基于光纖測溫和局放檢測的電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)研究

李德玖 季紹煌 張文凱 席鵬程

1.摘要

隨著我國城網(wǎng)改造電纜入地，高壓電纜的使用量急劇增加，電力電纜逐漸取代了城市內(nèi)部原有的桿塔供電方式，由于電力電纜通常是通過直理、拉管或管道等形式進行地下鋪設(shè)，較難直觀地巡視檢查其地下運行部分的具體情況;為確保高幾電纜的安全運行并提高電纜的利用效率，采用電力電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)對電纜的溫度、局部放電等進行監(jiān)控是非常必要的。本文對電力電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)中的分布式光纖測溫系統(tǒng)與局部放電監(jiān)測系統(tǒng)進行研究，研究表明，通過電力電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)測得的光纖溫度、局放電量，可計算電纜載流量、應(yīng)急負荷持續(xù)時間、電纜局放類型、定位等，能有效保障電力電纜安全運行。

2.引言

對電力電纜進行在線監(jiān)測，首先保證在電纜的正常運行狀態(tài)下，通過先進的監(jiān)測技術(shù)，對電力電纜的自身狀態(tài)進行連續(xù)檢測或隨機檢測;同時，對電力電纜出現(xiàn)了絕緣等問題的位置進行精確定位，以便在第一時間就可發(fā)現(xiàn)電纜出現(xiàn)的各類問題，并對絕緣出現(xiàn)的老化、破壞等情況進行鑒定，及早并及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，以便采取有效措施，避免造成更大事故和損失，保障整個供電系統(tǒng)運行的安全，提高國民經(jīng)濟效益。

3. 分布式光纖測溫

拉曼散射原理：入射光在進入光纖中傳播時，受到光纖本體材料分布不均與、結(jié)構(gòu)分布不規(guī)整等影響，傳播方向具有很大隨機性，出現(xiàn)光的散射現(xiàn)象，而分布式光纖傳感器，正是在此現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，通過感應(yīng)技術(shù)，實現(xiàn)溫度信號的精準反饋。分布式光纖溫度傳感器的工作原理主要有以下三種：

（1）利用拉曼散射原理進行感應(yīng)的分布式光纖傳感器;

（2）利用背向瑞利散射原理進行感應(yīng)的分布式光纖傳感器;

（3）利用布里淵散射原理進行感應(yīng)的分布式光纖傳感器。

4. 局部放電產(chǎn)生原因以及監(jiān)測方法

在電力電纜的正常運行中，有很多種原因會造成局部放電現(xiàn)象，對各類原因進行深入分析后得出，出現(xiàn)局放現(xiàn)象的根本原因是因為絕緣體局部區(qū)域的電場強度達到擊穿場強，導(dǎo)致電場不均勻、電介質(zhì)不均勻、產(chǎn)生氣泡和雜質(zhì)等。

利用電力電纜在運行時產(chǎn)生的宏觀物理效應(yīng)，如光學(xué)效應(yīng)、壓力波、放電效應(yīng)、化學(xué)生成物、熱效應(yīng)等，遵循各自標(biāo)準，以特定的方式對上述信號進行監(jiān)測，達到對局部放電的有效反映。

5.結(jié)論

隨著我國近年來城市布局的合理推進，電力電纜逐漸取代了城市內(nèi)部原有的桿塔供電方式。但是，由于電力電纜通常是通過直埋、拉管或管道等形式進行地下敷設(shè)，較難直觀地巡視檢查其地下運行部分的具體情況;若電纜在運行中出現(xiàn)故障，則很難對其故障進行檢測和定位。對電力電纜進行在線監(jiān)測，首先保證在在電纜的正常運行狀態(tài)下，通過先進的監(jiān)測技術(shù)，對電力電纜的自身狀態(tài)進行連續(xù)檢測或隨機檢測，同時對電力電纜出現(xiàn)了絕緣等問題的位置，進行精確定位，以便在第一時間就可發(fā)現(xiàn)電纜出現(xiàn)的各類問題并對絕緣出現(xiàn)的老化、破壞等情況進行鑒定，及早并及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，以便采取有效措施，避免造成更大事故和損失，保障整個供電系統(tǒng)運行的安全，提高國民經(jīng)濟效益。

6.參考文獻

[1] 郭俊， 吳廣寧， 張血琴，等. 局部放電檢測技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展[J]. 電工技術(shù)學(xué)報， 2005（02）：29-35.

[2] 王國利， 郝艷捧， 李彥明. 電力變壓器局部放電檢測技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展[J]. 電工電能新技術(shù)， 2001， 20（2）：52-57.

[3] 王國利， 鄭毅， 郝艷捧，等. 用于變壓器局部放電檢測的超高頻傳感器的初步研究[J]. 中國電機工程學(xué)報， 2002（04）：154-160.

[4] 王建生， 邱毓昌， 吳向華，等. 用于GIS局部放電檢測的超高頻傳感器頻率響應(yīng)特性[J]. 中國電機工程學(xué)報， 2000， 20（008）：42-45.

2020年衢州學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（Q20X035）