電力電纜是電力傳輸?shù)闹匾d體。但是人為因素（如∶施工挖破皮、被割破皮等）和自然災(zāi)害（如∶滑坡、塌方、地基沉降、腐蝕、老鼠破壞等）會(huì)造成電纜線路故障，影響電力電網(wǎng)建設(shè)效能的發(fā)揮。因此，應(yīng)用科學(xué)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)電力電纜的電纜的故障進(jìn)行檢測和定位、及時(shí)提醒線路維護(hù)人員提前采取預(yù)防措施顯得?十分的緊迫和必要。?本文研究基于分布式光纖振動(dòng)傳感原理為核心的智能監(jiān)測技術(shù)，利用光纖傳感技術(shù)對(duì)電網(wǎng)中的電力電纜線路的故障進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)智能監(jiān)測和定位。該智能監(jiān)測系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)電力電纜線路的故障進(jìn)行檢測和定位，確保電網(wǎng)安全、高效運(yùn)行;綜合分析處理各傳感器信息，并且在出現(xiàn)異常情況時(shí)，通過控制相應(yīng)的聯(lián)動(dòng)設(shè)備采取一定的措施來保障電網(wǎng)正常運(yùn)行。

分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù)原理

分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù)是利用OTDR光時(shí)域反射計(jì)的干涉機(jī)理測試外界繞那擾動(dòng)，外界擾動(dòng)作用在光纜上面或附近產(chǎn)生的壓力（振動(dòng)）導(dǎo)致光纖中瑞利散射光三相位發(fā)生變化，由于干涉作用，光相位變化將引起光強(qiáng)度的變化時(shí)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測不同時(shí)刻后向瑞利散射信號(hào)的干涉效應(yīng)可定位振動(dòng)信號(hào)的位置，并通過建立光纜線路環(huán)境特征參數(shù)數(shù)據(jù)模型和告警監(jiān)測閾值模型，降低監(jiān)測告警的虛警率。?分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)采用普通通信光纜中的一根空閑纖芯作傳感單元，進(jìn)行分布式光纖傳感器多點(diǎn)振動(dòng)測量。其基本原理是當(dāng)外界的振動(dòng)作用于通信光纜時(shí)，引起光纜中纖芯發(fā)生形變，使纖芯長度和折射率發(fā)生變化，導(dǎo)致光纜中光的相位發(fā)生變化。當(dāng)光在光纜中傳輸時(shí)，由于光子與纖芯晶格發(fā)生作用，不斷向后傳輸瑞利散射光。當(dāng)外界有振動(dòng)發(fā)生時(shí)，背向瑞利散射光的相位隨之發(fā)生變化，這些攜帶外界振動(dòng)信息的信號(hào)光，返回系統(tǒng)主機(jī)后，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)處理，將微弱的相位變化轉(zhuǎn)換為光強(qiáng)變化，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理后，進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)根據(jù)分析的結(jié)果，判斷入侵事件的發(fā)生，并確認(rèn)入侵地點(diǎn)。

系統(tǒng)通過分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)監(jiān)測來自于高壓電纜上方的振動(dòng)信號(hào)，通過振動(dòng)信號(hào)來分析判斷故障點(diǎn)的位置。當(dāng)高壓電纜放電試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)高壓電纜發(fā)出高壓脈沖信號(hào)時(shí)，同時(shí)會(huì)向分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)上升沿或下降沿信號(hào)，以作標(biāo)記信號(hào)。分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)根據(jù)高壓電纜放電試驗(yàn)主機(jī)給的脈沖同步信號(hào)進(jìn)行振動(dòng)信號(hào)的采集，實(shí)時(shí)監(jiān)測高壓電纜的振動(dòng)情況，并將監(jiān)測到振動(dòng)信號(hào)保存到數(shù)據(jù)庫中。高壓電纜放電試驗(yàn)系統(tǒng)放電結(jié)束后，由綜合平臺(tái)對(duì)分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)采集到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，并結(jié)合高壓電纜放電試驗(yàn)系統(tǒng)放電脈沖情況，綜合分析對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位，并在軟件界面是顯示整段監(jiān)測光纜的波形圖、故障點(diǎn)位置。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中保存測量的振動(dòng)信號(hào)和放電信號(hào)的歷史數(shù)據(jù)，并繪制成報(bào)表，由用戶選擇查看。

綜合平臺(tái)款件 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器
報(bào)動(dòng)波形
高壓電纜放電分布式光纖振試驗(yàn)主機(jī)
動(dòng)傳感主機(jī)
振動(dòng)傳感光埋故障點(diǎn)
心動(dòng)地貌∶雙電高壓電脈測基于分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù)的電纜故障定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
該系統(tǒng)以高壓電纜故障時(shí)所產(chǎn)生的震動(dòng)為監(jiān)測對(duì)象，可實(shí)現(xiàn)以下功能∶
（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測電纜走廊路面施工振動(dòng)位置的振動(dòng)量，并根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測值顯示報(bào)警狀態(tài)。實(shí)時(shí)監(jiān)測高壓電纜故障點(diǎn)所產(chǎn)生的震動(dòng)情況，可對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位，定位誤差不大于±25 m;
（2）檢測到電纜故障時(shí)，在界面上顯示告警提示;
（3）軟件界面可顯示電纜的震動(dòng)波形圖;
（4）能與高壓電纜放電試驗(yàn)系統(tǒng)通訊，接收該系統(tǒng)發(fā)來的上升沿或下降沿信號(hào);
（5）各監(jiān)測值的歷史數(shù)據(jù)記錄展示。

試驗(yàn)結(jié)果
為了驗(yàn)證系統(tǒng)是否能探測到電纜的故障信號(hào)并準(zhǔn)確定位故障信號(hào)的位置，搭建了一個(gè)測試系統(tǒng)。測試驗(yàn)證系統(tǒng)選取110 kV電纜300 m，在電纜上100m、200m和300m位置分別模擬放電信號(hào)。用該系統(tǒng)來探測電纜的放電信號(hào)及其位置。
系統(tǒng)在電纜上100m處探測到的振動(dòng)信號(hào)。從上圖分析得出系統(tǒng)能準(zhǔn)確探測到電纜故障放電時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)，并能準(zhǔn)確定位故障信號(hào)發(fā)生的位置。