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分布式光纤传感技术在电力传输安全检测的应用

传感器、网络、通信等一系列新型技术是智能电网的重要组成部分。智能电网需要建立从发电、输电网到配网的电网实时监控系统, 从根本上解决提前预测, 检查整修以及修复电力系统安全运营等问题。

1 光纤传感技术应用在电力传输安全检测中的优势

在电力传输过程中, 经常会发生一些故障, 如传输电缆老化或者电缆过热引起的燃烧等。因此, 电力传输过程中经常运用检测传感器测量电缆温度。而电网测温系统采用热敏电阻、温感电缆、红外监测和分布式光纤等技术来完成温度的测量, 使得工作人员了解电缆燃烧问题产生的原因, 提高了解决故障的效率。在以往的电缆温度监测工作中, 感温电缆测量技术只能对电缆高温的地方进行报警, 此项技术保温温度范围较大, 无法明确电缆的实际温度, 因此时常出现检测误差。红外线测温仪技术可准确得知电缆实际温度, 并且还可进行在线实时观测, 但是, 由于建立红外测温系统的成本较高, 且实际测量范围较小, 不适合大规模的应用在电网监测中。热敏电阻测温技术可获取电缆温度的数值, 其缺点是易出现故障, 具体铺设十分困难, 而且增加了后期保养费用。分布式光纤传感技术应用在电网中, 可快速的传递信息, 能测量电网环境的运行信息, 且此项技术建设成本较低, 在一定范围内使用一根光纤进行温度监控即可, 可提供连续和长距离的检测温度数据, 温度获取数值的准确程度较高, 完全可进行远程监控管理。利用光纤传感器的特点, 可快速了解不同温度区域所在的物理位置, 并且利用显著的曲线图来显示电缆沿线的温度值, 非常适用于电网监控建设。

2 光纤传感技术应用原理

2.1 基本原理

目前, 在电力传输检测工作中, 运用了光纤传感技术, 将光波作为信息的载体, 光纤的主要任务是信息传输, 但是在实际工作中可实时获得外界的信息, 在很大程度上提高了传输信息的工作效率和准确程度。光纤传感技术由光源、光导纤维、感光元件、调制元件以及信号处理元件等组成。在检测工作中, 光源的工作是将光线运用光纤进行传输, 输送到光感元件上获取相关信息, 由调制元件处理参数信息等, 最后由处理器获取电网运行数据和参数。

2.2 光纤传感器的类别

在现阶段电网检测系统建设过程中, 确保检测准确性的核心元件是光纤传感器。工作人员可按照光纤传感器的功能进行选择, 按照光波参数和测量对象进行分类。从功能角度进行分类, 光纤传感器可分为功能类型、非功能类型以及拾光类型传感器。其中, 功能型传感器中感光元件的光纤, 在传输光波的过程中会进行调制工作, 将信息传输到调制元件后, 光波会进行调解工作, 从而获得温度准确测量数值。非功能型传感器是运用非光纤敏感元件监督电力传输过程, 其中, 光纤的工作是信息传输。拾光型光纤传感器大多是将光纤作为检测探头, 接收由被测对象辐射的光或被其反射、散射的光, 获得电缆温度等相应信息。根据调查研究发现所调制的光波参数不同, 在目前电缆检测中使用的光纤传感器有相位调制光纤传感器、强度调制光纤传感器以及频率调制光纤传感器等。按照测量对象进行区分, 在实际检测中光纤传感器可分为光纤电流传感器、光纤浓度传感器以及光纤温度传感器等。

2.3 光纤测温的工作原理

光纤传感系统主要是为了测量电缆的实际温度, 运用拉曼散热原理进行测量工作。在实际安装过程中, 工作人员大多会将测温光纤放置在电缆表面进行施工, 传感器可根据外部温度的变化和电缆本身温度变化程度通过对比差异值获得电缆实际温度。并且以此项数据计算电网运行过程中电流是否符合电缆表面温度之间的关系。拉曼散射原理是阳光的射入光线和介质发生碰撞时会吸取或者放出光子, 这期间短波会伴随着电缆温度的变化而改变, 光纤传感技术运用了光波强度这一特性进行测量, 从而找出电缆存在的问题。

3 光纤传感技术在电力传输安全检测过程中的运用

3.1 电力设备的安全检测问题

以往的电力设备在管理方面大多采用视频监控设备, 定期组织维护人员进行检查整改, 以提高管理检测的质量, 最大程度上避免电力在传输的过程出现问题。但实际摄影监控系统往往存在一定的监控盲区, 无法全面监控电网运行过程中产生的问题。在实际监控中加入光纤传感器能很好地解决这一问题, 光纤传感器可作用于电力设备周围的压力和振动来完成监督工作, 并且运用计算机系统分析获得的监控数据, 以此得出结论来确定电力传输过程中是否存在问题。大部分光纤传感器应用在值班人员较少, 且维护工作较困难的区域, 以提高检测工作的准确程度和智能程度, 提高维修人员处理故障的效率。

3.2 输电线路的安全检测

输电线路是电力传输中较为重要的工作环节, 输电线路的完整程度直接影响到整体电网的运行速度, 在实际运输过程中, 外界因素的影响使得运输线路中断, 无法进行传输工作, 进一步造成输电系统大面积停电等情况, 严重影响了人们的正常生活。目前影响输电过程安全的因素包括不法分子为了自身利益盗窃线路、工程施工、雷雨电击等。电网管理企业大多采用全程监督管理手段, 遇到问题及时进行修复工作, 但是这种监管手段缺少预防措施。在当前电网建设中, 运用光纤传感技术可完全掌控输电线路运行情况, 可避免突发故障影响到居民用电, 提高了修复工作的效率。光纤传感器监控在一定程度上避免了远程监控带来维修时间过长的问题。光纤传感器大多伴随输电线路进行铺设, 传感器能检测到输电线路上可能出现的意外因素, 对于扰动位置进行提前判断和预警, 方便维修人员及时发现问题和整改问题, 提高了维修人员工作效率和监管力度。

3.3 设备温度监测

在实际工作中, 输电网络管理经常出现电缆和变压器温度过高的故障。电缆等高压设备运行环境大多是磁场强烈或电厂强烈的地方, 以往的温感电阻传感器无法在强电厂或强磁场的环境下使用, 因此很难监测电缆运行温度。而光纤传感器在使用过程中不受强电厂和强磁场的干扰, 可实现分段位式监测, 并且可实现电缆信息的实时监测和信息传输等功能, 提高了电缆监控的质量。光纤传感器可应用于地下电缆、配电装置以及发电厂的检测系统, 扩大了管理工作的监控范围。

4 结论

光纤传感技术广泛应用于当前的电力传输系统检测中, 光线传感技术可避免强力电磁干扰和温度的影响, 可借助网络实现监控数据的传输分析, 提高了维护人员的管理效率, 在未来电网建设中具有较强的应用优点。分布式光纤传感技术可运用一根光缆进行温度检测和信号传输工作, 运用光纤拉曼散射效应实现对温度的检测。本文主要讲述了光纤传感器在电缆测温中的使用原理和应用, 光纤传感器具有较高的可靠性和稳定性, 可实时检测电缆温度的变化, 对电缆温度过热作出预警, 方便技术人员及时发现故障, 并及时处理, 避免了灾害的发生, 对电力系统的正常运行具有重大意义。

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