电缆运行维护中光纤测温系统的应用探讨

电缆运行维护中光纤测温系统的应用探讨

俞骏徐甍吴寅雄孙柯徐凯

（国网江苏省电力公司无锡供电公司214000）

摘要：当今时代，城市的发展愈发迅猛，而城区线路入地和改造电网的要求也日渐提高。并且分布式电缆光纤测温系统集互联网、光纤传感、光电控制、光纤通讯等于一体，具有系统稳定性强，不受电磁干扰等特点。可准确的判断和预警入地电缆的故障部位或温度，连续监测大范围或长距离环境的温度信息，并且可以有效解决过重的单相负载等问题。本文根据自己的研究成果和前人的研究的经验，对多系统联网集中控制、系统的构成与实施、功能的实现等详细阐述了在电缆运行维护中光纤测温系统在大规模城网改造线路入地后的应用探讨。

关键词：电缆运行维护；光纤测温系统；应用探讨

当今时代对城区线路入地和改造电网的要求也日渐提高，江苏最长海上电缆在如东洋口港顺利铺设完成2015年铺设完成，电缆总长13.63公里、电压等级110千伏，电缆长度和电压等级均位居江苏省第一。科技在快速发展的同时，也存在一些不足，由于某些技术手段受到限制，有关电缆的运行工作一直处于被动，这一问题成为电缆在安全稳定运行中的隐患并一直未得到解决。本文通过对电缆实时数据进行准确分析和预测，为电路电缆的检修提供了依据。

1.系统的原理和特点

因为技术水平有限的缘故，电力电缆的安全运行水平多年来一直受到限制，即使红外成像仪和红外测温仪等传统点式测温系统可以解决一些上述的问题，但是对全封闭的金属铠装电缆却没有办法，更没有办法实现入地电缆温度的在线实时监测。系统中的光纤即是传感媒体又是传输媒体，而他的原理便是拉曼散射效应。此效应是激光脉冲从光纤的一端进入，并在传播的过程中与光纤分子相互作用，产生多种类型的散射。而由光纤分子的热振动产生一个比光源波长更长的光，此光叫做斯托克斯光，和比光源波长短的光称为反斯托克斯光，从光波导内任何一点的反斯托克斯光信号和斯托克斯光信号强度的比例中，我们可以得出该点的温度信息，我们可以通过光纤中背向光回波的时间和光波的传播速度等进行定位。根据上述所述的基本原理便可以对沿光纤温度场的分布式测量。

分布式光纤拉曼散射不仅实现了电力系统一次运行设备的实时在线监测，也有效的解决了这一难解决的问题。对设备实时数据的预测和分析，不仅可以让事故不再发生，也可以真正做到防患于未然。通过对数据的采集缝隙，我们不仅可监测在不同的负载和环境温度下电缆的发热状态，也可以实现对电力电缆的实时的在线温度检测。并且积累过去的历史数据。我们在对载流量的限度进行时，可以在电缆允许的运行温度下，尽可能的发挥电缆的传输能力。通过对电缆的局部过热点的检测，可以采取一些措施，例如，降温等来延缓电缆的老化速度。也可以通过对故障的检测预警，可以发现在电缆运行过程中因外界因素而导致的问题。和电缆接头，电缆终端的温度检测与报警。而在报警中又分为多个类型，比如说，快速升温报警、差温报警等让系统真正的实现在故障发生前就报警。如果在光缆敷设工程中末端光缆发生断裂，则系统可以在一个扫描周期内产生声光报警，并将信息发给变电站值守人员和检修人员的手机上。此时，会在软件的界面上弹出提示的窗口，显示出断裂的具体位置和断裂的时间，这时，施工人员根据指示查找出断点，并能快速的为整条线路的维修提出了依据。

2.系统的实施

在研究中，我们很容易知道温度传感器、多模光缆、光纤测温系统、光纤传感网络分析仪和计算机终端检测设备共同组成了系统。而温度传感器和多模光缆随着高压电缆敷设、而作为数据采集的后台处理的测温主机可以保存所有数据，也可通过局域网对数据实现共享和方便运行人员对电缆的运行工作进行集中监视。

2.1系统的功能

要想形成实时数据库，需要我们从监控电缆逐点采集实时温度，通过显示的电缆的实时温度可以根据现场要求设置报警与预警温度。我们也可以通过对被监控电缆按照段去设置不同的分区，并且在每个分区都设置不同的报警值，以便对不同的部位进行不同标准的实时监控。用户也可以通过对监控的电缆进行升温速率报警，而查询得到电缆某时刻的温度和某点的温度等历史信息，并保证数据准确。除此之外，该系统也可以对温度突变点进行实时监测，从而及时报警。也可在对数据进行分析后，对电缆的温度的预期变化和各分区的温度走势进行有效预测和分析。

2.2光缆的敷设方式

通过研究，我们可以将地下电缆沟光缆敷设方式分为两种，一种是“一”字型，一种是“品”字型。“一”字型在放置电缆上较为简单，在电缆的侧面用扎带扎上即可。然而“品”字型需要配置专用的光缆固定模块放置在电缆的夹缝中，并在表面上敷上绝缘胶层最后用扎带捆扎。每种的光缆敷设方式都需要采用塑料捆扎带固定，而捆扎一次需要隔1米，以便保证电缆与光缆的良好接触，从而测温精度。

在公司适当场所设置了监控终端，以便通过这个监控终端来准确判断电缆的运行情况和短信告警功能。

3系统组网控制

通过电网的发展要求需扩展多套测温系统，而测温主机具有较强的网络兼容性和TCP/IP传输数据的接口。一台主机可以扩展具有同样接口的多肽主机，而网络上层主监控程序不仅具有网关数据的管理功能也具有检测多台测温主机数据的功能，同时也便于数据的分析和维护。通过研究发现，多系统集中监控的实现，可以大大的提高入地电缆运行维护水平。

4.监控数据的分析和应用

（1）数据的分析。我们分别截取了2008-2010年间园江线一、二回线路中的A相电缆的分析的数据，数据中表现了电缆隧道内的温度变化趋势。在监控数据末端A区域是隧道内的高温趋势，温度曲线是高温状态。而B区域浸在水中，并且是低温，在不同时间的测量曲线可以准确反应温度变化。

（2）应用的情况。由现场的实际情况所显示的，监测光缆可以分为多个分区，并把重点监测区域划分为一个分区。但是因电缆接头处的阻值过大和长期的电缆过负荷运行，使电缆的接头极易引发火灾。所以，为了解决这一问题，我们需要采用双环形缠绕10米作为一个分区，以便监测重点部位。并且可以有效指导检修工作在温度异常点。

5结语

在电力电缆光纤测温系统规模日渐扩大的今天，光纤测温系统的大力投入运行，不仅解决了一系列重要的技术问题，也对安全运行电缆提供了非常有利的技术保障。