基于分布式光纤测温的电力电缆温度监测系统

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。基于分布式光纤测温的电力电缆温度监测系统　　摘要：随着地下电缆在供电系统中应用和逐渐推广，实现地下电缆的安全、稳定和经济运行对确保供电系统的安全性、稳定性、经济性等意义重大。在电缆输电过程中电缆温度变化对其运行状态影响很大，因此提出了基于分布式光纤测温的电力电缆温度监测系统，本文着重介绍了该系统的工作原理及软硬件组成。　　关键词：地下电缆；分布式光纤测温系统；拉曼散射；光时域反射　　DOI

2、：//　　0引言为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　随着我国城市化建设不断发展，城市中电缆逐渐由架空铺设转变为地下铺设，地下电缆规模快速扩展，伴随着地下电缆的安全性以及可靠性等问题日益明显，因此亟待一种有效的电缆安全监测方法。研究表明，电

3、缆温度与电缆运行状态间存在着密切的关系，当电缆运行负荷变化时，则电缆温度也会随之发生相同趋势的变化[1]。如果电缆在运行过程中某处温度迅速升高，则说明运行负荷过大或电缆此处存在问题；当电缆长时间处于允许的极限温度时，则会导致电缆老化，发生故障。反之为了避免电缆温度过高，采取使电缆长时间处于低负荷运行，则使电缆不能被充分利用。为了保证电缆在运行过程中既可安全运行，又可充分利用，所以需要对电缆进行实时温度监测，便于及时掌握和预测电缆的运行状态[2]。　　在实际工程中，电缆线芯温度是很难被直接测量，因此只能通过间接的方法来获取线芯温度，分布式光纤测温系统是将测温光纤与电

4、缆紧密贴合，对电缆进行实时温度监测，通过测温光纤测量电缆表皮温度，进而推算线芯温度。测温光纤具有能连续获取电缆整条线路上温度信息的优势，同时具有抗电磁干扰性强、维护成本低、对温度变化敏感等优点。因此近年来分布式光纤测温技术逐渐被应用到地下电缆的温度监测。　　1分布式光纤测温原理　　分布式光纤测温系统是利用光纤的拉曼散射温度效应来实现电缆温度的测量，温度点定位通过光纤的光时域反射原理来实现。　　拉曼散射温度效应为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教

5、育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　当激光发射器产生的光在光纤中传输时，光脉冲与光纤中的分子相互作用而发生散射，发生的散射光包含多种类型。其中拉曼散射是由于光纤中分子的热振动与光脉冲相互作用发生能量交换而产生的，因此拉曼散射光的强度与温度有关，对温度变化敏感，利用拉曼散射中的斯托克斯光和反斯托克斯光可以推算出光纤所处外部温度。当测温光纤所处外部环境温度为时，在测温光纤处的斯托克斯散射光功率为，

6、反斯托克斯散射光功率可表示为，将和进行作比，可得到关于温度的函数，进一步推导计算即可得出光纤上距离为处的温度值。　　式中，为普朗克常数，为波尔兹曼常数。由公式可知，反斯托克斯散射光被斯托克斯散射光解调，可推导出光纤上距离为处的温度的函数，通过该函数即可计算出光纤沿线的温度值。　　光时域反射原理　　光在光纤中传输，光纤中各点会产生后向散射光，公式是光纤中散射点位置与时间的函数关系。其原理示意图如图1所示。　　式中，是真空中光的传输速度，是光进入光纤时开始计时，到接受到返回的散射光的时间。实际中光在玻璃中的传输速度比真空中慢，�楣庀说恼凵渎剩�由生产厂商具体标明。　　

7、2分布式光纤测温系统组成　　基于分布式光纤测温的电力电缆温度监测系统主要由如下三部分组成。　　测温主机。测温主机是安装于监控室内，主要是由激光发射器、滤波器、光电转换模块、信号采集及处理单元等构成，其主要功能为实时采集、处理并传输电缆运行温度信息。为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教

8、师进修学校