Page 44 - 电力与能源2022年第四期

3 2 4 曾繁祎, 等: 基于光纤传感技术的输电线路在线监测技术

假如光栅传感器受到了温度和应变的影响, 感技术可以全方位地监测整个电力电缆系统, 分
会因为热效应、 应变效应和弹光效应使得n eff 与 Λ 辨率相对较高。目前拉曼传感器已经被广泛用于
产生差异化变化。与此同时, 反射波长也会产生 地下、 高压和海底电缆监测中, 可是在实际使用过
变化。因此, 测量出光栅传感器反射波长就能够 程中会受到距离的束缚, 无法进行远距离监测。
测算出应变与温度的数值。除此之外, 光栅传感 根据实际情况, 选择最优化的传感设备, 便于最大
器具有占地小、 质量轻、 耐腐蚀、 抗干扰能力强以 化地发挥传感设备的价值, 实现精准化监测, 有效
及易组网等优势, 对应变、 温度等电网参数监测的 地节约物力、 人力与财力。

使用比较广泛。 从整体上看, 伴随着科技的发展, 分布式光纤
传感技术获得了极大的改善, 并且广泛地应用在
3 基于光纤传感技术的输电线路在线监
通电线路的监测中。按照通电线路实际需求, 选
测技术
择合理化的传感技术, 便于最大化地发挥传感技
3.1 分布式光纤传感技术 术价值, 不断地优化电缆监测工作, 提升监测的水
当前分布式光纤传感技术主要依托相干光传 平, 推动电力系统的稳定运转。分布式光纤传感
感接收和处理的模式, 从而获取较高的灵敏度以 装置光路架构如图 1 所示。
及更长的测量距离。分布式光纤传感技术采用相
干检测获取传感光学信号参量, 这些参量包含了
波长、 强度、 偏振态、 频率、 相位等。分布式光纤传
感技术的原理为背向散射原理, 以此测量光纤衰
减系数。通过向光纤中发送光脉冲, 与此同时在
同步时钟影响下通过探测光脉冲背向瑞利散射信
号功率变化判定光纤沿线的弯曲、 连接头、 熔接点 图 1 分布式光纤传感装置光路架构
以及断裂处等事件, 并且记录探测光信号往返的 尽管分布式光纤传感技术有维护简单、 监测
时间, 最终识别与定位光纤沿线的各个故障点。 范围大和抗干扰能力强等方面的优势, 可是可监
输电线路监测中, 布里渊传感器的使用比较 测物理量相对有限, 同时多参量交叉耦合, 故障检
广泛, 其优势在于远距离监测, 有着较高的空间分 测准 确 率 有 待 提 升, 但 依 然 有 较 大 的 潜 力 可 供
辨率。随着传感装置的不断改进, 目前空间分辨 挖掘。
率已经提升到了厘米级, 精确度相对较高, 并且该 结合人工智能技术、 多元数据融合技术, 拓展
传感器可以同时监控应力与温度。尽管精准度相 光传感信号特征库, 能够提高监测的准确性与全
对较高, 可是因为这项技术成本较高, 技术也不够 面性。
成熟, 普及度较低。 ( 1 ) 多维数据融合技术。输电线路关联数据
目前, 人们更多是将布里渊传感器用于海底 包含了接入数据和现有数据两种类型。接入数据
光缆的监测。在输电线路的监测中主要使用光时 包含了各种形式的分布式光纤传感数据、 人工巡
域反射仪( OTDR ) 技术, 因为海底电缆容易受到 检数据以及在线监测数据。现有数据则包含了地
捕鱼船、 船舶抛锚等的影响, 电缆经常会产生故 理信息、 生产管理系统、 运行经验、 能量管理系统、
障, 通常情况下很难确定故障的精确位置。采用 历史故障信息等相关数据, 两种数据的获取途径
布里渊传感器可以实现对故障地区的精确定位, 多种多样, 因此需要开发多维度数据接口程序, 构
有助于后续工作的开展, 极大提升了工作质量与 建通信规约, 以此无缝接入多维度数据, 构建输电
工作效率。基于布里渊传感器技术设计而成的布 线路的多源异构数据库。
里渊光时域分析仪, 在确保其精确定位的基础上 ( 2 ) 人工智能算法修正技术。人工神经网络
拓展了传播距离, 传播距离能够达到 100km , 空 的构建, 使用分布式光纤传感系统进行数据监控,

间定位也获得了极大的提升。 能够实现网络结构的不断更新, 修正故障类型判
拉曼传感器也是应用较为广泛的电力电缆监 定算法以及定位算法等。比如, 在振动监测的时
测装置, 优势在于可以实现全面的监测, 利用该传 候, 需要调解采集的振动信号, 然后利用小波变换