分布式光纤测温技术在上海高压电缆中的应用

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1、2016年第3期上海电力43分布式光纤测温技术在上海高压电缆中的应用严其强(国网上海市电力公司检修公司，上海200063)摘要：鉴于高压电缆在电力系统中的重要位置，介绍了分布式光纤测温技术在上海电缆中的应用。以拉曼散射原理及载流量的计算为基础，在电缆运行过程中增加动态时间变量，建立电缆电流量、电缆外护套表面温度、电缆环境温度与电缆自身散热之间动态的对应关系，推算电缆导体温度，这样动态测量的方式相较于以前只测量电缆外护套温度与稳态载流量下的温度关系，能更有效评估电缆的安全状况，为负荷的科学调度提供科学依据。最后介

2、绍了分布式光纤测温系统在上海闸蕴2268电缆线路中的实际使用。关键词：高压电缆；分布式光纤测温技术；拉曼散射；电缆温度；载流量计算中图分类号：TM862文献标志码：B因此可以确定此散射光信号产生点距离激光脉冲O引言入射点的距离￡表达式为：随着上海城市化率的大幅提升，电缆大量增L=cXt／2(1)加，已成为城市的大动脉，而从事电缆运行的人员通过这种方法可以在整根连续的光纤上以距有限。为了提高工作效率，在线监测系统早已在离的连续函数形式得到光纤中各点的温度数据，电缆运行过程中起到了举足轻重的作用。温度是如图1所示。

3、导致电缆绝缘损坏的重要因素，因此分布式光纤测温技术应运而生。与传统的只能测量局部位置的热电偶测温技术相比，分布式光纤测温技术可以利用光纤作为可延伸的传感介质来实现连续地实时监测线路的表面温度和测算稳态载流量，及时发现局部过热位置，同时可检测和分析运行过程中的绝缘状态。另外，分布式光纤测温技术具有抗电磁干扰，防爆、防雷、防腐蚀，测量精度高、图1光时域反射理论不意图距离远，系统简单等优点。现在正大面积地运用1．2后向拉曼散射效应到上海电缆在线监测系统中。激光脉冲耦合进光纤，在光纤中传播并且与光纤分子相互作用，除了与

4、泵浦激光频率一致的1分布式光纤测温原理——光学基础瑞利散射和光纤端的菲涅尔反射外，还有受光纤分布式光纤测温技术主要基于光时域反射原分子振动频率调制的拉曼散射光谱、布里渊散射理(OTDR)和后向拉曼散射效应分别实现温度点光谱，它们都是非弹性散射。由于拉曼散射是光定位和温度检测的。纤分子本身热振动和光子相互作用，其中部分光1．1光时域反射原理能转换成为热能而部分热又转换成为光能，在这光时域反射技术(OTDR)最初用于评价光学个能量转换过程中就将有新的波长的光出现。其通信系统中光纤、光连接器等的性能，是用于检验中拉曼

5、散射是由于光纤分子的热振动，光纤受外光纤损耗特性、光纤故障的有效手段，同时也是分部温度的调制使光纤中的反斯托克斯光强发生变布式光纤传感器的基础。光源发射出一系列的激化，则可获得温度变化的信息，实现对沿光纤温度光脉冲进入光纤后，在光纤中产生背向散射。通场的分布式测量。过获得背向散射光信号与发射光脉冲信号的时间根据图2可知，激光脉冲与光纤分子作用产差t，并且光信号在光纤中传播的速度c是常数，生拉曼散射光可分成两部分：斯托克斯光和反斯2016年第3期上海电力45结构尺寸、绝缘材料性能和敷设环境。统，面对不同参数，不同

6、地点的电缆线路必须做相但对于已经投入运行的电缆、电缆结构和其应的修改，应此专门设计一个配置模块来完成这他电缆的相位和空间关系，负荷的电压和频率等些参数转换或对应工作。图5是整个系统框图。均已确定，电缆的总发热量仅和导体温度相关。目前，可以根据测温系统提供的电缆表面温度数值，加上电缆的散热系数和周围的敷设环境条件，建立护套表面温度与电缆线芯温度或载流量之间的对应关系，对电缆的线芯温度进行反演计算，并与其允许温度进行比较，同时计算出电缆线路的实际负载率，及早发现电缆早期隐患，实现电缆本芯温度的非接触在线线诊断，全面

7、提升电网的运行水平图5系统模块图3系统构建3．2．1服务器端服务器端作为后台系统，需要完成大量的数3．1硬件构成据操作工作，服务端数据流向框图如图6所示。系统需要对三个参量做动态测量，分别为电缆电流、电缆外护套温度、电缆所处环境温度。其中，电缆电流由电缆负荷监测设备测得，通过RS．485与服务器通信；电缆外护套温度及环境温度由分布式光纤测温系统(DTS)测得，通过网口与服务器通信。整个系统硬件设备构成如图4所不n图6匣务端数据流向框图在服务器端需要完成的工作具体如下。1)服务端与设备通信：从在线监控设备解析电缆

8、负荷监测装置DTS分布式光纤测温装置出实时数据是服务器端的首要任务，这一块的任图4系统硬件构成图务是通过按照设定的传输协议对在线监控设备上3．2软件构成传的数据包解析。本电缆载流量在线监测软件采用C／S体系2)数据库结构设计：为了合理的保存数据，结构设计，主体由两部分组成，即客户应用程序和以及为后面应用方便的调用数据，需要对数据库数据库服务器程序。两者可分别称为前台程序与库表结构详细设