分布式光纖傳感技術(shù)在電力傳輸安全檢測(cè)的應(yīng)用

在電力傳輸過程中, 經(jīng)常會(huì)發(fā)生一些故障, 如傳輸電纜老化或者電纜過熱引起的燃燒等。因此, 電力傳輸過程中經(jīng)常運(yùn)用檢測(cè)傳感器測(cè)量電纜溫度。而電網(wǎng)測(cè)溫系統(tǒng)采用熱敏電阻、溫感電纜、紅外監(jiān)測(cè)和分布式光纖等技術(shù)來完成溫度的測(cè)量, 使得工作人員了解電纜燃燒問題產(chǎn)生的原因, 提高了解決故障的效率。在以往的電纜溫度監(jiān)測(cè)工作中, 感溫電纜測(cè)量技術(shù)只能對(duì)電纜高溫的地方進(jìn)行報(bào)警, 此項(xiàng)技術(shù)保溫溫度范圍較大, 無法明確電纜的實(shí)際溫度, 因此時(shí)常出現(xiàn)檢測(cè)誤差。紅外線測(cè)溫儀技術(shù)可準(zhǔn)確得知電纜實(shí)際溫度, 并且還可進(jìn)行在線實(shí)時(shí)觀測(cè), 但是, 由于建立紅外測(cè)溫系統(tǒng)的成本較高, 且實(shí)際測(cè)量范圍較小, 不適合大規(guī)模的應(yīng)用在電網(wǎng)監(jiān)測(cè)中。熱敏電阻測(cè)溫技術(shù)可獲取電纜溫度的數(shù)值, 其缺點(diǎn)是易出現(xiàn)故障, 具體鋪設(shè)十分困難, 而且增加了后期保養(yǎng)費(fèi)用。分布式光纖傳感技術(shù)應(yīng)用在電網(wǎng)中, 可快速的傳遞信息, 能測(cè)量電網(wǎng)環(huán)境的運(yùn)行信息, 且此項(xiàng)技術(shù)建設(shè)成本較低, 在一定范圍內(nèi)使用一根光纖進(jìn)行溫度監(jiān)控即可, 可提供連續(xù)和長(zhǎng)距離的檢測(cè)溫度數(shù)據(jù), 溫度獲取數(shù)值的準(zhǔn)確程度較高, 完全可進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。利用光纖傳感器的特點(diǎn), 可快速了解不同溫度區(qū)域所在的物理位置, 并且利用顯著的曲線圖來顯示電纜沿線的溫度值, 非常適用于電網(wǎng)監(jiān)控建設(shè)。

目前, 在電力傳輸檢測(cè)工作中, 運(yùn)用了光纖傳感技術(shù), 將光波作為信息的載體, 光纖的主要任務(wù)是信息傳輸, 但是在實(shí)際工作中可實(shí)時(shí)獲得外界的信息, 在很大程度上提高了傳輸信息的工作效率和準(zhǔn)確程度。光纖傳感技術(shù)由光源、光導(dǎo)纖維、感光元件、調(diào)制元件以及信號(hào)處理元件等組成。在檢測(cè)工作中, 光源的工作是將光線運(yùn)用光纖進(jìn)行傳輸, 輸送到光感元件上獲取相關(guān)信息, 由調(diào)制元件處理參數(shù)信息等, 最后由處理器獲取電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和參數(shù)。

在現(xiàn)階段電網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)建設(shè)過程中, 確保檢測(cè)準(zhǔn)確性的核心元件是光纖傳感器。工作人員可按照光纖傳感器的功能進(jìn)行選擇, 按照光波參數(shù)和測(cè)量對(duì)象進(jìn)行分類。從功能角度進(jìn)行分類, 光纖傳感器可分為功能類型、非功能類型以及拾光類型傳感器。其中, 功能型傳感器中感光元件的光纖, 在傳輸光波的過程中會(huì)進(jìn)行調(diào)制工作, 將信息傳輸?shù)秸{(diào)制元件后, 光波會(huì)進(jìn)行調(diào)解工作, 從而獲得溫度準(zhǔn)確測(cè)量數(shù)值。非功能型傳感器是運(yùn)用非光纖敏感元件監(jiān)督電力傳輸過程, 其中, 光纖的工作是信息傳輸。拾光型光纖傳感器大多是將光纖作為檢測(cè)探頭, 接收由被測(cè)對(duì)象輻射的光或被其反射、散射的光, 獲得電纜溫度等相應(yīng)信息。根據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)所調(diào)制的光波參數(shù)不同, 在目前電纜檢測(cè)中使用的光纖傳感器有相位調(diào)制光纖傳感器、強(qiáng)度調(diào)制光纖傳感器以及頻率調(diào)制光纖傳感器等。按照測(cè)量對(duì)象進(jìn)行區(qū)分, 在實(shí)際檢測(cè)中光纖傳感器可分為光纖電流傳感器、光纖濃度傳感器以及光纖溫度傳感器等。

光纖傳感系統(tǒng)主要是為了測(cè)量電纜的實(shí)際溫度, 運(yùn)用拉曼散熱原理進(jìn)行測(cè)量工作。在實(shí)際安裝過程中, 工作人員大多會(huì)將測(cè)溫光纖放置在電纜表面進(jìn)行施工, 傳感器可根據(jù)外部溫度的變化和電纜本身溫度變化程度通過對(duì)比差異值獲得電纜實(shí)際溫度。并且以此項(xiàng)數(shù)據(jù)計(jì)算電網(wǎng)運(yùn)行過程中電流是否符合電纜表面溫度之間的關(guān)系。拉曼散射原理是陽(yáng)光的射入光線和介質(zhì)發(fā)生碰撞時(shí)會(huì)吸收或者放出光子, 這期間短波會(huì)伴隨著電纜溫度的變化而改變, 光纖傳感技術(shù)運(yùn)用了光波強(qiáng)度這一特性進(jìn)行測(cè)量, 從而找出電纜存在的問題。

以往的電力設(shè)備在管理方面大多采用視頻監(jiān)控設(shè)備, 定期組織維護(hù)人員進(jìn)行檢查整改, 以提高管理檢測(cè)的質(zhì)量, 最大程度上避免電力在傳輸?shù)倪^程出現(xiàn)問題。但實(shí)際攝影監(jiān)控系統(tǒng)往往存在一定的監(jiān)控盲區(qū), 無法全面監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的問題。在實(shí)際監(jiān)控中加入光纖傳感器能很好地解決這一問題, 光纖傳感器可作用于電力設(shè)備周圍的壓力和振動(dòng)來完成監(jiān)督工作, 并且運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析獲得的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù), 以此得出結(jié)論來確定電力傳輸過程中是否存在問題。大部分光纖傳感器應(yīng)用在值班人員較少, 且維護(hù)工作較困難的區(qū)域, 以提高檢測(cè)工作的準(zhǔn)確程度和智能程度, 提高維修人員處理故障的效率。

輸電線路是電力傳輸中較為重要的工作環(huán)節(jié), 輸電線路的完整程度直接影響到整體電網(wǎng)的運(yùn)行速度, 在實(shí)際運(yùn)輸過程中, 外界因素的影響使得運(yùn)輸線路中斷, 無法進(jìn)行傳輸工作, 進(jìn)一步造成輸電系統(tǒng)大面積停電等情況, 嚴(yán)重影響了人們的正常生活。目前影響輸電過程安全的因素包括不法分子為了自身利益盜竊線路、工程施工、雷雨電擊等。電網(wǎng)管理企業(yè)大多采用全程監(jiān)督管理手段, 遇到問題及時(shí)進(jìn)行修復(fù)工作, 但是這種監(jiān)管手段缺少預(yù)防措施。在當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)中, 運(yùn)用光纖傳感技術(shù)可完全掌控輸電線路運(yùn)行情況, 可避免突發(fā)故障影響到居民用電, 提高了修復(fù)工作的效率。光纖傳感器監(jiān)控在一定程度上避免了遠(yuǎn)程監(jiān)控帶來維修時(shí)間過長(zhǎng)的問題。光纖傳感器大多伴隨輸電線路進(jìn)行鋪設(shè), 傳感器能檢測(cè)到輸電線路上可能出現(xiàn)的意外因素, 對(duì)于擾動(dòng)位置進(jìn)行提前判斷和預(yù)警, 方便維修人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和整改問題, 提高了維修人員工作效率和監(jiān)管力度。

在實(shí)際工作中, 輸電網(wǎng)絡(luò)管理經(jīng)常出現(xiàn)電纜和變壓器溫度過高的故障。電纜等高壓設(shè)備運(yùn)行環(huán)境大多是磁場(chǎng)強(qiáng)烈或電廠強(qiáng)烈的地方, 以往的溫感電阻傳感器無法在強(qiáng)電廠或強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)境下使用, 因此很難監(jiān)測(cè)電纜運(yùn)行溫度。而光纖傳感器在使用過程中不受強(qiáng)電廠和強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾, 可實(shí)現(xiàn)分段位式監(jiān)測(cè), 并且可實(shí)現(xiàn)電纜信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和信息傳輸?shù)裙δ? 提高了電纜監(jiān)控的質(zhì)量。光纖傳感器可應(yīng)用于地下電纜、配電裝置以及發(fā)電廠的檢測(cè)系統(tǒng), 擴(kuò)大了管理工作的監(jiān)控范圍。

光纖傳感技術(shù)廣泛應(yīng)用于當(dāng)前的電力傳輸系統(tǒng)檢測(cè)中, 光線傳感技術(shù)可避免強(qiáng)力電磁干擾和溫度的影響, 可借助網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸分析, 提高了維護(hù)人員的管理效率, 在未來電網(wǎng)建設(shè)中具有較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)。分布式光纖傳感技術(shù)可運(yùn)用一根光纜進(jìn)行溫度檢測(cè)和信號(hào)傳輸工作, 運(yùn)用光纖拉曼散射效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)。本文主要講述了光纖傳感器在電纜測(cè)溫中的使用原理和應(yīng)用, 光纖傳感器具有較高的可靠性和穩(wěn)定性, 可實(shí)時(shí)檢測(cè)電纜溫度的變化, 對(duì)電纜溫度過熱作出預(yù)警, 方便技術(shù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障, 并及時(shí)處理, 避免了災(zāi)害的發(fā)生, 對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重大意義。