基于光纤测温和局放检测的电缆在线监测系统研究

李德玖 季绍煌 张文凯 席鹏程

1.摘要

随着我国城网改造电缆入地，高压电缆的使用量急剧增加，电力电缆逐渐取代了城市内部原有的杆塔供电方式，由于电力电缆通常是通过直理、拉管或管道等形式进行地下铺设，较难直观地巡视检查其地下运行部分的具体情况;为确保高几电缆的安全运行并提高电缆的利用效率，采用电力电缆在线监测系统对电缆的温度、局部放电等进行监控是非常必要的。本文对电力电缆在线监测系统中的分布式光纤测温系统与局部放电监测系统进行研究，研究表明，通过电力电缆在线监测系统测得的光纤温度、局放电量，可计算电缆载流量、应急负荷持续时间、电缆局放类型、定位等，能有效保障电力电缆安全运行。

2.引言

对电力电缆进行在线监测，首先保证在电缆的正常运行状态下，通过先进的监测技术，对电力电缆的自身状态进行连续检测或随机检测;同时，对电力电缆出现了绝缘等问题的位置进行精确定位，以便在第一时间就可发现电缆出现的各类问题，并对绝缘出现的老化、破坏等情况进行鉴定，及早并及时发现故障隐患，以便采取有效措施，避免造成更大事故和损失，保障整个供电系统运行的安全，提高国民经济效益。

3. 分布式光纤测温

拉曼散射原理：入射光在进入光纤中传播时，受到光纤本体材料分布不均与、结构分布不规整等影响，传播方向具有很大随机性，出现光的散射现象，而分布式光纤传感器，正是在此现象的基础上，通过感应技术，实现温度信号的精准反馈。分布式光纤温度传感器的工作原理主要有以下三种：

（1）利用拉曼散射原理进行感应的分布式光纤传感器;

（2）利用背向瑞利散射原理进行感应的分布式光纤传感器;

（3）利用布里渊散射原理进行感应的分布式光纤传感器。

4. 局部放电产生原因以及监测方法

在电力电缆的正常运行中，有很多种原因会造成局部放电现象，对各类原因进行深入分析后得出，出现局放现象的根本原因是因为绝缘体局部区域的电场强度达到击穿场强，导致电场不均匀、电介质不均匀、产生气泡和杂质等。

利用电力电缆在运行时产生的宏观物理效应，如光学效应、压力波、放电效应、化学生成物、热效应等，遵循各自标准，以特定的方式对上述信号进行监测，达到对局部放电的有效反映。

5.结论

隨着我国近年来城市布局的合理推进，电力电缆逐渐取代了城市内部原有的杆塔供电方式。但是，由于电力电缆通常是通过直埋、拉管或管道等形式进行地下敷设，较难直观地巡视检查其地下运行部分的具体情况;若电缆在运行中出现故障，则很难对其故障进行检测和定位。对电力电缆进行在线监测，首先保证在在电缆的正常运行状态下，通过先进的监测技术，对电力电缆的自身状态进行连续检测或随机检测，同时对电力电缆出现了绝缘等问题的位置，进行精确定位，以便在第一时间就可发现电缆出现的各类问题并对绝缘出现的老化、破坏等情况进行鉴定，及早并及时发现故障隐患，以便采取有效措施，避免造成更大事故和损失，保障整个供电系统运行的安全，提高国民经济效益。

6.参考文献

[1] 郭俊， 吴广宁， 张血琴，等. 局部放电检测技术的现状和发展[J]. 电工技术学报， 2005（02）：29-35.

[2] 王国利， 郝艳捧， 李彦明. 电力变压器局部放电检测技术的现状和发展[J]. 电工电能新技术， 2001， 20（2）：52-57.

[3] 王国利， 郑毅， 郝艳捧，等. 用于变压器局部放电检测的超高频传感器的初步研究[J]. 中国电机工程学报， 2002（04）：154-160.

[4] 王建生， 邱毓昌， 吴向华，等. 用于GIS局部放电检测的超高频传感器频率响应特性[J]. 中国电机工程学报， 2000， 20（008）：42-45.

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