分布式光纤传感技术在输电线路在线监测中的应用研究综述

分布式光纤传感(distributedopticalfibersensing,DOFS)技术融合传输媒介和传感单元一体化实现了空间的连续监测,且可以直接利用光纤复合架空地线内光纤资源,其独特优势使得DOFS技术在输电线路在线监测中越来越多地被应用。首先对DOFS中的瑞利散射、拉曼散射和布里渊散射的基本原理进行简要介绍,给出了DOFS系统可以监测的基本物理量和各类DOFS技术的特点;然后围绕雷击、覆冰、舞动等工况监测对DOFS技术在输电线路在线监测领域的研究现状进行综述。随后分析了现有DOFS技术在传输距离、空间分辨率、复杂物理环境下的交叉耦合以及多参量分布式光纤传感系统解调方面的局限性,并对解决上述问题的关键技术进行了分析和介绍,最后对准确、全面的DOFS监测技术的未来发展进行了展望。     

架空输电线路在线监测新技术问世

由江西省电力公司研发的"基于光纤传感技术的输电线路无源在线监测系统"通过专家评审鉴定。这是该公司在国际上首次将光纤传感技术应用于架空输电线路在线监测领域取得的一项重大科研成果。江西境内山区多,电网运行环境比较复杂,而传统技术对架空输电线路状态监测存在可靠性低、抗干扰能力弱等     

光纤传感技术在电力设备监测领域的研究进展

光纤传感技术具有抗电磁干扰、体积小、多路复用等优点,用其进行电力设备智能化在线监测已成为电网发展的新趋势.本文综述了几种光纤传感技术在电力设备监测领域的研究进展,包含光纤光栅传感技术、散射型分布式光纤传感技术、荧光光纤传感技术和干涉型光纤传感技术.从温度监测、应变监测、局部放电监测、光纤电流传感器、污秽监测和氢气监测等几方面阐述了不同传感技术在不同电力设备中的应用情况及优缺点,并展望了光纤传感在线监测技术工程化、组网化应用的发展方向.     

光纤布里渊传感在输电线路覆冰监测中的应用

分析了线路覆冰的原因及其造成的危害．介绍了利用光纤布里渊散射进行温度测量的原理。通过对光纤布里渊传感器2种主要方案的分析。提出了采用分布式光纤传感方案组建覆冰监测预警系统,以提高电网抵御覆冰灾害的能力。将该系统与现有的几种输电线路覆冰综合监测系统进行了比较,指出了该系统的优点及有待解决的问题。     

基于多参量分布式光纤传感的架空输电线路风振监测分析

输电线路风振可能造成线路闪络、断股和金具疲劳损坏等故障,严重影响电力系统的安全稳定运行,准确和实时地监测线路的风振情况对灾害预警、故障排除和状态评估意义重大。为了解决传统风振监测手段维护困难、可靠性低等缺点,提出了一种基于多参量分布式光纤传感的输电线路风振监测装置。首先介绍了分布式光纤传感的基本原理和设备基本结构,然后利用数值仿真的方法分析了舞动和微风振动时线路的振动频率、幅值特征,论证了利用分布式光纤监测风振的可行性。实验证明,该装置能同时监测输电线路沿线各段的风振及线路内部应力变化情况,其60 km内的定位精度为±50 m,舞动及微风振动频率监测误差分别为0.07 Hz和0.01 Hz。该装置为架空输电线路的风振在线监测提供了新方法。     

光栅传感技术在输电杆塔倾斜监测中的应用

介绍了监测输电杆塔倾斜状态的几种常用方法,通过分析光纤光栅的传感原理,提出了将光纤传感技术应用于输电线路杆塔监测的设想,并设计了光纤传感系统,给出了光纤及光栅传感器的布设方式,介绍了基于TCP／IP协议组网实现远程监测的方法。     

基于光纤传感的输电线路悬垂绝缘子风偏角监测研究

由风偏引起的输电线路故障在电网运行中占有很大的比例,为了实时监测输电线路绝缘悬垂绝缘子串风偏角的变化,通过研究悬垂绝缘子风偏的荷载模型,应用光纤传感技术,搭建悬垂绝缘子风偏角在线检测系统,实现了云南电网昭通地区某110 kV杆塔悬垂绝缘子串风偏角的在线监测。由监测数据可得,悬垂绝缘子串风偏角的变化与理论计算模型的变化趋势相符,变化范围大致在-4°～+4°。结果表明,该光纤传感的风偏角在线检测方法在实际运用过程中准确可靠,为输电线路安全运行提供了一定程度的参考。     

光纤光栅传感技术用于架空输电线路状态监测

文章对3种光纤传感技术(B-OTDR/B-OTDA,DTS,FBG)用于架空输电线路状态监测进行了比较。DTS由于检测方法所限只能检测温度。虽然B-OTDA可以同时检测温度和应力,但由于光纤寿命、OPPC/OPGW制造技术以及价格昂贵等因素影响,不适合用于架空输电线路应力监测。光纤光栅传感技术具有价格适宜、精度高、速度快、测试距离长、可制成各种传感器等优点,适合用于架空输电线路的温度及应力等状态监测。     

架空输电线路覆冰监测光纤光栅拉力倾角传感器的研制

输电线路覆冰危害电网安全稳定运行。为解决现有输电线路覆冰在线监测系统需要现场电源,易受电磁干扰,不能分布式测量,使用寿命短等缺点,开发基于光纤布喇格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感技术的输电线路覆冰在线监测系统。基于光纤光栅传感技术,提出一种抗电磁干扰的光纤光栅拉力倾角一体化传感器。在该传感器中,通过设计双闭环U型槽结构形成了高精度抗偏载能力强的拉力传感单元;基于等强度梁易形变的特点研制了高分辨率小型化的倾角传感单元;采用增设不受力光纤光栅的方法解决了温度与应变交叉敏感问题。实验表明,所研制的光纤光栅传感器拉力倾角测量单元线性度高,传感器的灵敏度和分辨率较好,测量误差较小。基于该传感器的监测系统可实现准分布式测量,其测量范围可达100 km。     

基于光纤传感技术的风机叶片故障检测技术研究进展

叶片是风电机组的重要组成部分,承担着捕获风能的重要功能,一旦损伤必然导致风机停机,对其进行状态监测十分必要。对风机叶片的监测主要采用无损检测技术,传统方法大都基于电子测量原理,具有抗电磁干扰能力差、无法实现分布式测量等缺点。文中在对比传统无损检测技术灵敏度、效率、抗干扰能力等指标的基础上,重点分析和研究了光纤传感技术用于风机叶片监测的现状。从测量原理、传感器结构、应用实施方法、监测效果等方面,分析了FBG、BOTDA、OFDR以及干涉型光纤传感技术的研究进展,最后重点分析了光纤形状传感技术在风机叶片监测中的应用研究现状、存在的问题及未来发展趋势。     

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。     

利用光纤光栅传感器测量输电线路覆冰荷载试验

输电线路覆冰严重威胁电力系统的安全稳定运行,在现有力学测量线路荷载的基础上,建立了基于光纤光栅(FBG)传感器的输电线路覆冰在线监测系统。该系统利用光纤光栅作为传感载体,通过感知传感器金具的微应变,测量输电线路荷载;光纤作为传感信息传输载体,可在现有的光纤复合架空地线(OPGW)和光纤复合相线(OPPC)上实现。为验证系统测量输电线路覆冰后荷载变化的性能及可靠性,在±800 kV直流输电工程输电线段直线塔上进行了光纤光栅传感器测量输电线路模拟覆冰试验,试验结果表明:相较于电子式传感器,光纤传感器精度更高;测量灵敏度与金具的材料和截面积相关;光纤光栅温度补偿的精度直接影响测量精度。     

架空输电线路的在线监测

介绍了高压架空输电线路优化设计的新构想,详细叙述了WHO关于电磁场暴露标准、架空输电线周围的电磁环境和设计标准。随着高级传感技术、高速双路通讯、分布式计算机的电力传输和分配网络等技术逐步应用,使智能电网的实现成为可能。成功设计了一套新型高级输电线路安全运行监测系统,进一步提出了人工智能的专家系统监测输电线路安全运行的可行性和实效性。     

光纤传感技术在油浸式电力变压器状态监测应用的研究进展北大核心CSCD

变压器的正常运行对电力系统的稳定至关重要。因此,对变压器进行实时状态监测并基于其进行故障分析具有重要意义。光纤传感因其灵敏度高、抗电磁干扰、耐高温等优势广泛应用于变压器监测中。文中首先介绍了光纤光栅传感、分布式光纤传感及荧光光纤传感等技术的原理和特点。详细分析了光纤传感技术在油浸式电力变压器温升、振动、局部放电和油中溶解气体4种状态监测的原理和研究进展。最后对其后续研究方向进行了展望。     

光纤传感技术在变压器状态检测的应用

介绍了分布式光纤温度传感技术、光纤光栅传感技术、光纤F-P腔应力或振动传感技术、特种光纤传感技术在变压器中的应用。分析了各种光纤传感器的技术原理与系统结构,并阐述了其对电力系统中温度、应力、油中气体及局部放电故障等的监测作用。指出光纤传感技术具有独特的优势,将给电力系统变压器的状态监测带来突破。     

高压输电线路在线监测技术研究

输电线路的运行状态关系到电网运行的效率和安全,影响输电线路正常运行的因素有很多,而最主要的是自然气候因素,所以解决自然气候因素的影响是目前输电线路监测技术主要的研究问题。对高压输电线路在线监测技术中的输电线路动态增容技术、线路弧垂和张力的监测、线路覆冰情况的监测、线路图像的监控、微气候测量等相关问题进行了分析,并给出了一些建议。     

高压输电线路在线监测技术研究

输电线路的运行状态关系到电网运行的效率和安全,影响输电线路正常运行的因素有很多,而最主要的是自然气候因素,所以解决自然气候因素的影响是目前输电线路监测技术主要的研究问题.对高压输电线路在线监测技术中的输电线路动态增容技术、线路弧垂和张力的监测、线路覆冰情况的监测、线路图像的监控、微气候测量等相关问题进行了分析,并给出了一些建议.     

全光纤微风振动监测传感器研制

笔者研究了基于光纤传感原理的输电线路微风振动在线监测技术,通过理论计算验证了以植入光纤光栅的悬臂梁为主体结构的新型无源传感器设计的可行性,依据计算结果指导成功试制出首个光纤光栅式微风振动监测传感器,同时根据光纤光栅的应力变化与导线微风振动中振幅及频率的变化情况对传感器进行了标定。标定后的系统经过实验室试验以及实际挂网运行验证可有效检测微风振动,并且文中设计的传感器完全满足频率为0~150 Hz、振幅为0~0.6 mm的输电线路微风振动监测规程。     

分布式光纤温度传感技术及其应用

分布式光纤温度传感技术是一种用于实时测量空间温度场分布的传感技术。该技术利用光时域反射原理、激光喇曼光谱原理,经波分复用器、光电检测器等对采集的温度信息进行放大并将温度信息实时地计算出来,它能对光纤测线的温度场进行分布式的连续检测,是实现实时测量空间分布温度的一种新技术。本文介绍了该技术的测温原理以及其在南昌电网110 kV高压电缆隧道在线监测中的应用。     

光纤传感技术及其在智能化电缆隧道的应用

随着光纤传感技术的发展,光纤传感技术在电力领域得到了广泛的研究和应用。文章首先分析了光纤布拉格光栅传感器和分布式光纤传感的响应机理、系统及其在电力领域中的应用,分析了电力应用光纤传感技术的发展方向。然后面向电缆管道智能化发展的需要,结合具体的监测场景和参量,比如温度、应力、振动、管道危害性气体成分分析等,提出了结合波导集成气体探测器和光纤光栅加速度计的电缆隧道多参量状态监测方案,以降低电缆管道智能化监测成本,提高电缆隧道的维护安全和管理水平,促进智能电网的快速发展。