电缆系统光纤传感技术及其在智能运维领域应用.pdf

1、电缆系统光纤传感技术及其在智能运维领域应用广东电网有限责任公司广州供电局2023年11月知识产权声明本文件的知识产权属南方电网公司所有。对本文件的使用及处置应严格遵循南方电网公司有关规定或获取本文件的合同及约定的条件和要求。未经南方电网公司事先书面同意，不得对外披露、复制。Intellectual Property Rights Statement This document is the property of and contains proprietary information owned by CSG and/or its related proprietor.You agree t

2、o treat this document in strict accordance with the terms and conditions of the agreement under which it was provided to you.No disclosure or copy of this document is permitted without the prior written permission of CSG.技术背景0 1下一步发展方向0 3研究及应用情况0 2目 录CONTE NTS一、技术背景1 设备快速增长p 未来5-10年预计线路规模翻番p 电缆隧道规模快

3、速增长高压电缆设备规模05000100001500020000250003000035000400004500040512公里，增长率7.5%10737公里，增长率10.8%南方电网公司国家电网公司一、技术背景1 设备快速增长在运电缆隧道公里中间接头组电缆走廊公里终端头组电 缆 运 行 形 势广州局输电电缆规模电缆回路长度公里最长运行时间年运维管控能力设备高速增长 特大型城市电网高压电缆管理面临形势负荷密度高、敏感客户多 、保供电频次高。设备高速增长与人力资源不足矛盾突出。高压电缆系统亟需进行数字化改造升级。一、技术背景2 电缆系统监测需求消 防 及 火 灾 监 测电 缆 本 体 温 度 监

4、测电 缆 隧 道 沉 降 监 测电 缆 通 道 外 破 监 测n 现有“点”式监测技术的不足建设维护成本高。“点”式监测需布置更多传感器、通信模块、缆线等，维护设备类型多，成本较高。实时性有限。对于电池供电点式传感器，只能定期采集数据，不能及时监测跟踪设备状态变化。环境适应性差。各类分散传感器、通信和供电单元等较难适应通道高潮湿、易积水、强电磁干扰等现场环境。监测不连续。只能在特定位置安装，无法实现对整个电缆的全面监测，有监测盲区。特定点获取数据，不连续、全面监测。一、技术背景3 线型监测技术的发展人工巡检离线监测点式监测线型监测u 主要依赖于人工巡检和定期维护，存在监测范围有限、监测效率低下

5、等问题。u 利用手持式探测器、红外热成像仪等仪器，巡检人员定期对设备检测。u 通过布设温度探测器、振动传感器、水准仪等点式传感器，实现数据监测及分析。u 通过随电缆路径布设分布式光纤，实现温度、应变、振动等参数的连续监测。技术背景0 1下一步发展方向0 3研究及应用情况0 2目 录CONTE NTS二、研究及应用情况1 光纤传感技术基本原理拉曼散射温度传感布里渊散射温度、应变传感瑞利散射温度、应变、振动传感 Stokes光：强度与温度弱相关 Anti-stokes光：强度与温度强相关 温度、应变影响散射光的频率移动量和强度有关 散射强度与光纤损耗有关 散射光谱与温度、应变有关 散射光相位与振动

6、有关监测主机背向散射光可提供光纤沿线各位置温度、应变、振动等信息用光作为敏感信息的载体用光纤作为信息传递的介质二、研究及应用情况2 电缆系统光纤传感技术u 采用瑞利散射原理的光纤振动传感技术主要应用于防外破等领域，常见为防区型、定位型两类。u 利用光纤振动传感技术（DVS）实现电缆通道防外破，长距离、可任意分区、可定位、多点多事件同时探测。光纤振动传感技术u 采用拉曼散射原理（RAMAN）的光纤测温传感技术，主要应用于电缆本体测温、电缆隧道火灾预警等场景。u 布里渊散射技术同时对温度应力做出感应，可实现满足长距离、环境单一等场景的电缆本体测温。光纤测温传感技术光纤测声传感技术u 光纤测声传感技