電力電纜是電力傳輸的重要載體。但是人為因素（如∶施工挖破皮、被割破皮等）和自然災害（如∶滑坡、塌方、地基沉降、腐蝕、老鼠破壞等）會(huì )造成電纜線(xiàn)路故障，影響電力電網(wǎng)建設效能的發(fā)揮。因此，應用科學(xué)手段實(shí)現對電力電纜的電纜的故障進(jìn)行檢測和定位、及時(shí)提醒線(xiàn)路維護人員提前采取預防措施顯得?十分的緊迫和必要。?本文研究基于分布式光纖振動(dòng)傳感原理為核心的智能監測技術(shù)，利用光纖傳感技術(shù)對電網(wǎng)中的電力電纜線(xiàn)路的故障進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)智能監測和定位。該智能監測系統可實(shí)現對電力電纜線(xiàn)路的故障進(jìn)行檢測和定位，確保電網(wǎng)安全、高效運行;綜合分析處理各傳感器信息，并且在出現異常情況時(shí)，通過(guò)控制相應的聯(lián)動(dòng)設備采取一定的措施來(lái)保障電網(wǎng)正常運行。

分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù)原理

分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù)是利用OTDR光時(shí)域反射計的干涉機理測試外界繞那擾動(dòng)，外界擾動(dòng)作用在光纜上面或附近產(chǎn)生的壓力（振動(dòng)）導致光纖中瑞利散射光三相位發(fā)生變化，由于干涉作用，光相位變化將引起光強度的變化時(shí)，通過(guò)實(shí)時(shí)監測不同時(shí)刻后向瑞利散射信號的干涉效應可定位振動(dòng)信號的位置，并通過(guò)建立光纜線(xiàn)路環(huán)境特征參數數據模型和告警監測閾值模型，降低監測告警的虛警率。?分布式光纖振動(dòng)傳感系統采用普通通信光纜中的一根空閑纖芯作傳感單元，進(jìn)行分布式光纖傳感器多點(diǎn)振動(dòng)測量。其基本原理是當外界的振動(dòng)作用于通信光纜時(shí)，引起光纜中纖芯發(fā)生形變，使纖芯長(cháng)度和折射率發(fā)生變化，導致光纜中光的相位發(fā)生變化。當光在光纜中傳輸時(shí)，由于光子與纖芯晶格發(fā)生作用，不斷向后傳輸瑞利散射光。當外界有振動(dòng)發(fā)生時(shí)，背向瑞利散射光的相位隨之發(fā)生變化，這些攜帶外界振動(dòng)信息的信號光，返回系統主機后，經(jīng)光學(xué)系統處理，將微弱的相位變化轉換為光強變化，再經(jīng)光電轉換和信號處理后，進(jìn)入計算機進(jìn)行數據分析。系統根據分析的結果，判斷入侵事件的發(fā)生，并確認入侵地點(diǎn)。

系統通過(guò)分布式光纖振動(dòng)傳感系統監測來(lái)自于高壓電纜上方的振動(dòng)信號，通過(guò)振動(dòng)信號來(lái)分析判斷故障點(diǎn)的位置。當高壓電纜放電試驗系統對高壓電纜發(fā)出高壓脈沖信號時(shí)，同時(shí)會(huì )向分布式光纖振動(dòng)傳感系統發(fā)出一個(gè)上升沿或下降沿信號，以作標記信號。分布式光纖振動(dòng)傳感系統根據高壓電纜放電試驗主機給的脈沖同步信號進(jìn)行振動(dòng)信號的采集，實(shí)時(shí)監測高壓電纜的振動(dòng)情況，并將監測到振動(dòng)信號保存到數據庫中。高壓電纜放電試驗系統放電結束后，由綜合平臺對分布式光纖振動(dòng)傳感系統采集到的振動(dòng)信號進(jìn)行分析，并結合高壓電纜放電試驗系統放電脈沖情況，綜合分析對故障點(diǎn)進(jìn)行定位，并在軟件界面是顯示整段監測光纜的波形圖、故障點(diǎn)位置。系統數據庫中保存測量的振動(dòng)信號和放電信號的歷史數據，并繪制成報表，由用戶(hù)選擇查看。

綜合平臺款件 數據庫服務(wù)器
報動(dòng)波形
高壓電纜放電分布式光纖振試驗主機
動(dòng)傳感主機
振動(dòng)傳感光埋故障點(diǎn)
心動(dòng)地貌∶雙電高壓電脈測基于分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù)的電纜故障定位系統結構示意圖
該系統以高壓電纜故障時(shí)所產(chǎn)生的震動(dòng)為監測對象，可實(shí)現以下功能∶
（1）實(shí)時(shí)監測電纜走廊路面施工振動(dòng)位置的振動(dòng)量，并根據實(shí)時(shí)監測值顯示報警狀態(tài)。實(shí)時(shí)監測高壓電纜故障點(diǎn)所產(chǎn)生的震動(dòng)情況，可對故障點(diǎn)進(jìn)行定位，定位誤差不大于±25 m;
（2）檢測到電纜故障時(shí)，在界面上顯示告警提示;
（3）軟件界面可顯示電纜的震動(dòng)波形圖;
（4）能與高壓電纜放電試驗系統通訊，接收該系統發(fā)來(lái)的上升沿或下降沿信號;
（5）各監測值的歷史數據記錄展示。

試驗結果
為了驗證系統是否能探測到電纜的故障信號并準確定位故障信號的位置，搭建了一個(gè)測試系統。測試驗證系統選取110 kV電纜300 m，在電纜上100m、200m和300m位置分別模擬放電信號。用該系統來(lái)探測電纜的放電信號及其位置。
系統在電纜上100m處探測到的振動(dòng)信號。從上圖分析得出系統能準確探測到電纜故障放電時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)信號，并能準確定位故障信號發(fā)生的位置。