基于BOTDA的电力特种光缆应力应变研究

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1、2012年第3期总第17l期光通信研究STUDY0NOP丁JCALCOMMUNICATl0NSZ012．06(Sum，No．171)光纤光或技术与应用基于BOTDA的电力特种光缆应力应变研究滕玲1。赵凌2．赵宏波1，王鹏‘，卢利峰1(1．中国电力科学研究院，北京100192；2．云南电网通信分公司，云南昆明650217)摘要：为解斑光缆机械特性益潮盲区．防止因机械性能劣化而产生的故障隐患．对光缆中光纤余长理论和BoTDA(布里渊光时域分析仪)、()TDR(光时域反射仪)监测原理进行研究。采用B()TDA

2、监测技术，对光缆中光纤的应变进行了监测实验。结合理论分析，得出光纤应变随光缆的应力应变及机械特性变化的关系，能够对光缆机械性能劣化起到预警作用，防惠于未然。关键词：布里渊光时域分析仪；光时域反射仪；应力应变；光缆；监测中囝分类号：TN256文献标志码：A文章编号：l005—8788(zol2103一0039一03StudyonStressandstrainofBOTDA·basedelectricpowerspecialopticalcablesTengLIngl，zhaoLing，zh姗H蛆gb01，

3、wa明Pe鸣1，LnLlfe哩1(1．ChiIlaElectricPowerResearchInstitute，Be砧inRl0019Z，China；2．YunnanElectricPowerCommunicationCorporation，Kunming650217，China)AhCnct：Inordertoeliminateblindspotsinopticalcable￡rLechanjcalpmpeftytnonitoringandpreventhiddenfailuresduetomecha

4、nical昨rfornlancedegradation．westudythetheoryoff

5、berexcess1engthinopticai∞blesandthemDnltoringprinciplesofB(JTDAand0TDR．UsingtheBoTDAmonitoringtechnology，weconductmonitoringexperimentsforthefjberstraininthecabIe3．Incombinationwiththeoreticalanalysi8，weobt

6、ainthereIatbnshipof“berstrainchangeswithchecablestress，strainandmechanjcalproperties，whichcanactasaprewarnlngforthepotentialmechanicalpropertydetefiorationofoptjcalca‘bles．Key耶rds：BOTDA；0T腿；stresrstrain；opticalfib盯cablefmonitoriⅡg0引言电力特种光缆线路无故障运行以及线路故障的有

7、效预警。对于提高电力系统通信的安全可靠性非常重要。目前电力行业还普遍缺乏对于电力特种光缆的综合监测手段，只能监测光纤传输性能的变化，对其机械性能则无法监测，在特种光缆机械性能的监测上存在盲区，而光缆中断影响传输性能主要是由于机械性能劣化造成的。本文通过研究光缆应力应变与光纤余长理论，结合实验测试分析得知BOTDA(布里渊光时域分析仪)能够有效监测光纤的应力应变情况。从而反映出受外力影响的电力特种光缆是否仍满足运行要求，及是否存在安全隐患。1理论分析通常，松套结构的光缆在制造过程中会留有一定的光纤余长Ⅱ。

8、2]，当光缆受外力作用产生应变发生伸长时．光缆内的光纤便会随着移动，光纤移动过程中消耗光纤余长直到光纤受力。光缆中光纤的此种分布状态，在一定的光缆应变范围内，起到了非常好的保护作用。光纤一旦受力就会产生应变，此应变可以通过BOTDA监测得到。而光缆在受外力作用时，其传输性能的变化可通过0TDR(光时域反射仪)测得。BOTDA的测试原理¨。1是利用光纤应力(或温度)的变化与光纤中背向布里渊散射光频率漂移鼍的线性关系，通过测量光纤中的背向布里渊散射光的频率漂移量，得到光纤沿线全程的应变(或温度)分布信息。0

9、TDR的测试原理是利用光在光纤中传输时的瑞利散射，瑞利散射光的强弱反映了入射光传输到光纤上各散射点时剩余的光功率的大小，也就反映了入射光传输到光纤上各散射点时已产生的损耗。因此通过测量光纤中的瑞利散射光功率可以得到光纤传输性能的变化。本文通过对BOTDA和0TDR测试结果的综合分析，得出BOTDA监测光纤应变的重要性，通过监测光纤的应变来反映光缆机械性能的变化情况。2基于BOTDA的电力特种光缆性能监测方案根据实际线路运行经验得知，光缆在受