OPGW的熱性能及溫度監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、隨著智能電網(wǎng)的提出，電力傳輸和通信網(wǎng)的融合成為主要趨勢(shì)，集地線和通信功能為一體的光纖復(fù)合架空地線光纜(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire, OPGW)在高壓輸電線路中的架設(shè)量日益增加。OPGW光纜在短路條件下溫度迅速升高，直接影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。材料和結(jié)構(gòu)是影響光纜熱性能的兩個(gè)重要因素，選取合適的組成材料和結(jié)構(gòu)能有效改善光纜的熱性能。為進(jìn)一步提高輸電線路安全可靠運(yùn)行，對(duì)運(yùn)行狀

2、態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是另一有效措施。基于布里淵光時(shí)域反射儀(Brilliouin Optical Time Domain Reflectometry, BOTDR)的分布式光纖傳感技術(shù)因?yàn)閭鞲芯嚯x長(zhǎng)，定位精度高，可實(shí)現(xiàn)全分布式測(cè)量等諸多優(yōu)點(diǎn)，在高壓輸電線路溫度監(jiān)測(cè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。論文重點(diǎn)對(duì)提升OPGW光纜的熱性能和利用BOTDR技術(shù)監(jiān)測(cè)沿線溫度信息展開(kāi)研究。
　　在分析短路條件光纜溫升機(jī)理的基礎(chǔ)上，利用COMSOL Multiph

3、ysics軟件，建立仿真模型，分別分析鎧裝層材料和套管材料對(duì)OPGW光纜熱性能的影響，并對(duì)光纜結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，從給定短路電流和溫度限制兩個(gè)方面對(duì)改進(jìn)結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)熱性能進(jìn)行比較，改進(jìn)的扇形結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出較好的熱性能。
　　研究基于布里淵光時(shí)域反射(BOTDR)技術(shù)的溫度傳感實(shí)驗(yàn)方案，闡述該方案溫度傳感原理，對(duì)系統(tǒng)中一些關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)驗(yàn)中重要器件的參數(shù)選擇問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)分析。研制布里淵激光器作為相干拍頻本振光，得到窄線寬，輸出功率較為穩(wěn)定的參

4、考光。采用光學(xué)相干檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)布里淵頻移由11GHz高頻處搬移到1.28GHz處。利用高速數(shù)據(jù)采集卡采集多組數(shù)據(jù)，通過(guò)疊加平均、短時(shí)傅里葉變換、洛倫茲擬合等算法對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和提取。
　　搭建基于布里淵光時(shí)域反射(BOTDR)技術(shù)的傳感系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，著重分析不同脈沖幅度、脈沖寬度、傳感長(zhǎng)度對(duì)布里淵散射信號(hào)的影響，得到在非線性效應(yīng)臨界點(diǎn)時(shí)傳感距離最長(zhǎng)。在10km的傳感光纖上實(shí)現(xiàn)空間分辨率15m，溫度測(cè)量精度±4℃的溫度傳感系統(tǒng)，實(shí)