分布式光纤测温系统在电力系统中的应用.pdf

第24卷第 8期 电 力 科 学 与 工 程 VO1．24．No．8 Oct．，2008 37 2008年 1O月 ElectricPowerScienceandEn neering 分布式光纤测温系统在 电力系统中的应用 李秀琦 。，侯思祖 ，苏贵波 (1．华北电力大学 电气与电子工程学院，河北 保定071003；2．大庆电力公司，黑龙江 大庆 166000) 摘要：高温和火灾是电力系统中常见的事故，缺乏有效的温度在线监测是关键。传统的测温装置无法满足 对温度的远距离、多点、实时的温度在线测量。而分布式光纤测温系统的研制有效地解决了这些问题，其 对温度分辨率高，定位准确，响应时间短，可明显地降低事故发生率。主要介绍了基于喇曼散射的分布式 光纤测温系统的基本原理、传感过程及其如何应用在电力系统的各个环节，真正实现了电力系统温度监测 与报警 自动化，为整个电力系统的安全运行提供保障。 关键词：OTDR；喇曼散射；分布式光纤测温；电缆；高压配电装置 中图分类号：TM247 文献标识码 ：A 了长期 以来现场 出现的高温、燃烧、爆炸等事故 0 引 言 应急不备的问题 。在电力系统中，这种光纤传感 技术在高压 电力电缆、电气设备因接触不 良易产 长期以来，电力系统安全与稳定的运行是经济 生发热的部位、电缆夹层、电缆通道、大型发电 建设必不可少的重要环节。2008年初的南方特大 机定子、大型变压器、锅炉等设施的温度定点传 雪灾给 电力系统带来了严重的冲击，以至影响了整 感场合具有广泛的应用前景。 个国民经济持续、高速的发展。但在 电力系统中， 高温、火灾是影响其安全运行的常见事故。 1 分布式光纤测温系统测温原理 与一些发达 国家相 比，我国电网系统平均故 障率偏高。其中一个重要原因是缺乏对 电力系统 分布式光纤测温系统依据后 向散射原理可以分 有效地在线监测。而温度在线监测是其 中很重要 为基于后 向瑞利散射、基于后 向喇曼散射和基于后 的一个方面，如能在事故发生早期通过温度测量 向布里渊散射的分布式光纤测温系统。而 目前发展 进行预警并迅速采取措施 ，就能有效避免此类事 比较成熟，且有产品应用于工程的是基于后向喇曼 故。传统的测温方法是将点式感温元件如热 电偶 散射的分布式光纤测温系统。它的传感原理依据的 装在 电缆或 电力系统其它重要部位进行测温，或 主要是光纤的光时域反射 (OpticalTimeDomain 使用光纤光栅和准分布式测量的方法。这些方法 Reflection，简称OTDR)原理及后向喇曼散射温 只能对 电力系统局部位置进行测温，而无法对整 度效应，即该传感器用 OTDR技术定位，用喇曼 个电力系统实现温度在线监测，且在经济性和实 散射效应测温，从而达到温度和距离一一对应的关 用性方面都有一定的缺陷。而分布式光纤测温系 系。 统 (DistributedOpticalFiberTemperatureSensor 1．1OTDR定位原理 System)能够实现多点、在线的分布式测量。它 OTDR 的定位原理是：当激光脉冲在光纤中 利用光纤即可感知温度信息又可传输温度信息，具 传输时，由于光纤中存在折射率的微观不均匀性， 有耐高温、防电磁辐射、高带宽等特点，从而大 会产生散射。在时域里，入射光经后向散射返回到 幅提升了温度分辨率和空间分辨率，有效地解决 光纤入射端所需时间为 f，激光脉冲在光纤中所走 收稿 日期：2008—05—10． 作者简介：李秀琦 (1982一)’男，华北电力大学电气与电子工程学院硕士研究生 38