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    分布式光纖電力電纜振動監測

    電力電纜是電力傳輸的重要載體。但是人為因素(如∶施工挖破皮、被割破皮等)和自然災害(如∶滑坡、塌方、地基沉降、腐蝕、老鼠破壞等)會造成電纜線路故障,影響電力電網建設效能的發揮。因此,應用科學手段實現對電力電纜的電纜的故障進行檢測和定位、及時提醒線路維護人員提前采取預防措施顯得?十分的緊迫和必要。?本文研究基于分布式光纖振動傳感原理為核心的智能監測技術,利用光纖傳感技術對電網中的電力電纜線路的故障進行全方位實時智能監測和定位。該智能監測系統可實現對電力電纜線路的故障進行檢測和定位,確保電網安全、高效運行;綜合分析處理各傳感器信息,并且在出現異常情況時,通過控制相應的聯動設備采取一定的措施來保障電網正常運行。

    分布式光纖振動傳感技術原理

    分布式光纖振動傳感技術是利用OTDR光時域反射計的干涉機理測試外界繞那擾動,外界擾動作用在光纜上面或附近產生的壓力(振動)導致光纖中瑞利散射光三相位發生變化,由于干涉作用,光相位變化將引起光強度的變化時,通過實時監測不同時刻后向瑞利散射信號的干涉效應可定位振動信號的位置,并通過建立光纜線路環境特征參數數據模型和告警監測閾值模型,降低監測告警的虛警率。?分布式光纖振動傳感系統采用普通通信光纜中的一根空閑纖芯作傳感單元,進行分布式光纖傳感器多點振動測量。其基本原理是當外界的振動作用于通信光纜時,引起光纜中纖芯發生形變,使纖芯長度和折射率發生變化,導致光纜中光的相位發生變化。當光在光纜中傳輸時,由于光子與纖芯晶格發生作用,不斷向后傳輸瑞利散射光。當外界有振動發生時,背向瑞利散射光的相位隨之發生變化,這些攜帶外界振動信息的信號光,返回系統主機后,經光學系統處理,將微弱的相位變化轉換為光強變化,再經光電轉換和信號處理后,進入計算機進行數據分析。系統根據分析的結果,判斷入侵事件的發生,并確認入侵地點。

     

     

    系統通過分布式光纖振動傳感系統監測來自于高壓電纜上方的振動信號,通過振動信號來分析判斷故障點的位置。當高壓電纜放電試驗系統對高壓電纜發出高壓脈沖信號時,同時會向分布式光纖振動傳感系統發出一個上升沿或下降沿信號,以作標記信號。分布式光纖振動傳感系統根據高壓電纜放電試驗主機給的脈沖同步信號進行振動信號的采集,實時監測高壓電纜的振動情況,并將監測到振動信號保存到數據庫中。高壓電纜放電試驗系統放電結束后,由綜合平臺對分布式光纖振動傳感系統采集到的振動信號進行分析,并結合高壓電纜放電試驗系統放電脈沖情況,綜合分析對故障點進行定位,并在軟件界面是顯示整段監測光纜的波形圖、故障點位置。系統數據庫中保存測量的振動信號和放電信號的歷史數據,并繪制成報表,由用戶選擇查看。

    綜合平臺款件 數據庫服務器
    報動波形
    高壓電纜放電分布式光纖振試驗主機
    動傳感主機
    振動傳感光埋故障點
    心動地貌∶雙電高壓電脈測基于分布式光纖振動傳感技術的電纜故障定位系統結構示意圖
    該系統以高壓電纜故障時所產生的震動為監測對象,可實現以下功能∶
    (1)實時監測電纜走廊路面施工振動位置的振動量,并根據實時監測值顯示報警狀態。實時監測高壓電纜故障點所產生的震動情況,可對故障點進行定位,定位誤差不大于±25 m;
    (2)檢測到電纜故障時,在界面上顯示告警提示;
    (3)軟件界面可顯示電纜的震動波形圖;
    (4)能與高壓電纜放電試驗系統通訊,接收該系統發來的上升沿或下降沿信號;
    (5)各監測值的歷史數據記錄展示。

    試驗結果
    為了驗證系統是否能探測到電纜的故障信號并準確定位故障信號的位置,搭建了一個測試系統。測試驗證系統選取110 kV電纜300 m,在電纜上100m、200m和300m位置分別模擬放電信號。用該系統來探測電纜的放電信號及其位置。
    系統在電纜上100m處探測到的振動信號。從上圖分析得出系統能準確探測到電纜故障放電時產生的振動信號,并能準確定位故障信號發生的位置。

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