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）和自然災害（如∶滑坡、塌方、地基沉降、腐蝕、老鼠破壞等）會造成電纜線路故障，影響電力電網(wǎng)建設效能的發(fā)揮。因此，應用科學手段實現(xiàn)對電力電纜的電纜的故障進行檢測和定位、及時提醒線路維護人員提前采取預防措施顯得?十分的緊迫和必要。?本文研究基于分布式光纖振動傳感原理為核心的智能監(jiān)測技術，利用光纖傳感技術對電網(wǎng)中的電力電纜線路的故障進行全方位實時智能監(jiān)測和定位。該智能監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)對電力電纜線路的故障進行檢測和定位，確保電網(wǎng)安全、高效運行;綜合分析處理各傳感器信息，并且在出現(xiàn)異常情況時，通過控制相應的聯(lián)動設備采取一定的措施來保障電網(wǎng)正常運行。
分布式光纖振動傳感技術原理
分布式光纖振動傳感技術是利用OTDR光時域反射計的干涉機理測試外界繞那擾動，外界擾動作用在光纜上面或附近產生的壓力（振動）導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度的變化時，通過實時監(jiān)測不同時刻后向瑞利散射信號的干涉效應可定位振動信號的位置，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，進行分布式光纖傳感器多點振動測量。其基本原理是當外界的振動作用于通信光纜時，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，導致光纜中光的相位發(fā)生變化。當光在光纜中傳輸時，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。當外界有振動發(fā)生時，背向瑞利散射光的相位隨之發(fā)生變化，這些攜帶外界振動信息的信號光，返回系統(tǒng)主機后，經(jīng)光學系統(tǒng)處理，將微弱的相位變化轉換為光強變化，再經(jīng)光電轉換和信號處理后，進入計算機進行數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)根據(jù)分析的結果，判斷入侵事件的發(fā)生，并確認入侵地點。
系統(tǒng)通過分布式光纖振動傳感系統(tǒng)監(jiān)測來自于高壓電纜上方的振動信號，通過振動信號來分析判斷故障點的位置。當高壓電纜放電試驗系統(tǒng)對高壓電纜發(fā)出高壓脈沖信號時，同時會向分布式光纖振動傳感系統(tǒng)發(fā)出一個上升沿或下降沿信號，以作標記信號。分布式光纖振動傳感系統(tǒng)根據(jù)高壓電纜放電試驗主機給的脈沖同步信號進行振動信號的采集，實時監(jiān)測高壓電纜的振動情況，并將監(jiān)測到振動信號保存到數(shù)據(jù)庫中。高壓電纜放電試驗系統(tǒng)放電結束后，由綜合平臺對分布式光纖振動傳感系統(tǒng)采集到的振動信號進行分析，并結合高壓電纜放電試驗系統(tǒng)放電脈沖情況，綜合分析對故障點進行定位，并在軟件界面是顯示整段監(jiān)測光纜的波形圖、故障點位置。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中保存測量的振動信號和放電信號的歷史數(shù)據(jù)，并繪制成報表，由用戶選擇查看。
綜合平臺款件 數(shù)據(jù)庫服務器
報動波形
高壓電纜放電分布式光纖振試驗主機
動傳感主機
振動傳感光埋故障點
心動地貌∶雙電高壓電脈測基于分布式光纖振動傳感技術的電纜故障定位系統(tǒng)結構示意圖
該系統(tǒng)以高壓電纜故障時所產生的震動為監(jiān)測對象，可實現(xiàn)以下功能∶
（1）實時監(jiān)測電纜走廊路面施工振動位置的振動量，并根據(jù)實時監(jiān)測值顯示報警狀態(tài)。實時監(jiān)測高壓電纜故障點所產生的震動情況，可對故障點進行定位，定位誤差不大于±25 m;
（2）檢測到電纜故障時，在界面上顯示告警提示;
（3）軟件界面可顯示電纜的震動波形圖;
（4）能與高壓電纜放電試驗系統(tǒng)通訊，接收該系統(tǒng)發(fā)來的上升沿或下降沿信號;
（5）各監(jiān)測值的歷史數(shù)據(jù)記錄展示。
試驗結果
為了驗證系統(tǒng)是否能探測到電纜的故障信號并準確定位故障信號的位置，搭建了一個測試系統(tǒng)。測試驗證系統(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。用該系統(tǒng)來探測電纜的放電信號及其位置。
系統(tǒng)在電纜上100m處探測到的振動信號。從上圖分析得出系統(tǒng)能準確探測到電纜故障放電時產生的振動信號，并能準確定位故障信號發(fā)生的位置。
