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光纤传感在电力安全领域的应用

光纤传感在电力安全领域的应用

发布时间:2022-01-23 16:26    浏览量:
电力系统是国家建设的基础,是国民经济的命脉所在,电力作为国家重要的能源供给设施,安全防范自是重中之重。
 
电力系统自动化建设和改造不断发展完善,而电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成,需对各个环节具备安全防范手段。
 
分布式光纤传感技术,将整个长度范围内的光纤均用作传感器,探测在光纤敷设范围内任意点的特定信息。
 
基于弹光效应和白光干涉技术,开发的分布式光纤监测技术,可以实现电力系统从发电到输变电整个电力供应环节的安全监控整体解决。
 
该技术从光纤振动传感与温度传感两方面着手,开发了针对电力系统应用性极强的系列产品。该技术利用了光纤本质是弱电器件的优点,对能源依赖小,野外布设方便,不怕雷击电闪;利用了光纤是一种无源器件的优点,因此,防火、防爆,无电磁干扰,更抗电磁干扰,非常适合长距离、大范围、难以人力全面监控的场合;利用了光纤本身不含金属的特点,因此,在野外苛刻的自然环境中,不会腐蚀,不怕雨雪,甚至可用于湿地与海域。
 
无人值守电站
 
无人值守电站的安全,电力设施、设备的破坏情况屡有发生。 变电站园区周界入侵探测报警系统,成为保证变电站安全运行的最外层、最必要屏障。
 
光纤振动传感技术采用光纤作为前端介质,同时通过光纤将前端信号传输至监控中心主机主,主机响应后通过电力专网向远程调度中心或市局、上级机构传输信号,实现远程实时监控。
 
高压电塔安全监控系统
 
高压电塔危险性极强,塔架附近一定区域都需作无人区隔离,保证一定的安全距离。
 
光纤振动传感技术通过埋设在无人区高压塔架周围的光缆,或者绑扎在高压塔架底部支架上的光缆,在有人员进入禁行区,或开始攀爬塔架的时候,第一时间进行报警。安保人员通过监控室显示的塔架位置及时进行定位,并出动人员及早进行干预。能有效将危险及早进行扼制。
 
输电干线安全监控
 
输电线路是电网运行的命脉,它在输送能源的同时又相当的脆弱,任何外力的破坏,都有可能造成大面积停电。外力破坏(如盗窃、施工)、环境污染、自然灾害一直是威胁电网安全的重大隐患,而对于地震、台风、洪水等自然灾害有可能造成的电网大面积瘫痪,目前还缺乏系统性研究和评估,没有建立相应的预警机制。
 
利用光纤传感技术对输电线路进行安全监控,是采用沿输电线路布设的光纤单芯定位等一系列创新技术,通过对输电线路上发生的触碰(或刮擦)光缆、接头盒、光芯等扰动的实时监测,采集和分析信息,判定扰动发生的位置、类型、强度,以帮助线路维护人员及时发现输电线路的破坏行为。该系统解决了当前输电干线安全缺乏有效监测手段的问题,不仅能够在事件发生时实时监测、准确定位、智能分析,还可以实现对事故发生的预警,有效解决对线路损毁的预警监测,为安保人员提供告警、智能分析和辅助决策支持。
 
分布式温度传感监测
 
电厂与变电站电缆桥架、电缆隧道、电缆夹层、电缆沟、电缆竖井、开关设备、变压器、电阻排等电力设备在长期的高压中常因发热而老化引起火灾,经过多年来火灾调查研究发现,大多数的火灾事故都是由于温度过高引起的。如果能够在火灾潜伏期温度缓慢的上升过程中就能即时发现火灾隐患并采取相应措施,无疑是最佳的防范时机。
 
传统形式的火灾探测系统其传感部件通常是电磁式元件,而在电力行业的应用场合,设备上都有着高压,它的周围有很强的电磁干扰,导致传统的探测器误报、漏报时常发生。
 
分布式光纤测温传感技术是目前国际上最先进的测温技术。DTS分布式光纤温度传感器系统,能在整个连续的光纤上,以距离的连续函数形式,测量和显示出光纤上各点的温度值。这种技术只需一根光纤就可以测量十公里距离的温度。对于电力系统的温度监测,分布式光纤温度传感系统是一种十分有效的监测设备。
 
它基于目前最先进的光纤、激光和信号处理技术。采用光纤作为温度信息采集的传感器。通过测量入射激光在光纤中不同距离处产生的散射波,测知沿光纤分布的各点的实时温度信息。该系统专门应用于区域(多点、线性、面型)测温,并可以实现对温度引起的过热、过冷、火情隐患等进行预判和报警。
 
综上所述,光纤传感技术可以整体解决电力行业各个环节从安全防范至安全生产的综合安全监控,得到电力行业的广泛重视,并开始被广泛应用。
 
光纤传感器在桥梁健康监测中的应用
 
随着工业与交通运输的发展,桥梁对交通运输的发展具有重大影响,桥梁的跨度增加以及结构的复杂趋势,使得其安全隐患受到大家更多的关注,因此我们需要对桥梁进行更好的健康监测。桥梁的健康监测实际上是通过对桥梁结构的无损检测、实时监测桥梁的整体结构,对其损伤位置和程度进行诊断,为桥梁的维修以及管理提供帮助。
 
随着光纤传感技术用于复合材料的发展,把光纤传感系统埋入水泥结构形成能够感知应力和断裂损伤的能力。光纤传感器因为具有质量轻,结构小,信息量大,不受电磁干扰,容易埋入结构等优点,可以对桥梁进行实时的监测和控制,从而实现对桥梁结构健康监测的目的。目前,最广泛使用的是光纤光栅型传感器,是桥梁健康监测系统的重要工具之一。

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