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技術文章

光纖傳感技術在電力安防系統(tǒng)各環(huán)節(jié)中的應用
 DQZHAN技術訊：光纖傳感技術在電力安防系統(tǒng)各環(huán)節(jié)中的應用
電力系統(tǒng)是國家建設的基礎，是國民經濟的命脈所在，是支撐整個社會運行*重要基礎體系之一。近年來隨著我國經濟的持續(xù)飛速發(fā)展，居民生活水平的迅速提高，電力需求在不斷增加，發(fā)電廠、變電站及配套線路被大量建設，對現(xiàn)代化建設所體現(xiàn)出的重要性越來越明顯。電力工業(yè)得到迅速發(fā)展，電力網絡的覆蓋范圍也迅速擴大。

電廠環(huán)境復雜傳統(tǒng)安防設備受限

電力作為國家重要的能源供給設施，**防范自是重中之重，保證供電系統(tǒng)的**運行已經成為電力管理部門的首要任務。在我國電力行業(yè)在安防系統(tǒng)中一直走在前列，需求與功能也隨著信息技術的發(fā)展而不斷完善與提高，傳統(tǒng)的人力管理已經無法符合電力應用的智能化、數(shù)字化的趨勢。

隨著電力系統(tǒng)自動化建設和改造不斷發(fā)展完善，電網企業(yè)大多已經實現(xiàn)了對遠程變電站/電網發(fā)電機組的遙測、遙信、遙控、遙調，即四遙功能。當前，各企業(yè)為了提高勞動生產率，增加經濟效益，開始對電力生產實現(xiàn)無人值守模式或者遠程遙控操作，網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)-五遙作為對四遙的進一步補充和完善，越來越廣泛地被電力用戶應用到電力綜合生產管理調度之中。

但是目前，電力行業(yè)的監(jiān)控也主要還是以變電站監(jiān)控為主，而電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成。而作為電力生產不可或缺的各環(huán)節(jié)，一些環(huán)節(jié)的**防范還存在缺失，或者低層次技術應用階段，缺乏一些技術先進、**可靠的**防范手段。

首先從發(fā)電環(huán)節(jié)，中國已經經歷了一輪電廠投建及改擴建的高峰期，一批火電、水電、核電、風電以及其它能源發(fā)電廠相繼建成投產。電廠往往投資規(guī)模巨大，對**生產和設備財產保有的要求很高，然而各電廠因其生產組織形式不同，工業(yè)環(huán)境有著其各自的異同。相同的是電廠一般占地范圍較大，大規(guī)模的裝備全廠覆蓋的入侵探測報警系統(tǒng)，存在施工、裝備以及探測效果的難題。而各電廠的環(huán)境因素比較復雜，使得傳統(tǒng)一些安防設備的使用受限。
傳統(tǒng)的線形對射探測設備，發(fā)射口易被堵塞，從而失效。而電子圍欄以及一些場形探測設備在高頻電磁干擾、高溫潮濕的環(huán)境下，易受干擾，造成設備工作的有效性明顯受到干擾。因此，發(fā)電廠周界**防范入侵探測報警系統(tǒng)需要裝備環(huán)境應用性更強的系統(tǒng)。

然后是輸電環(huán)節(jié)，輸電線路是電網運行的命脈，是關系國計民生的關鍵，它在輸送能源的同時又相當?shù)拇嗳?，任何外力的破壞，都有可能造成大面積停電，甚至電網瓦解，給地方經濟發(fā)展和人民群眾生活及社會穩(wěn)定帶來巨大危害。外力破壞(如盜竊、施工)、環(huán)境污染、自然災害一直是威脅電網**的重大隱患，并有不斷增加的趨勢。目前電網企業(yè)還缺乏有效的防范手段和防范措施。而對于地震、臺風、洪水等自然災害有可能造成的電網大面積癱瘓，目前還缺乏系統(tǒng)性研究和評估，沒有建立相應的預警機制。

隨著現(xiàn)代光電傳感技術的發(fā)展，使用輕巧方便的分布式光纖壓力傳感器來代替原來的普通探測器陣列已成為可能，并因其優(yōu)越的性能而具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。光纖監(jiān)測技術是國際上七十年代后期才迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)代化監(jiān)測技術，在航空、航天領域中已顯示了其有效性。在土木、交通、地質工程領域的應用才剛剛開始，并受到了各發(fā)達國家研究機構的普遍重視，發(fā)展前景十分良好。尤其是近年來開發(fā)的分布式光纖傳感技術，使光纖傳感的應用領域得到進一步拓展。

無人值守電站

隨著科學技術的飛速發(fā)展，運用自動控制技術、微機及網絡通信技術實現(xiàn)變電站設備的遙信、遙測、遙調、遙控已經成為變電運行的主流方式，并已在城、農網建設改造中廣泛采用。與此同時，無人值守電站的**防范也成為應運而生的問題，電力設施、設備遭破壞的情況屢有發(fā)生。因此，變電站園區(qū)周界入侵探測報警系統(tǒng)，成為保證變電站**運行的*外層、*必要屏障。

綜合電網調度運行的實際狀況，無人值守變電站的周界入侵探測報警系統(tǒng)有其一些特殊的性能要求：

1變電站多呈分散式分布，有些處于偏遠地區(qū)，環(huán)境復雜、氣候狀況多變。周界入侵探測報警系統(tǒng)要求在潮濕、干旱環(huán)境下均能良好運行，受風、雨干擾小，不受雷、電影響。
2變電站無人或少人值守，一旦周界發(fā)生入侵報警，則需調集人力或出動警力趕赴現(xiàn)場，因此要求入侵探測報警系統(tǒng)性能穩(wěn)定，誤報、漏報率低。

3目前屬于無人值守變電站管理模式的多為超高壓和高壓變電站，變電站園區(qū)處于高壓、強電磁的環(huán)境當中，要求設備能夠穩(wěn)定、良好運行。

4遠程監(jiān)控，集控站分控中心、調度局監(jiān)控中心、其它職能部門相關領導應能分級、分權限進行監(jiān)控、調度、報警。

光纖振動傳感技術采用光纖作為前端介質，同時通過光纖將前端信號傳輸至監(jiān)控中心主機主，主機響應后通過電力專網向遠程調度中心或市局、上級機構傳輸信號，實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控。

高壓電塔**監(jiān)控系統(tǒng)

眾所周知，高壓電塔危險性極強，別說是靠近塔架，就連塔架附近一定區(qū)域都需作無人區(qū)隔離，保證一定的**距離。然而，攀爬塔架的新聞卻依然時有發(fā)生。可能造**員傷亡，也有因人道主義救助切斷供電而造成的大范圍電力中斷，給工業(yè)生產、人民生活帶來干擾。因此，如果能在靠近塔架的無人區(qū)域，或者塔架底部布設報警裝置，在意識到可能有人員進入的早期，及時預警，及時進行干預，將危險及早扼制，對于電力供給的**運行與人民生活都能起到很好的保證。

光纖振動傳感技術通過埋設在無人區(qū)高壓塔架周圍的光纜，或者綁扎在高壓塔架底部支架上的光纜，在有人員進入禁行區(qū)，或開始攀爬塔架的時候，**時間進行報警。安保人員通過監(jiān)控室顯示的塔架位置及時進行定位，并出動人員及早進行干預。能有效將危險及早進行扼制。

輸電干線**監(jiān)控

輸電線路是電網運行的命脈，是關系國計民生的關鍵，它在輸送能源的同時又相當?shù)拇嗳酰魏瓮饬Φ钠茐?，都有可能造成大面積停電，甚至電網瓦解，給地方經濟發(fā)展和人民群眾生活及社會穩(wěn)定帶來巨大危害。外力破壞(如盜竊、施工)、環(huán)境污染、自然災害一直是威脅電網**的重大隱患，并有不斷增加的趨勢。目前電網企業(yè)還缺乏有效的防范手段和防范措施。而對于地震、臺風、洪水等自然災害有可能造成的電網大面積癱瘓，目前還缺乏系統(tǒng)性研究和評估，沒有建立相應的預警機制。
利用光纖傳感技術對輸電線路進行**監(jiān)控，是采用沿輸電線路布設的光纖單芯定位等一系列**技術，通過對輸電線路上發(fā)生的觸碰(或刮擦)光纜、接頭盒、光芯等擾動的實時監(jiān)測，采集和分析信息，判定擾動發(fā)生的位置、類型、強度，以幫助線路維護人員及時發(fā)現(xiàn)輸電線路的破壞行為。該系統(tǒng)解決了當前輸電干線**缺乏有效監(jiān)測手段的問題，不僅能夠在事件發(fā)生時實時監(jiān)測、準確定位、智能分析，還可以實現(xiàn)對事故發(fā)生的預警，有效解決對線路損毀的預警監(jiān)測，為安保人員提供告警、智能分析和輔助決策支持。

該系統(tǒng)解決了輸電干線遠程長距離傳輸?shù)那闆r下，無法進行無源(不需電力供給)的定位**實時監(jiān)控。安裝便捷，只需沿被監(jiān)測線路布設一根光纜，光纜的兩端使用光纖連接器分別接入信號檢測子架、信息處理子架(近端)和遠端單元(遠端)，可完成系統(tǒng)安裝而不影響線路正常使用。

分布式溫度傳感監(jiān)測

電力設備**運行一直是電力、鋼鐵、石化等行業(yè)高度重視的問題。多年來，雖然采取了不少**措施和技術，仍然存在著不少隱患，**事故仍時有發(fā)生。電廠與變電站電纜橋架、電纜隧道、電纜夾層、電纜溝、電纜豎井、開關設備、變壓器、電阻排等電力設備在長期的高壓中常因發(fā)熱而老化引起火災，而一旦發(fā)生火災，除了自身設備的損壞之外，更將因為供電的非正常中斷給社會經濟發(fā)展帶來極大的損失。

經過多年來火災調查研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的火災事故都是由于溫度過高引起的?；馂男纬砂l(fā)展的過程大致分為以下幾個步驟：發(fā)熱—陰燃—冒煙起火—火苗竄起—火勢擴大蔓延—大火燃起形成火災。從該過程分析，如果能夠在火災潛伏期溫度緩慢的上升過程中就能即時發(fā)現(xiàn)火災隱患并采取相應措施，無疑是*佳的防范時機。

由于當前使用的“傳統(tǒng)形式的火災探測系統(tǒng)”智能化技術滯后，當這些火災探測器工作時，火災已處于初期甚至中后期階段，且損失和災害多數(shù)已經發(fā)生和形成，無法真實地實時地及早發(fā)現(xiàn)和分析并且杜絕初期的火災事故隱患，故而難以實現(xiàn)其“預警”的目的與作用。因此，如何在火災隱患的潛伏期及時發(fā)現(xiàn)并控制火災的形成，積極主動的、行之有效的從根本上杜絕火災的發(fā)生，無疑具有非常重要的意義。
傳統(tǒng)形式的火災探測系統(tǒng)其傳感部件通常是電磁式元件，而在電力行業(yè)的應用場合，設備上都有著高壓，它的周圍有很強的電磁干擾，導致傳統(tǒng)的探測器誤報、漏報時常發(fā)生。因此迫切需要有一套可靠的、高性能的自動化系統(tǒng)來對電力設備的溫度進行有效的實時監(jiān)測及報警，以便及時采取預防措施，避免火災及停電事故發(fā)生。

分布式光纖測溫傳感技術是目前國際上*先進的測溫技術。DTS分布式光纖溫度傳感完全不同于傳統(tǒng)的以電信號為基礎的溫度傳感系統(tǒng)，無論是從測量技術的難度、測量溫度的內容及指標，還是從測量的場合和范圍都提高到了一個新的階段。分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng)，能在整個連續(xù)的光纖上，以距離的連續(xù)函數(shù)形式，測量和顯示出光纖上各點的溫度值。這種技術只需一根光纖就可以測量十公里距離的溫度。國內外工程應用經驗表明，對于電力系統(tǒng)的溫度監(jiān)測，分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)是一種十分有效的監(jiān)測設備。

分布式光纖測溫系統(tǒng)基于目前*先進的光纖、激光和信號處理技術。采用光纖作為溫度信息采集的傳感器。通過測量入射激光在光纖中不同距離處產生的散射波，測知沿光纖分布的各點的實時溫度信息。該系統(tǒng)專門應用于區(qū)域(多點、線性、面型)測溫，并可以實現(xiàn)對溫度引起的過熱、過冷、火情隱患等進行預判和報警。

大量的實際應用和測試證明，分布式光纖測溫傳感技術具有極好的穩(wěn)定性和可靠性，誤報率、漏報率極低。加之光纖抗腐蝕、耐高溫、無靜電和無輻射的特質。使得系統(tǒng)為各種基于溫度檢測的工業(yè)需求提供了穩(wěn)定、可靠和經濟的解決方案。

綜上所述，光纖傳感技術可以整體解決電力行業(yè)各個環(huán)節(jié)從**防范至**生產的綜合**監(jiān)控，自身的很多性能優(yōu)勢能夠十分方便的實現(xiàn)對整個行業(yè)的多項**監(jiān)控，即將得到電力行業(yè)的廣泛重視，并開始被廣泛應用。

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