跟著(zhù)我國經(jīng)濟的開(kāi)展，電力體系正在朝著(zhù)超高壓、大電網(wǎng)、大容量、自動(dòng)化的方向開(kāi)展，一旦發(fā)作事端便會(huì )對國民經(jīng)濟構成巨大損失。如何對正在運轉的電力設備進(jìn)行在線(xiàn)監測并進(jìn)行安全猜測和溫度改變趨勢剖析?如何經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)數據對設備質(zhì)量、運轉環(huán)境、運轉方法、設備老化、負荷不平衡等進(jìn)行科學(xué)剖析?這些都是電力體系中迫切需要處理的問(wèn)題。傳統的紅外測溫儀、紅外成像儀、感溫電纜、熱電阻式測溫體系等只能對電力體系的部分方位進(jìn)行測溫，無(wú)法為安全、經(jīng)濟運轉、高效檢修供給科學(xué)依據。而分布式光纖測溫體系能夠完成多點(diǎn)、在線(xiàn)的分布式丈量，完成了運轉設備的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監測，有用地處理了長(cháng)時(shí)間以來(lái)現場(chǎng)出現的高溫、焚燒、爆破、火災等事端應急不備的問(wèn)題。在電力體系中，這種光纖測溫技術(shù)在高壓電力電纜、電氣設備因觸摸不良引起的發(fā)熱部位、電纜夾層、電纜通道、大型發(fā)電機定子、大型變壓器、鍋爐等設備的溫度定點(diǎn)傳感場(chǎng)合具有廣泛的使用遠景。

　　二、分布式光纖測溫的基本原理

　　分布式光纖測溫體系依據后向散射原理能夠分為三種：依據瑞利散射、依據拉曼散射和依據布里淵散射�，F在開(kāi)展比較老練，且有產(chǎn)品使用于工程的是依據拉曼散射的分布式光纖測溫體系。它的傳感原理主要依據的是光纖的光時(shí)域反射(OTDR)原理和光纖的后向拉曼散射溫度效應。

　　(一)光時(shí)域反射(OTDR)原理

　　當激光脈沖在光纖中傳輸時(shí)，因為光纖中存在折射率的微觀(guān)不均勻性，會(huì )發(fā)作散射。在時(shí)域里，入射光經(jīng)后向散射返回到光纖入射端所需時(shí)間為t，激光脈沖在光纖中所走過(guò)的旅程為2L，其間v為光在光纖中的傳達速度、C為真空中的光速，n為光纖折射率。在測得時(shí)間t時(shí)，就可求得距光源L處的間隔。

　　(二)光纖的后向拉曼散射溫度效應

　　當一個(gè)激光脈沖從光纖的一端射入光纖時(shí)，這個(gè)光脈沖會(huì )沿著(zhù)光纖向前傳達。因為光脈沖與光纖內部分子發(fā)作彈性磕碰和非彈性磕碰，故光脈沖在傳達中的每一點(diǎn)都會(huì )發(fā)作反射，反射中有一小部分的反射光，其方向正好與入射光的方向相反(亦可稱(chēng)為后向)。這種后向反射光的強度與光線(xiàn)中的反射點(diǎn)的溫度有必定的相關(guān)聯(lián)系。反射點(diǎn)的溫度(該點(diǎn)光纖所在的環(huán)境溫度)越高，反射光的強度也越大。使用這個(gè)現象，若能測出后向反射光的強度，就能夠核算出反射點(diǎn)的溫度，這就是使用光纖丈量溫度的基本原理。

　　如用公式來(lái)表達：當激光脈沖在光纖中傳達時(shí)與光纖分子相互效果，會(huì )發(fā)作瑞利散射、布里淵散射、拉曼散射，其間拉曼散射是因為光纖分子的熱振蕩和光子相互效果發(fā)作能量交流而發(fā)作的。假如一部分光能轉換成熱振蕩，那么將宣布一個(gè)比光源波長(cháng)長(cháng)的光，稱(chēng)為斯托克斯光;假如一部分熱振蕩轉換為光能，那么將宣布一個(gè)比光源波長(cháng)短的光，稱(chēng)為反斯托克斯光。依據拉曼散射理論，在自發(fā)拉曼散射條件下，兩束反射光的光強與溫度有關(guān)，它們的比值R(T)為：

　　(1)其間，和別離是斯托克斯光強和反斯托克斯光強，h為普朗克常數，k為玻爾茲曼常數，T為絕對溫度。從(1)式中能夠看出，R(T)僅與溫度T有關(guān)。因而，咱們能夠憑借反斯托克斯與斯托克斯光強之比來(lái)完成溫度的丈量。

　　三、分布式光纖測溫體系的傳感進(jìn)程

　　如圖1所示，分布式光纖測溫體系的傳感進(jìn)程為：核算機控制同步脈沖發(fā)作器發(fā)作具有必定重復頻率的脈沖，這個(gè)脈沖一方面調制脈沖激光器，使之發(fā)作一系列大功率光脈沖，另一方面向高速數據收集卡供給同步脈沖，進(jìn)入數據收集狀況。光脈沖經(jīng)過(guò)波分復用器的一個(gè)端口進(jìn)入到傳感光纖，并在光纖中各點(diǎn)處發(fā)作后向散射光，返回到波分復用器中。后向散射光經(jīng)過(guò)波分復用器中的薄膜干涉濾光片別離濾出斯托克斯光和反斯托克斯光，經(jīng)波分復用器的別的兩個(gè)端口輸出，并別離進(jìn)入到光電檢測器(APD)和擴展器中進(jìn)行光電轉換和擴展，將信號擴展到數據收集卡能夠收集的范圍上。最后由數據收集卡進(jìn)行存儲和處理，用于溫度的核算。

　　四、分布式光纖測溫體系在電力體系中的使用

　　(一)電力電纜的溫度監測

　　在電力體系中，電纜線(xiàn)路起到傳輸高壓電能的效果。電纜常常會(huì )因為長(cháng)時(shí)間運轉而絕緣老化，會(huì )因為所在外部環(huán)境惡劣及內部高負荷電流而引起部分高溫甚至火災。因而，有必要對電纜進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線(xiàn)監測，及時(shí)地發(fā)現毛病，將事端消除在萌發(fā)狀況。分布式光纖測溫體系能夠經(jīng)過(guò)對電力電纜的運轉狀況進(jìn)行在線(xiàn)監測，實(shí)時(shí)把握整條線(xiàn)路的運轉狀況，有用監測電纜在不同負載下的發(fā)熱狀況，進(jìn)步對電纜的管理水平;能夠對電纜溝內的火情進(jìn)行監測與報警，辨認電力電纜的部分過(guò)熱門(mén)，提早發(fā)現電纜毛病并預警，防備事端的發(fā)作;能夠優(yōu)化輸配電的本錢(qián)，依據溫度能夠斷定電纜的負荷改變，合理地裝備負荷，擴展現有電纜的容量，添加電纜的作業(yè)壽命;能夠發(fā)現電纜運轉進(jìn)程中的外力損壞。

　　(二)變電站的溫度監測

　　分布式光纖測溫體系因其本身共同的長(cháng)處，被廣泛使用于變電站的溫度監測中。它能夠完成對主設備的溫度監測，一般選用帶有外護套的光纖電纜作為主變壓器室火情監督報警體系，選用熱塑料外護套的光纖電纜進(jìn)行“零間隔”實(shí)時(shí)監測變壓器的套管、GIS穿墻管及導線(xiàn)銜接處的溫度。它能夠對開(kāi)關(guān)柜內易發(fā)熱部位實(shí)時(shí)進(jìn)行監測，將其同開(kāi)關(guān)柜體的通風(fēng)體系合作使用，能夠使柜內的溫度一直保持在答應的范圍內;將光纖環(huán)繞在柜體內電纜接頭上、斷路器小車(chē)的一次插頭隔弧罩上或靜觸頭熱縮套上，能夠實(shí)時(shí)監測其溫度，在演變成事端之前，及早發(fā)現并采納辦法。

　　(三)高壓配電裝置的溫度監測

　　開(kāi)關(guān)柜內的電纜接頭，10KV、35KV高壓開(kāi)關(guān)柜中動(dòng)態(tài)觸頭及電氣設備的銜接頭因為長(cháng)時(shí)間運轉，可靠性和觸摸性會(huì )變差，是易出毛病的薄弱環(huán)節。其原因主要是這些部位觸摸不良、觸摸電阻較大，在大電流情況下熱功率很大，然后構成過(guò)熱，加重觸摸面氧化，使得觸摸電阻進(jìn)一步增大，構成惡性循環(huán)，開(kāi)展到必定程度，便會(huì )構成嚴峻毛病，損壞供電的安全可靠。分布式光纖測溫體系能夠將光纖環(huán)繞在接頭上，實(shí)時(shí)監測其溫度，在演變成事端前，及早發(fā)現并采納處理辦法。對于發(fā)電機繞組、變壓器等體積比較大的重要部件，可將光纖環(huán)繞在其外表，添加了丈量該區域的光纖長(cháng)度，進(jìn)步了丈量的準確性，并在溫度曲線(xiàn)中能快速地找到高溫毛病點(diǎn)。