)。在一些实施例中，无线微控制器304可以采用天线302来无线传输和/或接收数据。由无线微控制器304实现的无线通信协议的示例可以包括但不限于，

在一些示例中，无线微控制器304还可以(例如，使用无线微控制器304和天线302)向另一个监控设备102无线传输数据和/或从另一个监控设备102接收数据。例如，一个或更多个监控设备102和数据注入设备104之间的距离可能超过了无线微控制器304的通信能力。相应地，一个监控设备102可以将其指示至少一个检测到的物理特性的数据传输到另一个监控设备102，该另一个监控设备102可以无线接收并重传该数据(例如，传输到数据注入设备104或又一个监控设备102)。另外，在一些实施例中，如下面更详细描述的，监控设备102和/或数据注入设备104可以(例如，经由

在一些实施例中，电力管理控制器320可以使用太阳能电池322和/或蓄电池324中的任一个或两者来为监控设备102提供电力(例如，没有到外部电源的有线连接)，监控设备102包括但不限于无线微控制器304、处理器306、存储器308、电流传感器310、电压传感器312和/或加速度计314。例如，电力管理控制器320可以将太阳能电池322生成的能量引导至蓄电池324用于存储和/或引导至监控设备102的其他部件。当经由太阳能电池322可用的能量不足时，电力管理控制器320也可以用存储在蓄电池324中的能量为监控设备102供电。在其他示例中，监控设备102可以采用感应电流变压器、静电串联电容器或一个或更多个其他部件来从在电力线路导线110中流动的电流汲取电力用于操作监控设备102。此外，在一些实施例中，电力管理控制器320可以选择性地操作监控设备102的各种部件，例如通过将一个或更多个这样的部件置于低功率或无功率状态一段时间来降低总能耗。电力管理控制器320的一些示例可以包括蓄电池充电器电路、最大功率点跟踪器(MPPT)和/或低压差稳压器(LDO)。

每个监控设备102可以包括在电缆夹206中，电缆夹206将光纤电缆112夹紧到电力线路导线110，从而限制电缆夹206的区域中的电力线路导线110与光纤电缆112之间的相对移动，从而减少两者之间的摩擦或其他力，这些力可能导致光纤电缆112或电力线路导线110的损坏。在一些实施例中，电缆夹206可以将监控设备102包围在基本上防风雨的容器中，并且可以将监控设备102的部件保持在这样的配置中，使得一个或更多个部件(例如，电流传感器310和/或电压传感器312)足够接近电力线路导线110，以执行它们对应的检测功能。此外，在一些示例中，电缆夹206可以配置有吊环螺栓(eye bolt)或其他机构，使得电缆夹206可以通过“带电操作杆(hot stick)”或其他设备安装在电力线路导线110和光纤电缆112上，以确保免受可能的电击。

图4是可用于图1的系统100的示例性数据注入设备104的框图。在一些示例中，数据注入设备104可以包括天线302、无线微控制器304、处理器306和存储器308，它们可以与图3监控设备102的对应部件相同或相似。在一些实施例中，使用天线302的无线微控制器304可以从一个或更多个监控设备102无线接收数据，例如指示由监控设备102的检测部件检测到的至少一个物理特性的某个方面的数据。在一些示例中，在数据注入设备104将数据注入到光纤电缆的光纤上之前，接收的数据可以在存储器308中存储一段时间。

如上所述，在一些实施例中，数据注入设备104可以安装在光纤接头盒208内。此外，在一些示例中，光纤接头盒208可以包括接头托盘(splice tray)416，接头托盘416将一段光纤电缆112的一根或更多根光纤418的机械耦合或熔接的端部保持到另一段光纤电缆112的对应光纤418的端部，以提供连续的光学数据路径。在一些实施例中，单根光纤418可以用于承载从一个或更多个监控设备102接收的数据，而剩余的光纤418(例如，24根光纤418)可以承载不是源自监控设备102或不与监控设备102相关联的通信业务。

在一些示例中，数据注入设备104可以包括电光信号转换器电路，该电路将从监控设备102接收的数据(例如，数字数据)变换成光信号，以准备引入到光纤418上。在一些实施例中，如图4所描绘的，电光信号转换器可以包括物理(PHY)层收发器410和光收发器412。PHY层收发器410的示例可以是将数据转换成电子接口协议信号的一种类型的电子接口协议收发器，例如以太网物理层收发器(例如，由德州仪器公司提供的DP838221低功率10/100Base T以太网物理层收发器)。在一些示例中，光收发器412可以通信地耦合到PHY层收发器410，并且可以将PHY层收发器410生成的电子接口协议信号变换成光信号(例如，单波长光信号)。更具体地，在一个示例中，光收发器412可以是单光纤单波长(SFSW)粗波分复用(CWDM)小形状因数可插拔(SFP)100兆位(Mbit)以太网光收发器。

为了将来自光收发器412的所得光信号注入到光纤电缆112的一根光纤418上，数据注入设备104可以包括光分插复用器(OADM)414，该OADM 414耦合到在光纤接头盒208处被接合在一起的每段光纤电缆112的一根光纤418的端部。在一些示例中，OADM 414可以将来自光收发器412的数据注入到输入光纤418的备用或未使用的波长或波长带上，同时将可能承载其他数据(例如，来自另一个数据注入设备104的数据)的剩余波长传递到光纤电缆112输出段的对应光纤418(例如，用于传输到数据收集子系统106)。同时，在至少一些示例中，接头托盘416可以促进剩余光纤418上承载的光数据的一个或更多个波长从光纤电缆112的输入段到输出段的光耦合。

以类似于上面关于图3的监控设备102所描述的方式，数据注入设备104可以包括用于生成、存储和/或分配电力的电力管理控制器320、太阳能电池322和/或蓄电池324，以操作数据注入设备104的各种部件，例如无线微控制器304、处理器306、存储器308、PHY层收发器410、光收发器412和/或OADM 414。在其他示例中，数据注入设备104可以从在电力线路导线110中流动的电流汲取电力(例如，使用内置于相到地过渡210中的电流变压器，例如如图2所示，可以位于光纤接头盒208附近)。

图5是可用于图3的监控设备102和与图4的数据注入设备104耦合的相到地过渡210中的任一个或两者的示例性通信定时子系统500的框图。如图5所示，除了(上面所介绍的)电压传感器312和处理器306，通信定时子系统500还可以包括过零检测器502。如上所述，在一些示例中，电压传感器312可以(例如以连续或采样的方式)检测电力线路导线110上随时间承载的电力的当前AC电压信号，并生成指示当前AC电压信号的模拟电压、数字数据等。反过来，过零检测器502可以确定当前AC电压信号越过零或中点阈值的时间点。在一些示例中，过零检测器502还可以指示检测到的过零是AC电压的低到高还是高到低的过零。在一些实施例中，处理器306可以控制一个监控设备102与另一个监控设备之间或者一个或更多个监控设备102与数据注入设备104之间的无线通信的定时，以降低无线通信发生的总持续时间百分比。这种降低是可能的，因为驻留在同一电力线路导线110上的设备102、104之间的无线通信可以基于过零信息而彼此同步，该过零信息基于电力线路导线110上承载的同一AC电压。例如，多个监控设备102和/或数据注入设备104可以响应于AC电压的每次过零、每次正或负过零、每第n次过零等而尝试无线通信。在一些示例中，电力管理控制器320也可以使用过零定时信息来控制监控设备102和/或数据注入设备104的各种部件的功耗，以在监控设备102和/或数据注入设备104没有无线通信的时间段期间降低总功耗。在与在数据注入设备104处使用通信定时子系统500相关联的一些示例中，相到地过渡210可以包括电压传感器312和过零检测器502，它们可以通过电介质光导将用于定时目的的过零信息传输到位于光纤接头盒208中的数据注入设备104的处理器306。

图6是使用相关联的光纤电缆(例如，光纤电缆112)监控电力线路导线(例如，电力线路导线110)的示例性方法600的流程图。在一些示例中，方法600可以由一个或更多个监控设备(例如，监控设备102)和数据注入设备(例如，数据注入设备104)的组合来执行。在方法600中，在步骤610，沿着电力线路导线的多个位置处的多个监控设备可以各自检测与电力线路导线相关联的至少一个物理特性。在步骤620，在一些示例中，指示至少一个物理特性的数据可以由监控设备无线传输。在步骤630，数据注入设备可以无线接收指示至少一个物理特性的无线传输数据。在一些实施例中，数据注入设备可以从生成数据的监控设备无线接收数据，或者可以从中继来自最初生成该数据的另一个监控设备的数据的监控设备无线接收数据。在一些示例中，数据注入设备然后可以在步骤640将接收到的数据变换成光信号，并且在步骤650将光信号注入到光纤电缆上，用于传输到数据收集子系统(例如，数据收集子系统106)。在一些实施例中，无线数据传输和接收的定时可以基于监控设备和/或数据注入设备可用的特定信号(例如电力线路导线承载的AC电压(或电流)波形)的定时。

图7是安装系统(例如，系统100)的示例性方法700的流程图，该系统用于使用相关联的光纤电缆(例如，光纤电缆112)来监控电力线路导线(例如，电力线路导线110)。在一些实施例中，在步骤710，可以在电力线路导线的至少一部分旁边安装光纤电缆。进一步，在一些示例中，在步骤720，多个夹紧设备(例如，电缆夹206)中的每一个可以安装在沿着光纤电缆的对应位置，其中至少一个夹紧设备包括监控设备(例如，监控设备102)。在一些实施例中，在步骤730，可以安装数据注入设备(例如，数据注入设备104)，数据注入设备从至少一个夹紧设备的监控设备无线接收数据，将数据变换成光信号，并将光信号注入到光纤电缆上。

如上所述，图6和图7中所示的步骤以及由监控设备102和数据注入设备104执行的其他任务，可以由任何合适的计算机可执行代码和/或计算系统(包括与存储器308结合的无线微控制器304和处理器306)来执行。在一个示例中，在图6和图7中所示的步骤中的每一个可以表示算法，该算法的结构包括多个子步骤和/或由多个子步骤表示，在上面对其示例进行了更详细地描述。

如以上结合图1至图7所解释的，本文描述的系统和方法可以通过沿着电力线路导线分布的监控设备以及通过数据注入设备来促进对电力线路导线的一个或更多个物理特性(例如，关于时间和位置)的相对细粒度的监控，监控设备基于所监控的物理特性生成数据，数据注入设备从监控设备无线接收该数据并将该数据注入到附近光纤电缆的光纤上。在一些示例中，各种设备可以被包括在当在架空OSP环境中安装光纤电缆时所使用的基础结构(例如，电缆夹、光纤接头盒等)中，在该环境中，利用电力传输或配电系统来增加地理区域的光纤通信容量。因此，在一些示例中，提供光纤电缆的附加成本可以由经济利益来抵消，可以通过添加包括监控设备的最终电网监控网络(例如通过检测故障状况、公共设施服务盗窃等)来提供该经济利益。

如上面所详述的，本文描述和/或示出的计算设备和系统广泛地表示能够执行计算机可读指令(例如在本文描述的模块中包含的那些指令)的任何类型或形式的计算设备或系统。在它们的最基本的配置中，这些计算设备可以各自包括至少一个存储器设备和至少一个物理处理器。

在一些示例中，术语“存储器设备”通常指能够存储数据和/或计算机可读指令的任何类型或形式的易失性或非易失性存储设备或介质。在一个示例中，存储器设备可以存储、加载和/或维护被设计用来完成本文描述的计算机可执行任务的一个或更多个计算机可执行模块。存储器设备的示例非限制地包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)、光盘驱动器、高速缓存、这些部件中的一个或更多个的变形或组合、或者任何其他合适的存储器。

在一些示例中，术语“物理处理器”通常指能够解释和/或执行计算机可读指令的任何类型或形式的硬件实现的处理单元。在一个示例中，物理处理器可以访问和/或修改存储在上述存储器设备中的一个或更多个模块。物理处理器的示例非限制地包括微处理器、微控制器、中央处理单元(CPU)、实现软核处理器的现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、这些部件中的一个或更多个的部分、这些部件中的一个或更多个的变形或组合、或任何其他合适的物理处理器。

在一些实施例中，术语“计算机可读介质”通常指能够存储或携带计算机可读指令的任何形式的设备、载体或介质。计算机可读介质的示例非限制地包括传输型介质(例如载波)以及非暂时性介质(例如磁性存储介质(例如，硬盘驱动器、磁带驱动器和软盘)、光学存储介质(例如，光盘(CD)、数字视频盘(DVD)和蓝光光盘)、电子存储介质(例如，固态驱动器和闪存介质)以及其他分布系统)。

本文描述和/或示出的过程参数和步骤的顺序仅作为示例被给出，并且可以根据需要变化。例如，虽然本文示出和/或描述的步骤可以以特定顺序被示出或讨论，但是这些步骤不必需要以所示出或讨论的顺序来被执行。本文描述和/或示出的各种示例性方法也可以省略本文描述或示出的一个或更多个步骤，或者包括除了那些所公开的步骤之外的附加步骤。

提供前面的描述以使本领域中的其他技术人员能够最好地利用本文公开的示例性实施例的各个方面。该示例性描述并不旨在是穷尽的或受限于所公开的任何精确形式。许多修改和变形是可能的，而不偏离本公开的精神和范围。本文公开的实施例应当在所有方面被认为是说明性的而不是限制性的。在确定本公开的范围时，应当参考所附权利要求及其等同物。

除非另外注明，否则如在说明书和权利要求中使用的术语“连接到”和“耦合到”(及其派生词)应被解释为允许直接和间接(即，经由其他元件或部件)连接。此外，如在说明书和权利要求中使用的术语“一个(a)”或“一个(an)”应被理解为意指“至少一个”。最后，为了易于使用，如在说明书和权利要求中使用的术语“包括(including)”和“具有(having)”(及其派生词)与词“包括(comprising)”可互换并具有与词“包括(comprising)”相同的含义。