基于botdr的分布式温度监测系统

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1、硕士学位论文基于BOTDR的分布式温度监测系统DISTRIBUTEDTEMPERATURESENSORSYSTEMBASEDONBOTDR关鹏哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：O437.2学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开硕士学位论文基于BOTDR的分布式温度监测系统硕士研究生：关鹏导师：董永康研究员申请学位：工程硕士学科：光学工程所在单位：航天学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O437.2U.D.C:535Dissertationfo

2、rtheMasterDegreeinEngineeringDISTRIBUTEDTEMPERATURESENSORSYSTEMBASEDONBOTDRCandidate：GuanPengSupervisor：Prof.DongYongkangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：OpticalEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2016Degree-Confe

3、rring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要近年来，随着社会经济的高速发展，居民和工业用电量也在节节攀升，稳定可靠的电能供应对整个经济的发展具有重要作用。变电站可以调整传输电压，分配电能以及控制电能流向等功能，在现代电力传输系统中其作为枢纽和关键节点其重要性与日俱增，可以说整个电网的安全可靠运转的关键点是变电站能否正常工作。而变电站中的电力设备大多处于露天环境，受恶劣天气及季节温差的长期影响，其设备连接处会出现接触不良，导致接触电阻变大，

4、在高压条件下发热增加引起温度剧增，从而引发火灾进而导致电网的部分瘫痪，影响工业及居民用电，给国民经济带来巨大的经济损失。因此对变电站内部各电器设备接头进行实时温度监控就显得格外重要。本文在分析现有变电站温度监测方法优劣点的基础上，结合分布式光纤传感技术的优点提出一种基于布里渊光时域反射技术的测温系统并对其性能做了理论和实验研究。具体内容如下：首先，自主设计了分布式光纤测温（DTS）系统，采用空间光耦合系统实现绝缘子段的电隔离，采用布里渊光时域反射计（BOTDR）采集信号，采用MATLAB编程处理和分析数据。其次，理论

5、分析了光在光纤中向前传播时发生的散射现象并论述了自发布里渊散射机理，研究了布里渊频移与温度/应变的线性关系。推导了空间光耦合系统的耦和效率，分析了耦合器间隙、横向位移、偏转角、光斑失配对耦合效率的影响。最后，搭建了基于布里渊光时域反射技术的分布式测温系统，分析平均次数、探测光脉宽、偏振态、准直器等关键因素对系统性能的影响。实验结果表明，结合空间耦合技术该系统能够实现空间分辨率为10m、测量距离为25km、温度测量精度为2℃的分布式温度监测。关键词：变电站；温度监测；布里渊光时域反射计；空间光耦合系统-I-哈尔滨工业大

6、学工程硕士学位论文AbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofsocialeconomicandtheincreasingelectricityconsumptionofresidentsandindustrial,thestableandreliablepowersupplyhasplayedanimportantroleintheoveralleconomicdevelopment.Substationisapowersysteminwhichanumberofd

7、evicesareassembledandusedtocutofforconnect,changeoradjustthevoltage,controltheflowoftheelectricalenergyetc.It’sthekeynodeofthemodernpowertransmissionsystem,thesubstationisakeyelementofguaranteeingthenormalworkingofelectricalnetwork.Thepowerequipmentinasubstatio

8、nworkedintheoutdoorenvironmentarenotonlyerodedbyrainandwind,butalsoenduredthebadconditionsduetothetemperaturevaryingwhenseasonchanges.Soitmayresultinimperfectcontactsofthede