沿线布里渊频移大范围波动下分布式光纤传感扫频范围选择及误差估算

为了提高光纤沿线大的布里渊频移波动情况下基于布里渊散射的分布式光纤传感的准确性,基于实测220 kV光纤复合架空地线中光纤沿线的布里渊谱展示了此时扫频范围选择的困境.基于数值产生布里渊谱和实测布里渊谱研究了不对称的扫频范围对布里渊频移误差的影响,发现如果较短侧扫频范围不小于ΔvB,则扫频范围偏差对谱拟合算法算得的布里渊频移的准确性没有明显影响,此时布里渊频移误差与对称情况下的布里渊频移误差近似相等.基于大量数值产生布里渊谱计算获得考虑不同扫频范围、扫频点数、信噪比和线宽下布里渊频移误差的估算公式,并采用不同信噪比、扫频范围、扫频点数、线宽及扫频范围对称与否时的实测布里渊谱进行了验证,结果表明估算公式的误差约为8％.研究工作为提高光纤沿线布里渊频移大范围波动情况下基于布里渊散射的分布式光纤传感的准确性和温度、应变测量误差的估算奠定了基础.     

基于BOTDR的光纤复合海底电缆应变/温度监测

高压光纤复合海底电缆结构复杂、敷设环境特殊,日常巡检和状态检测实现难度大,利用分布式光纤应变和温度测量设备对其进行监测十分必要。为此,利用Brillouin光时域反射计(BOTDR)对110 kV光纤复合海底电缆中的复合光纤进行了应变和温度标定实验,比较了不同光纤Brillouin频移的应变/温度系数和初始频移的区别,给出了利用光纤中Brillouin频移分布曲线进行接续点精确定位的方法,对运行中的海缆进行了全面、实时、长期的状态监测和数据分析。结果表明:海缆光单元中不同光纤的Brillouin频移应变/温度系数基本相同,约为0.05 MHz/10-6和1.05 MHz/℃,但初始频移差别较大,变化范围约20 MHz;光路中接续点处的Brillouin频移变化明显,可作为定位依据;利用Brillouin频移监测海缆的应变和温度需结合海底地形、地质、洋流、环境温度、负荷电流等因素。     

OPGW受拉力时光纤的应变分析

为研究光纤复合架空地线内光纤在受拉力情况下的应变特征,进行了复合地线内部光纤在不同拉力作用下的布里渊散射的频移变化特征的试验。实验结果表明,在光纤复合架空地线所受拉力大于额定拉断力的60%时,其内部光纤的布里渊散射的频移与所受拉力呈线性变化趋势,同一光纤复合架空地线内不同光纤的频移应变系数基本相同。该研究为实现OPGW的长期在线应变监测提供了依据。     

高压直流海缆综合在线监测系统研究

直流海底电缆在我国的应用尚处于起步阶段,运行经验不足,同时由于海底环境复杂,例行巡检困难,因此亟需对直流海缆的在线监测方法进行研究。分布式光纤技术是近年来发展的新型光纤传感技术,可实现对温度、应力等参量的在线测量。文章建立了基于分布式光纤传感技术的高压直流海底电缆综合在线监测系统,综合利用了分布式光纤的BOTDA,ROTDR以及Φ-OTDR原理,提出了布里渊频移解耦方案,可对直流海缆运行过程中的温度、应变、扰动等进行实时测量,同时该系统还融合了船舶AIS功能,实现对直流海缆区域内来往船只的监测及警告,保障了直流海缆的安全稳定运行。最后对该系统在南澳±160 k V直流海缆工程中的运行数据进行分析,验证了系统的有效性。     

110kV光电复合海缆立体在线监测系统研发

通过对分布式光纤传感技术及布里渊光时域反射领域国内外研究应用情况的介绍,阐述了利用光电复合海缆富余光纤作为传感元件进行海缆在线监测研究的技术路线。着重论述分布式光纤温度和应变传感技术原理及基于BOTDR海缆本体状态实时在线监测的研究：船舶自动识别系统（AIS）和视频系统构建的肇事船只确认子系统可以与BOTDR系统联动,提前预警海缆异常状态,确认肇事船只;探讨海洋磁力计对海缆故障点进行水下定位方法。文章归纳总结了从海缆本体状态监测到海上肇事船只确认及海缆故障点定位的海缆立体监测研发成果,该成果在海洋环境下有着广泛的推广应用前景。     

基于InGaAs/InP单光子探测器的布里渊分布式传感测量方法

提出了一种基于InGaAs/InP单光子探测器的布里渊分布式传感测量方法,通过分析布里渊信号功率和频移的变化,可以对光纤的温度和应变特性同时进行准确识别和定位.此外,通过调整单光子探测器的探测周期,该测量方法可以满足近、中、远程光纤长度测量的需求.最终,实现了25 km光纤的布里渊光谱的测量,并清晰识别了在应力作用下的0.05％光纤形变.该方法提升布里渊分布式传感的灵敏度和测量范围,进一步拓宽了其在航空工业,地质工程等领域中的应用.     

基于光纤复合架空地线温度应变的分布式覆冰监测实验研究

通过光纤温度应变测量实际挂网覆冰监测试验,对挂网情况和数据进行详细分析,提出了光纤复合架空地线温度应变测量的分布式覆冰监测方法,论证了基于布里渊传感技术的OPGW分布式覆冰监测的可行性及存在的不足,并提出了解决该技术不足的技术方案。     

受拉力的OPGW内部光纤应力应变分析

BOTDR是一种新兴的可用于电力系统中OPGW光缆光纤应变监测的技术。探讨了基于BOTDR对OPGW内部光纤应力应变进行检测的方法,并利用BOTDR研究了OPGW内部光纤在不同拉力条件下的布里渊散射的频移变化,找出了BOTDR光纤可测应变的起点和与OPGW拉力的对应关系,通过试验发现同一OPGW内不同光纤的应变系数基本相同。     

光纤布里渊传感器在电力系统光缆监测中的应用探讨

分析了温度和应力给电力系统光缆带来的故障隐患,给出了利用光纤布里渊散射进行温度和应变分布同时测量的原理,并对光纤布里渊传感器的几种主要方案进行了分析比较。针对电力系统光纤通信网的特点及现有光缆监测手段,提出了利用光纤布里渊分布式传感器进行光缆断点、温度和应力同时监测的传感方案,探讨了其在电力系统光纤传输网在线监测中的应用方法及应用前景。     

基于神经网络与布里渊散射监测技术的线路覆冰计算方法研究

针对目前单纯采用点式覆冰监测终端对输电线路覆冰情况实时监测时,因终端续航时间短、摄像球机本身凝冰或结雾、拉力传感器难校准、终端安装维护困难、覆盖范围有限等造成覆冰效能低等问题,提出了一种基于神经网络与布里渊散射监测技术的线路覆冰计算方法。通过在OPGW线路两端安装布里渊传感器,测量布里渊散射信号的强度及频移,计算任意点光纤温度及应变,利用RBF神经网络对应变及气象参数建模,计算线路覆冰厚度。经系统运行数据证明,该方法能够有效结合气象参数修正OPGW应力法计算的覆冰厚度误差,提高覆冰监测效率及准确性。     

光纤温度传感器在电力电缆监测中的应用

文章分析了电力电缆运行过程中温度升高的原因,简单介绍了基于光纤光栅、拉曼散射和布里渊散射的光纤传感技术的温度测量原理.针对电力电缆温度监测的现状,探讨了3类光纤传感器在电力电缆监测中的应用模式,在对3类传感器在电力电缆温度监测时的特点、性能进行比较的基础上,介绍了基于布里渊传感的海底电缆在线监测案例.随着智能电网的发展,光纤传感器尤其是基于布里渊散射的传感器将在电力电缆监测中发挥重要作用.     

海底电缆综合监测关键技术及应用

跨海电网海底电缆由于缺乏有效的技术监测手段,导致海底电缆故障及停电事故时有发生。通过抽取海底电缆复合光纤作为分布式监测的传感元件,构建了海底电缆综合监测系统,实现对海底电缆运行状态实时在线监测,取得多项关键技术突破。重点介绍了利用光纤拉曼散射、布里渊散射和瑞利散射分别对温度、应变和振动特性反应敏感的技术原理,以及实现对海底电缆运行的温度、应变状态和振动事件进行分布式综合监测的技术成果,支撑了跨海电网安全稳定运行。该技术在实际应用中取得了显著效果,并且经济和社会效益突出,具有进一步推广应用的前景。     

海底高压动力电缆在线监测技术与实验研究

海底动力电缆经常出现故障,为探索寻找电缆监测技术方法,分析了胜利油田埕岛海域海底动力电缆多次出现短路故障的可能原因和产生故障的机理,并由此提出了采用基于BOTDR技术的分布式光纤传感系统监测电缆所受外力变化和监测电缆内部温度变化的技术,以及应用局部放电检测技术监测电缆绝缘破损后放电现象。电缆截面温度场和电缆外表受力的数值模拟分布式光纤传感监测电缆内部不同温度和外部受力变形的实验,以及电缆绝缘破损后的局部放电监测证明,所研究的方法可较好地在线监测动力电缆的工作状态,能有效监测和预测海底高压动力电缆运行中的主要故障,该研究可对海洋动力电缆的健康运行与维护提供一种技术方法。     

基于BOTDA的分布式光纤在线温度监控技术研究

主要介绍基于BOTDA (Brilouin Optical Time-Domain Analysis)的分布式光纤测温系统应用于高压输电海缆温度在线监控的可行性,简要介绍了该技术的基本原理和特点.应用分布式光纤测温系统对110kV光电复合海缆进行测试,考察了仪器的测温精度、响应时间及运行可靠性等性能,试验结果说明该技术...     

光纤布里渊传感系统在高压电缆检测中的应用

电力电缆线路运行温度和应变的在线监测是保障电力系统安全与稳定的必要措施。文章介绍了光纤布里渊传感器的测量原理,深入地分析比较了传统传感器与分布式传感器的性能,得出光纤布里渊传感器具有检测和定位精度高、受环境影响小、可长距离分布式测量等优点,并探讨了该技术在高压电缆检测方面的应用方法及应用前景。     

分布式光纤传感在海底电缆检测中的应用

分析了布里渊光时域反射（BOTDR）传感原理和基于光时域反射（OTDR）的定位原理。研究了一种适用于海底电缆系统复杂环境中温度和应变测量的新型光纤——碳密封涂覆光纤,分析了其耐腐蚀和抗疲劳等性能,并对海底光纤复合电缆中传感光纤的安装方式进行了探讨。这种新型光纤在海底电缆系统检测及其他方面将会有很大的应用前景。     

500 kV充油海底电缆运行状态综合在线监测系统研究

海南联网系统500 kV海底电缆运行环境复杂多变,会直接影响到海底电缆的运行状态.为了有效掌握海南联网系统三相31 km海底电缆的运行状态,研究充油海底电缆运行状态综合在线监测技术至关重要.文中根据海底电缆实际运行监测要求,结合充油海底电缆捆绑通信光缆的这一特殊结构,开展了基于布里渊光时域分析的分布式光纤温度传感技术研究,建立了基于IEC 60287热路模型的充油海底电缆的温度热场分布的热路模型,研制了500 kV充油海底电缆运行状态综合在线监测系统,完成了系统的现场安装及挂网运行.该系统能实时监测海底电缆的温度、油流以及油压等运行参数,通过海底电缆温度、油流以及油压历史数据分析,表明系统可实时监测海底电缆的运行状态及稳定可靠运行.