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    分布式光纖振動監測系統地下電纜外部破壞監測

    分布式光纖振動監測系統地下電纜外部破壞監測

    • 所屬分類:光纖測溫解決方案
    • 瀏覽次數:
    • 發布日期:2022-04-24 00:00:00
    • 案例描述
    • 性能特點
    • 技術參數

    監測意義

    近年來,為滿足城市建設、環境美化的要求,越來越多電力線路采用電纜方式建設,地下電纜在輸配電系統中的比重越來越大,規模增長迅速。但是在服役過程中,電纜時常受到外力破壞,故障隱患頻發且類型、位置、時刻難以預知,電纜供電安全可靠的優勢受到嚴重影響。因此,保障電纜供電不受外力破壞成為了電力運行部門急需解決的問題。但傳統運行維護技術無法有效匹配電力基礎設施的增長速度,致使電纜線路及電纜通道運維工作面臨著巨大壓力。

    本系統依托分布式光纖振動傳感技術實現電纜外破監測,實時測量傳輸線路周圍的振動情況,定位異常發生地點,并識別潛在威脅到光纜的垂直距離,從而有效評估外破威脅等級。該系統能夠提供可靠的傳輸線路防外力破壞預警功能,有力保證電力系統安全運行。

     

    DAS測量原理

    本產品通過DF-DAS40系列分布式光纖動感測儀構建監測平臺。在原理上利用相位敏感型光時域反射計(Φ-OTDR)技術來探測振動,實現對外破事件的監測。Φ-OTDR通常采用kHz級別的窄線寬激光器作為光源,通過向傳感光纖注入探測光脈沖,并檢測傳感光纖中由此產生的瑞利背向散射(RBS)信號來感知光纖所受到的外部擾動。該技術靈敏度極高、測量響應速度快,能夠實現長距離全分布式的無盲區傳感,非常適合對地埋電纜周邊各類微擾動事件的監測。

    在測量原理上,當外部擾動發生時,光纖的長度、折射率等會隨著外部擾動事件發生變化,最終導致光纖相應位置產生的RBS光信號相位發生變化。Φ-OTDR通過分析外部擾動發生前后該位置的RBS相位變化,便可以對外部擾動事件進行定量測量。其原理下圖所示:   

    通過信號處理可以提取出擾動位置的相位變化信息,就可以獲得外部擾動作用在待測光纖上引起的光纖長度變化,最終實現外部聲場的重構。結合信號分析,就能夠對電纜管廊附近發生的施工現象進行準確定位以及快速識別,達到提前預警、快速巡視排查、減少故障發生的幾率,保障電纜安全運行的目標。

    系統對振動信號的時域特征進行統計分析,研究信號的形態隨時間變化的規律,抽取短時能量、平均過零率、諧振頻率、子頻帶能量、香農熵等典型特征量作為信號判斷和識別的依據,結合譜減、自適應濾波等噪聲抑制方法,能夠有效降低虛警率。本系統一方面能夠實現單條線路或多條串/并聯電纜線路外破隱患的監控和定位,形成電纜全線監控體系,另一方面又能夠實現對電纜所有外破隱患點的全流程管控,做到線面結合。

    依托本系統可以有效地實時監測地埋電纜周邊的施工振動情況,及時了解異常信號,有效減少地埋電纜故障發生的幾率,一旦周邊有異常施工和破壞,系統就可以發出及時預警。在故障發生后,能夠做到精準定位,快速確定故障點的位置,降低人工查巡工作量,提高故障搶修的效率。系統設備安裝在機房,采用通訊光纜的1芯光纖既作為傳感裝置又做數據通訊,無需額外加裝傳感器和供電電源。光電復合纜敷設的區段可全線監測,全線路無盲區。系統軟件提供檢測預警數據的訪問接口,以備用戶的二次開發與集成。系統所構建的“線面結合、移動互聯” 監測預警技術架構,可極大降低故障發生率和巡檢的工作強度,提升工作質量。

    系統的硬件裝置采用如上圖所示的標準2U結構,其內部結構緊湊,穩定性強,能夠安裝在變電站通信機房的機柜內。裝置安裝便捷,只需將一根傳感光纖的單端接入就可完成裝置安裝,利用網絡接口,可以實現遠程監控與數據傳輸。


    系統參數介紹:

    系統型號

    DF-DAS40

    技術參數

    振動傳感光纜

    采用普通單模光纖(SM 9/125,衰減<0.2dB/km@1550nm)允許拉伸強度長期300N,短期800N;允許抗側壓強度長期200N/10cm,短期800N/10cm,工作使用年限≥20年;同時要求具有防腐、抗老化的外護套。

    監測距離

    單通道50公里(典型應用40km)

    定位精度

    定位精度5米。

    防區劃分范圍

    防區范圍5米5千米,軟件可調。

    系統報警響應時間

    <5

    系統接口

    RJ45,USB

    監控模式

    實時分布式監控報警,具有定位功能

    頻率響應

    1Hz10KHz

    控制器電源參數

    220VAC, 50-60Hz

    控制器功率

    20~60W

    GUI

    提供電子地圖界面,自動彈出報警信息

    報警輸出

    系統能區分入侵報警,系統故障,報警可以通過LAN網絡輸出給第三方系統。

    處理器工作溫度

    0-40℃

    處理器工作濕度

    0-90%HR,無凝露


    標簽

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