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分布式光纤振动监测系统地下电缆外部破坏监测

分布式光纤振动监测系统地下电缆外部破坏监测

  • 所属分类:光纤测温解决方案
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  • 发布日期:2022-04-24 00:00:00
  • 案例描述
  • 性能特点
  • 技术参数

监测意义

近年来,为满足城市建设、环境美化的要求,越来越多电力线路采用电缆方式建设,地下电缆在输配电系统中的比重越来越大,规模增长迅速。但是在服役过程中,电缆时常受到外力破坏,故障隐患频发且类型、位置、时刻难以预知,电缆供电安全可靠的优势受到严重影响。因此,保障电缆供电不受外力破坏成为了电力运行部门急需解决的问题。但传统运行维护技术无法有效匹配电力基础设施的增长速度,致使电缆线路及电缆通道运维工作面临着巨大压力。

本系统依托分布式光纤振动传感技术实现电缆外破监测,实时测量传输线路周围的振动情况,定位异常发生地点,并识别潜在威胁到光缆的垂直距离,从而有效评估外破威胁等级。该系统能够提供可靠的传输线路防外力破坏预警功能,有力保证电力系统安全运行。

 

DAS测量原理

本产品通过DF-DAS40系列分布式光纤动感测仪构建监测平台。在原理上利用相位敏感型光时域反射计(Φ-OTDR)技术来探测振动,实现对外破事件的监测。Φ-OTDR通常采用kHz级别的窄线宽激光器作为光源,通过向传感光纤注入探测光脉冲,并检测传感光纤中由此产生的瑞利背向散射(RBS)信号来感知光纤所受到的外部扰动。该技术灵敏度极高、测量响应速度快,能够实现长距离全分布式的无盲区传感,非常适合对地埋电缆周边各类微扰动事件的监测。

在测量原理上,当外部扰动发生时,光纤的长度、折射率等会随着外部扰动事件发生变化,最终导致光纤相应位置产生的RBS光信号相位发生变化。Φ-OTDR通过分析外部扰动发生前后该位置的RBS相位变化,便可以对外部扰动事件进行定量测量。其原理下图所示:   

通过信号处理可以提取出扰动位置的相位变化信息,就可以获得外部扰动作用在待测光纤上引起的光纤长度变化,最终实现外部声场的重构。结合信号分析,就能够对电缆管廊附近发生的施工现象进行准确定位以及快速识别,达到提前预警、快速巡视排查、减少故障发生的几率,保障电缆安全运行的目标。

系统对振动信号的时域特征进行统计分析,研究信号的形态随时间变化的规律,抽取短时能量、平均过零率、谐振频率、子频带能量、香农熵等典型特征量作为信号判断和识别的依据,结合谱减、自适应滤波等噪声抑制方法,能够有效降低虚警率。本系统一方面能够实现单条线路或多条串/并联电缆线路外破隐患的监控和定位,形成电缆全线监控体系,另一方面又能够实现对电缆所有外破隐患点的全流程管控,做到线面结合。

依托本系统可以有效地实时监测地埋电缆周边的施工振动情况,及时了解异常信号,有效减少地埋电缆故障发生的几率,一旦周边有异常施工和破坏,系统就可以发出及时预警。在故障发生后,能够做到精准定位,快速确定故障点的位置,降低人工查巡工作量,提高故障抢修的效率。系统设备安装在机房,采用通讯光缆的1芯光纤既作为传感装置又做数据通讯,无需额外加装传感器和供电电源。光电复合缆敷设的区段可全线监测,全线路无盲区。系统软件提供检测预警数据的访问接口,以备用户的二次开发与集成。系统所构建的“线面结合、移动互联” 监测预警技术架构,可极大降低故障发生率和巡检的工作强度,提升工作质量。

系统的硬件装置采用如上图所示的标准2U结构,其内部结构紧凑,稳定性强,能够安装在变电站通信机房的机柜内。装置安装便捷,只需将一根传感光纤的单端接入就可完成装置安装,利用网络接口,可以实现远程监控与数据传输。


系统参数介绍:

系统型号

DF-DAS40

技术参数

振动传感光缆

采用普通单模光纤(SM 9/125,衰减<0.2dB/km@1550nm)允许拉伸强度长期300N,短期800N;允许抗侧压强度长期200N/10cm,短期800N/10cm,工作使用年限≥20年;同时要求具有防腐、抗老化的外护套。

监测距离

单通道50公里(典型应用40km)

定位精度

定位精度5米。

防区划分范围

防区范围5米5千米,软件可调

系统报警响应时间

<5

系统接口

RJ45USB

监控模式

实时分布式监控报警,具有定位功能

频率响应

1Hz10KHz

控制器电源参数

220VAC, 50-60Hz

控制器功率

20~60W

GUI

提供电子地图界面,自动弹出报警信息

报警输出

系统能区分入侵报警,系统故障,报警可以通过LAN网络输出给第三方系统。

处理器工作温度

0-40℃

处理器工作湿度

0-90%HR,无凝露


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