跟著我國經(jīng)濟(jì)的開展，電力體系正在朝著超高壓、大電網(wǎng)、大容量、自動(dòng)化的方向開展，一旦發(fā)作事端便會(huì)對國民經(jīng)濟(jì)構(gòu)成巨大損失。如何對正在運(yùn)轉(zhuǎn)的電力設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測并進(jìn)行安全猜測和溫度改變趨勢剖析?如何經(jīng)過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對設(shè)備質(zhì)量、運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境、運(yùn)轉(zhuǎn)方法、設(shè)備老化、負(fù)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題。傳統(tǒng)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，無法為安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)、高效檢修供給科學(xué)依據(jù)。而分布式光纖測溫體系能夠完成多點(diǎn)、在線的分布式丈量，完成了運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，有用地處理了長時(shí)間以來現(xiàn)場出現(xiàn)的高溫、焚燒、爆破、火災(zāi)等事端應(yīng)急不備的問題。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(shè)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(jī)定子、大型變壓器、鍋爐等設(shè)備的溫度定點(diǎn)傳感場合具有廣泛的使用遠(yuǎn)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(jù)后向散射原理能夠分為三種：依據(jù)瑞利散射、依據(jù)拉曼散射和依據(jù)布里淵散射。現(xiàn)在開展比較老練，且有產(chǎn)品使用于工程的是依據(jù)拉曼散射的分布式光纖測溫體系。它的傳感原理主要依據(jù)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(yīng)。

　　(一)光時(shí)域反射(OTDR)原理

　　當(dāng)激光脈沖在光纖中傳輸時(shí)，因?yàn)楣饫w中存在折射率的微觀不均勻性，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的旅程為2L，其間v為光在光纖中的傳達(dá)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(yīng)

　　當(dāng)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)沿著光纖向前傳達(dá)。因?yàn)楣饷}沖與光纖內(nèi)部分子發(fā)作彈性磕碰和非彈性磕碰，故光脈沖在傳達(dá)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(亦可稱為后向)。這種后向反射光的強(qiáng)度與光線中的反射點(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(qiáng)度也越大。使用這個(gè)現(xiàn)象，若能測出后向反射光的強(qiáng)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。

　　如用公式來表達(dá)：當(dāng)激光脈沖在光纖中傳達(dá)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?yàn)楣饫w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(zhuǎn)換成熱振蕩，那么將宣布一個(gè)比光源波長長的光，稱為斯托克斯光;假如一部分熱振蕩轉(zhuǎn)換為光能，那么將宣布一個(gè)比光源波長短的光，稱為反斯托克斯光。依據(jù)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(qiáng)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(qiáng)和反斯托克斯光強(qiáng)，h為普朗克常數(shù)，k為玻爾茲曼常數(shù)，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(qiáng)之比來完成溫度的丈量。

　　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(jī)控制同步脈沖發(fā)作器發(fā)作具有必定重復(fù)頻率的脈沖，這個(gè)脈沖一方面調(diào)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(shù)據(jù)收集卡供給同步脈沖，進(jìn)入數(shù)據(jù)收集狀況。光脈沖經(jīng)過波分復(fù)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(fù)用器中。后向散射光經(jīng)過波分復(fù)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(fù)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(kuò)展器中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和擴(kuò)展，將信號(hào)擴(kuò)展到數(shù)據(jù)收集卡能夠收集的范圍上。最后由數(shù)據(jù)收集卡進(jìn)行存儲(chǔ)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(jiān)測

　　在電力體系中，電纜線路起到傳輸高壓電能的效果。電纜常常會(huì)因?yàn)殚L時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)而絕緣老化，會(huì)因?yàn)樗�在外部環(huán)境惡劣及內(nèi)部高負(fù)荷電流而引起部分高溫甚至火災(zāi)。因而，有必要對電纜進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線監(jiān)測，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)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)過對電力電纜的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行在線監(jiān)測，實(shí)時(shí)把握整條線路的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，有用監(jiān)測電纜在不同負(fù)載下的發(fā)熱狀況，進(jìn)步對電纜的管理水平;能夠?qū)﹄娎|溝內(nèi)的火情進(jìn)行監(jiān)測與報(bào)警，辨認(rèn)電力電纜的部分過熱門，提早發(fā)現(xiàn)電纜毛病并預(yù)警，防備事端的發(fā)作;能夠優(yōu)化輸配電的本錢，依據(jù)溫度能夠斷定電纜的負(fù)荷改變，合理地裝備負(fù)荷，擴(kuò)展現(xiàn)有電纜的容量，添加電纜的作業(yè)壽命;能夠發(fā)現(xiàn)電纜運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)程中的外力損壞。

　　(二)變電站的溫度監(jiān)測

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

　　(三)高壓配電裝置的溫度監(jiān)測

　　開關(guān)柜內(nèi)的電纜接頭，10KV、35KV高壓開關(guān)柜中動(dòng)態(tài)觸頭及電氣設(shè)備的銜接頭因?yàn)殚L時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，可靠性和觸摸性會(huì)變差，是易出毛病的薄弱環(huán)節(jié)。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(gòu)成過熱，加重觸摸面氧化，使得觸摸電阻進(jìn)一步增大，構(gòu)成惡性循環(huán)，開展到必定程度，便會(huì)構(gòu)成嚴(yán)峻毛病，損壞供電的安全可靠。分布式光纖測溫體系能夠?qū)⒐饫w環(huán)繞在接頭上，實(shí)時(shí)監(jiān)測其溫度，在演變成事端前，及早發(fā)現(xiàn)并采納處理辦法。對于發(fā)電機(jī)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(qū)域的光纖長度，進(jìn)步了丈量的準(zhǔn)確性，并在溫度曲線中能快速地找到高溫毛病點(diǎn)。