二、光纖傳感器在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

　　電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分布面廣，在高壓電力線和電力通信網(wǎng)絡(luò)上存在著各種各樣的隱患，因此，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各種線路、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分布式監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。

　　1、在高壓電纜溫度和應(yīng)變測(cè)量中的應(yīng)用

　　目前，國外（主要是英國、 日本 等）已利用激光喇曼光譜效應(yīng)研制出分布式光纖溫度傳感器產(chǎn)品。而國內(nèi)也在積極地開展這方面的研究工作。國內(nèi)把分布式光纖溫度傳感技術(shù)引入電力系統(tǒng)電纜測(cè)溫的研究工作只是剛剛開始。

　　聯(lián)系到我國南方地區(qū)去年所遭受到的雪災(zāi)來考慮，如果能在高壓電纜上并行地鋪設(shè)傳感光纜，對(duì)電力系統(tǒng)電纜、鐵塔等設(shè)施的溫度、壓力等參量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，就能夠做到及時(shí)排險(xiǎn)，從而盡可能減少經(jīng)濟(jì)損失。可見，光纖傳感器在電力系統(tǒng)將具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　在理想情況下，光纖應(yīng)被置于盡可能靠近電纜纜芯的位置，以更精確地測(cè)量電纜的實(shí)際溫度。對(duì)于直埋動(dòng)力電纜來說，表貼式光纖雖然不能準(zhǔn)確地反映電纜負(fù)載的變化，但是對(duì)電纜埋設(shè)處土壤熱阻率的變化比較敏感，而且能夠減少光纖的安裝成本。

　　2、在電功率傳感器中的應(yīng)用

　　電功率是反映電力系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)幕倦娏浚姽β蕼y(cè)量是電力計(jì)量的一項(xiàng)重要內(nèi)容。隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的電磁測(cè)量方法日益顯露出其固有的局限性，如電絕緣、電磁干擾、磁飽和等問題，因而人們一直在致力于尋找測(cè)量電功率的新方法。可以說光纖傳感器的出現(xiàn)給人們解決這一問題帶來了福音。

　　光纖電功率傳感器的主要特點(diǎn)是：由于電功率傳感同時(shí)涉及電壓、電流2個(gè)電量，因而通常需要同時(shí)考慮電光、磁光效應(yīng)，同時(shí)利用2種傳感介質(zhì)或1種多功能介質(zhì)作為敏感元件，這使得光纖電功率傳感頭的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜;光纖電功率傳感器的光傳感信號(hào)中有時(shí)同時(shí)包含電壓、電流信號(hào)，因此其信號(hào)檢測(cè)與處理方法也將比較復(fù)雜。

　　3、在電力系統(tǒng)光纜監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

　　電力系統(tǒng)光纜種類繁多，加之我國地域廣闊，各地環(huán)境差異很大，所以光纜的環(huán)境也很復(fù)雜，其中溫度和應(yīng)力是影響光纜性能的主要環(huán)境因素。因此，在監(jiān)測(cè)光纖斷點(diǎn)的同時(shí)也對(duì)光纜所處溫度和應(yīng)力情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可見對(duì)光纜的故障預(yù)警及維護(hù)意義深遠(yuǎn)。

　　通過測(cè)量沿光纖長(zhǎng)度方向的布里淵散射光的頻移和強(qiáng)度，可得到光纖的溫度和應(yīng)變信息，且傳感距離較遠(yuǎn)，所以有深遠(yuǎn)的工程研究?jī)r(jià)值。

　　基于布里淵光時(shí)域反射（BOTDR）的分布式光纖傳感系統(tǒng)，采用相干檢測(cè)技術(shù)，系統(tǒng)原理如圖1所示。

　　基于BOTDR傳感系統(tǒng)原理

　　圖1基于BOTDR傳感系統(tǒng)原理

　　BOTDR光纖傳感系統(tǒng)測(cè)量的是光纖的自發(fā)布里淵散射信號(hào)，其信號(hào)強(qiáng)度非常微弱，但可以采用相干檢測(cè)技術(shù)提高系統(tǒng)信噪比。這種方案可單光源、單端工作，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，而且可同時(shí)監(jiān)測(cè)光纖斷點(diǎn)、損耗、溫度和應(yīng)變。