分布式光纖傳感技術(shù)在電力電纜監(jiān)測(cè)的運(yùn)用探討

齊勇智

摘要：隨著時(shí)代的發(fā)展，電成為支撐國家健康運(yùn)轉(zhuǎn)的重要能源，為了緩解能源緊缺和環(huán)境污染問題，當(dāng)前“電”已被廣泛的運(yùn)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行與人們的切身利益息息相關(guān)，有時(shí)甚至?xí)绊懮鐣?huì)的健康運(yùn)轉(zhuǎn)。近年來，隨著國家對(duì)外開放程度不斷擴(kuò)大，國內(nèi)各行各業(yè)發(fā)展勢(shì)頭越發(fā)迅猛，加大了對(duì)能源的需求，為了保證社會(huì)穩(wěn)定運(yùn)行，政府加大了電力工程的投資力度，我國已經(jīng)建立了覆蓋全國的電網(wǎng)系統(tǒng)，隨著電網(wǎng)的擴(kuò)大，電力電纜越來越多，如何對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證其正常運(yùn)行成為當(dāng)前人們關(guān)注的焦點(diǎn)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，原有的監(jiān)測(cè)技術(shù)已無法滿足時(shí)代的需求，分布式光纖傳感技術(shù)作為電力電纜監(jiān)測(cè)的一大突破口，準(zhǔn)確把握該項(xiàng)技術(shù)，提高工作效率和工作質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，減少安全事故的發(fā)生率，推動(dòng)社會(huì)良性運(yùn)轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：光纖傳感技術(shù)；電力電纜；監(jiān)測(cè)；運(yùn)用

前言：電力電纜分布較廣，如何對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)控一直困擾著民眾。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們加大了對(duì)電力電纜監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究力度，致力于打破以往電力電纜監(jiān)測(cè)技術(shù)的局限，簡(jiǎn)化監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，提高監(jiān)測(cè)質(zhì)量，分布式光纖傳感技術(shù)的出現(xiàn)為電力電纜監(jiān)測(cè)工作提供了新的發(fā)展契機(jī)，科學(xué)分析分布式光纖傳感技術(shù)，準(zhǔn)確把握技術(shù)要點(diǎn)，以便最大程度的發(fā)揮該技術(shù)的功用，對(duì)電力電纜進(jìn)行全面科學(xué)監(jiān)測(cè)，推動(dòng)監(jiān)測(cè)工作向自動(dòng)化智能化科學(xué)化方向靠攏，進(jìn)而保證電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，盡可能清除安全隱患，保證人類社會(huì)穩(wěn)步向前運(yùn)行。

一.分布式光纖傳感技術(shù)

分布式光纖傳感技術(shù)是以光纖為載體傳播信號(hào)的新型傳感技術(shù)，采用OTDR技術(shù)，通過研究光纖的溫度和應(yīng)變的變化情況，確定其位置[1]。就目前分布式光纖傳感技術(shù)而言，主要有分布式瑞利散射傳感技術(shù)、分布式布里淵散射傳感技術(shù)及分布式拉曼散射傳感技術(shù)三種，當(dāng)前它多被應(yīng)用于電力行業(yè)、公路建造業(yè)及天然氣行業(yè)，如變電站和發(fā)電廠人們經(jīng)常會(huì)看到它的身影，人們運(yùn)用光纖傳感技術(shù)多是借助溫度對(duì)其進(jìn)行分析，它相較于傳統(tǒng)的測(cè)溫方法而言，適應(yīng)能力較強(qiáng)，能在易燃易爆環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)前它已然成為電力電纜監(jiān)測(cè)中的重要技術(shù)。

二.分布式光纖傳感技術(shù)在電力電纜監(jiān)測(cè)中的運(yùn)用

光纖傳感技術(shù)興起于上世紀(jì)七十年代，它是在光線通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，通過分析光波，準(zhǔn)確判斷溫度、位置、應(yīng)變等，當(dāng)前光纖光柵傳感器、布里淵傳感器及拉曼散射傳感器是最常用的監(jiān)測(cè)裝置，像光纖光柵傳感器精確度高、抗干擾能力強(qiáng)在電力電纜監(jiān)測(cè)中應(yīng)用最為廣泛，像某電力企業(yè)工作人員在進(jìn)行電氣電纜監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，借助串聯(lián)的光纖光柵模板實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，改變了傳感器的原有形狀將其尺寸設(shè)置為40mm×10mm，不僅有效的提高了傳感設(shè)備對(duì)電氣電纜形狀的適應(yīng)能力，同時(shí)還有效的提高了其精準(zhǔn)度，其測(cè)溫范圍擴(kuò)大至-30℃～200攝氏度，如某電力電網(wǎng)由于局部絕緣設(shè)備出現(xiàn)問題，致使局部電纜極速升溫，燃點(diǎn)超過絕緣設(shè)備的承受值，引發(fā)火災(zāi)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，如果應(yīng)用分布式光纖傳感技術(shù)對(duì)電力電纜進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，設(shè)置相應(yīng)的預(yù)警系統(tǒng)，總結(jié)以往工作經(jīng)驗(yàn)在問題多發(fā)區(qū)，配備相應(yīng)的消防設(shè)備，以便在接到預(yù)警信號(hào)時(shí)及時(shí)斷開連接，以最快的速度到達(dá)事故地進(jìn)行針對(duì)性處理，將損失降到最低。隨著時(shí)代的發(fā)展，光纖光柵技術(shù)也得到了一定的優(yōu)化，2008年韓國人Kwang Yong Song提出了動(dòng)態(tài)光纖光柵技術(shù)，進(jìn)一步提高了其精確度，當(dāng)前被多數(shù)人應(yīng)用于電力電纜檢測(cè)中[2]。

布里淵傳感器在電力電纜監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用也較為廣泛，其優(yōu)點(diǎn)在于遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)，空間分辨率較高。隨著時(shí)代的發(fā)展，人們不斷對(duì)該傳感進(jìn)行改進(jìn)，當(dāng)前其空間分辨率已經(jīng)精準(zhǔn)到厘米，精準(zhǔn)度較高，而且該傳感器能同時(shí)對(duì)溫度和應(yīng)力兩項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)控，雖然其精準(zhǔn)度較高但由于該項(xiàng)技術(shù)還不夠成熟成本較高，因此還未普及，當(dāng)前人們多用布里淵傳感器監(jiān)測(cè)海底光纜。像當(dāng)前人們多借用OTDR技術(shù)對(duì)海底電力電纜進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)于海底電纜來講多會(huì)受到人為因素的破壞，如捕魚或船舶拋錨都會(huì)對(duì)海底電纜產(chǎn)生影響，航道和海峽地區(qū)尤其是海上交通要道，其海底電纜經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)故障，多數(shù)情況下人們難以確定海底電纜故障的準(zhǔn)確位置，加大維修人員的工作難度和工作量，同時(shí)也會(huì)加重經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，運(yùn)用布里淵傳感器對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)定位，便于后續(xù)維修工作順利進(jìn)行，有效提高工作效率和工作質(zhì)量。在布里淵傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上人們?cè)O(shè)計(jì)了布里淵光時(shí)域分析儀，在保證其精準(zhǔn)定位的前提下擴(kuò)大了其傳播距離，當(dāng)前其傳感距離高達(dá)100km，空間定位也有了很大的提高。

拉曼傳感器也是較為常見的電力電纜監(jiān)測(cè)裝置，該傳感器最大的優(yōu)點(diǎn)便是全方位監(jiān)測(cè)，人們借助該傳感技術(shù)能對(duì)整個(gè)電力電纜系統(tǒng)進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)，其分辨率較高，近年來受人們歡迎[3]。當(dāng)前已被廣泛的應(yīng)用于高壓、地下及海底電纜監(jiān)測(cè)中，但在實(shí)際使用時(shí)受制距離無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)，眾所周知我國國土遼闊，偏遠(yuǎn)地區(qū)電纜分布范圍較廣且布局較為復(fù)雜，由于缺乏嚴(yán)格的管控機(jī)構(gòu)人們忽視了電纜的監(jiān)測(cè)，但某電力企業(yè)在對(duì)偏遠(yuǎn)地域進(jìn)行電纜監(jiān)測(cè)時(shí)，

選用拉曼傳感器進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)控，殊不知其該傳感技術(shù)其最遠(yuǎn)監(jiān)控距離僅為6km，以至于監(jiān)控不到位，電纜起火，由于距離較遠(yuǎn)，補(bǔ)救無法及時(shí)到位，造成大范圍電纜損毀，不僅影響人們正常的工作和生活，同時(shí)也造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，根據(jù)實(shí)際情況選擇最佳的傳感設(shè)備，以便最大程度的發(fā)揮其價(jià)值，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，有效節(jié)省人力、物力和財(cái)力，推動(dòng)社會(huì)良性運(yùn)轉(zhuǎn)。

三.結(jié)語

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，分布式光纖傳感技術(shù)在近幾年有了很大的改進(jìn)，并廣泛的應(yīng)用于電力電纜監(jiān)測(cè)中，加大對(duì)傳感技術(shù)的研究，根據(jù)電力電纜監(jiān)測(cè)的實(shí)際需求，選擇經(jīng)濟(jì)適用的傳感技術(shù)，以便最大程度的發(fā)揮傳感技術(shù)的價(jià)值，優(yōu)化電力電纜監(jiān)測(cè)工作，提高監(jiān)測(cè)水平，進(jìn)而推動(dòng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧紀(jì)倫， 翁志輝， 金智群. 基于分布式光纖傳感技術(shù)的電纜隧道安全狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]. 自動(dòng)化與信息工程， 2015， 36（5）：24-28.

[2]段紹輝， 田杰， 周正仙，等. 分布式光纖傳感技術(shù)在電力電纜監(jiān)測(cè)的應(yīng)用[J]. 激光雜志， 2014（3）：47-48.

[3]顧勝堅(jiān)， 江友華. 基于分布式光纖的電力電纜健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)與可視化技術(shù)研究[J]. 儀表技術(shù)， 2017（1）：1-4.