应用光纤传感器定位电缆故障的方法

光纤传感技术在电力工程中的应用光纤传感技术一直是近几年来科技发展的热点之一，它的应用范围越来越广泛，其中在电力工程领域的应用尤为突出。

这篇文章将重点探讨光纤传感技术在电力工程中的应用。

一、光纤传感技术的简介光纤传感技术是利用光纤的特性进行非接触式测量和监测的技术。

光纤传感系统是由光源、传输器、检测器和数据处理系统等组成的，并能够根据传感器的类型和安装位置来进行数据采集和处理。

光纤传感技术具有高精度、快速响应、无干扰、长寿命等特点，在电力工程中有着广泛的应用。

二、光纤传感技术在电力工程中的应用1. 线温测量在电力输电过程中，线路经常会受到不同程度的热危害，例如火灾、雷击等。

传统的线路温度测量方法是通过在电线表面包裸露的热电阻器或热电偶，并通过数据采集器采集数据。

但这种方法不仅安装困难，而且容易受到电磁干扰。

相反，光纤传感技术可以利用光纤的折射率变化来测量线路温度，无需裸露在表面，更加安全，而且可以实时监测线路温度。

2. 通道温度监测电力变电站中的大变压器和发电机，需要有通道来冷却其内部的绕组和核心，通道温度的实时监测是非常重要的，可以及时预警和排除潜在的隐患。

目前，光纤传感技术可以利用光导纤维传送光信号，从而测量通道的温度变化。

采用光纤传感器技术可以更精确和高效的监测通道温度，而不影响通道的通风和热传递。

3. 电缆状态监测电力工程中的电缆是输送电能的输送介质，其状态的恶化或损坏可能导致电力故障或事故。

光纤传感技术可以通过光纤传感器对电缆的温度、压力、拉伸、位移等参数进行测量，并实时监测电缆的状态。

一旦电缆出现异常情况，光纤传感技术可以及时发出警报，预防潜在的故障和事故的发生。

4. 放电监测放电现象是电力输电过程中常见的一种电气现象，如果不能及时监测和处理，会引起严重的电力故障。

而传统的放电监测方式是通过安装电磁传感器或压力传感器来进行测量，但是这些传感器并不能充分反映电气放电的情况。

而采用光纤传感技术，可以大大提高电气放电信号的采集精度和测量精度，有利于有效监测电气放电情况。

电缆故障诊断技术的创新与应用在现代社会，电力供应是各行各业正常运转以及人们日常生活不可或缺的重要支撑。

而电缆作为电力传输的关键载体，其稳定运行至关重要。

然而，由于各种原因，电缆故障时有发生。

为了快速、准确地定位和诊断电缆故障，保障电力系统的可靠运行，电缆故障诊断技术不断创新和发展，并且在实际应用中发挥着越来越重要的作用。

电缆故障的类型多种多样，常见的有短路故障、断路故障、接地故障以及高阻故障等。

这些故障的发生可能是由于电缆的老化、绝缘损坏、机械损伤、过电压、过热等因素引起的。

不同类型的故障具有不同的特点和表现形式，因此需要采用不同的诊断方法和技术。

传统的电缆故障诊断方法主要包括电桥法、脉冲反射法等。

电桥法是一种较为简单的方法，适用于低阻故障的诊断，但对于高阻故障和闪络性故障则效果不佳。

脉冲反射法通过向电缆发送脉冲信号，并根据反射信号的时间和幅度来判断故障位置，但在复杂的电缆网络中，信号的反射和衰减可能会导致诊断结果的不准确。

随着技术的不断进步，一些创新的电缆故障诊断技术应运而生。

例如，基于小波变换的故障诊断技术。

小波变换是一种时频分析方法，能够有效地提取信号中的瞬态特征和奇异点。

在电缆故障诊断中，通过对故障电流或电压信号进行小波变换，可以更准确地识别故障发生的时刻和类型，提高诊断的精度和可靠性。

还有基于人工智能的诊断技术，如神经网络和模糊逻辑等。

神经网络具有强大的自学习和模式识别能力，可以通过对大量的电缆故障样本进行学习，建立故障诊断模型。

当输入新的故障数据时，能够快速准确地给出诊断结果。

模糊逻辑则可以处理电缆故障诊断中的不确定性和模糊性信息，提高诊断的灵活性和适应性。

此外，分布式光纤测温技术也在电缆故障诊断中得到了应用。

该技术利用光纤作为温度传感器，能够实时监测电缆沿线的温度分布。

当电缆发生故障时，故障点附近的温度会升高，通过分析温度分布曲线，可以准确地定位故障位置。

这些创新的电缆故障诊断技术在实际应用中取得了显著的效果。

电力通信光缆线路中的故障点定位和有效检测技术
电力通信光缆线路在运行过程中，可能会遇到各种故障，比如光缆剪切、光缆折断、光纤断裂、呈现接地、绝缘破损等问题。

对于光缆线路的故障点定位和有效检测，是保障通信线路运行正常的重要环节。

本文将介绍一些常用的光缆线路故障点定位和有效检测技术。

一、光缆故障点定位技术
2. 智能测距仪技术
智能测距仪是一种基于时间差原理的故障点定位技术。

智能测距仪通过发送一束短脉冲光信号到光缆，然后测量光信号在光缆中传播的时间，再通过光速乘以时间差来计算故障点的距离。

智能测距仪可以快速定位到光缆的故障点，并且可以提供故障点的距离信息。

3. 光缆故障位置指示器技术
光缆故障位置指示器是一种用来定位光缆故障点的装置。

它通过向光缆中注入高频电流信号，然后通过检测电流信号的强度和方向来确定故障点的位置。

光缆故障位置指示器可以快速定位到光缆的故障点，并且不需要专用的测试仪器。

1. 光功率检测技术
光功率检测技术是一种通过测量光缆中的光功率来判断光缆是否存在故障的技术。

光功率检测技术可以检测到光缆剪切、折断、断纤、接地等故障，并且可以提供故障点的强度信息。

总结：电力通信光缆线路中的故障点定位和有效检测技术，主要包括OTDR技术、智能测距仪技术、光缆故障位置指示器技术、光功率检测技术、光缆OTDR定量检测技术和光波反射法技术等。

这些技术可以有效地定位和检测光缆线路中的故障点，保障光缆线路的正常运行。

电缆故障定位的方法，如何快速精准的定位?
如今电缆已经成为电力供应的主要设备，采用电缆供电可以节省空间、美化城市环境，供电可靠性更高。

但是电缆发生故障在所难免，当电缆出现问题故障时，尤其是深入地下的地埋电缆，是无法看到电缆故障位置的。

这就导致了在电缆故障抢修过程中，对故障位置的确定需要花费的时间较多，对电缆的抢修进度造成了影响。

如何安全、快速的确定电缆故障的范围、故障点，以防止客户无电供电或出现其他的安全隐患问题。

电力电缆故障精准定位必不可少。

传统的查电缆故障的方法是通过望（观察电缆上方地面相关设备有无异常）、问（询问附近人有没有发现异常现象）、闻（让警犬循着焦油方向去找故障点）、切（用故障测试车定位故障点）。

公众智能自主研发出G ZF1-I OOOA型高压电缆故障预警与精确定位系统基于行波定位原理，采用卫星/光纤精确授时，在电缆发生故障后，快速精确定位故障点，帮助检修人员快速找到故障点并排除故障，减少不必要的停电时间。

系统需要在目标电缆终端接头安装两台故障定位在线监测装置，各装置以卫星/光纤方式同步时钟，通过安装在目标电缆接头本体/接地线上的行波传感器耦合故障信号，结合安装在目标电缆接头本体/接地线上的故障电流传感器记录电缆发生故障时的本体电流变化趋势及波形数据,进一步在云服务器根据监测装置采集到的行波脉冲信号和时标信息计算故障点位置。

光纤测温系统在电缆输电线路中的运用随着高压电缆运用越来越来越广泛，电缆线路的日常维护检修的任务对于输电运行部门也越来越大，各种电缆线路的监测装置也应运而生。

电缆光纤测温系统能实现电缆温度的实时监测，记录电缆线路在不同荷载下的发热状态，收集详细数据；通过光纤测温系统反馈信息，可及时发现电缆线路存在故障，调整电缆运行状态，延长电缆线路的运行寿命；也能大大降低运行部门的工作强度，对保障电缆线路可靠运行具有重大现实意义。

一、光纤测温系统的功能电力系统中，线路分为电缆和架空线路。

电缆线路一般敷设于地面以下，运行检修困难。

电缆会因为过载或外部原因，导致电缆局部运行温度过高。

电缆温度过高，将大大缩短电缆的使用寿命。

经相关厂家试验论证，电缆持续运行在70℃以上时，电缆运行寿命缩短三分之一。

因此，有必要对电缆进行在线、实时监测，能将故障信息迅速发送至运行人员，运行人员及时处理故障，保障电力的供应。

光纤测温系统可以通过对电缆的运行状态进行实时监测，监测电缆在不同荷载下的运行温度，并对突发事件及时发送至运行人员手机中，提高运行部门管理水平；系统能对电缆沟、隧道内的火灾进行监测与报警，提前发现电缆故障并预警，预防事故的发生；可以优化电缆线路的运行状态，根据传输的负荷确定电缆温度变化的规律，在考虑电缆运行寿命的情况下，可选择传输最大的线路容量，提高线路的利用效率。

综上所述，光纤测温分析系统具体应具有以下主要功能：电缆运行温度监测功能，能实时监测记录电缆的不间断运行温度；温度异常报警功能，并且在该状态下电缆的实际运行载流量；系统能通过自主计算，在设定过载电流和最高允许温度计算出过载时间；设定运行电流和运行时间可以计算出电缆的运行温度；设定过载时间和最大允许温度可计算出最大允许过载电流；电缆动态载流量分析功能（日负荷）；自动生成运行报告功能，可方便地为项目调试和文件归档列出详细的报告。

二、测量原理光纤测温系统是基于光纤的拉曼散射效应，激光器发出的光脉冲与光纤SiO2分子相互作用，发生散射，其中拉曼散射与光纤SiO2分子的热振动能相互作用，对温度的变化敏感。

第30卷 第12期2023年12月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.302023 No.12电缆故障在线监测及定位系统方案及应用林 阳，王 耀，李续照，潘仁秋（南京南瑞继保电气有限公司，南京 211102）摘 要：提出了一套以具有电缆局放预警、环流预警、故障选线、故障测距“四合一”功能的故障在线监测定位装置为核心，适用于地下及配网电缆的故障在线监测及定位系统及其应用方案。

系统由监测信号传感器（含行波/局放/环流传感器）、信号采集及监测定位装置、监测主站和通讯网络4部分构成。

根据城市配电网、地下电缆、工矿企业电缆网络等不同应用场景的需求，提出了相应的系统配置原则和方案，并提供了现场应用的案例。

关键词：在线预警；局部放电；行波选线中图分类号：TM75 文献标志码：AScheme and Application of On-Line Monitoring andLocating System for Cable FaultLin Yang ，Wang Yao ，Li Xuzhao ，Pan Renqiu （NR Electric Co., Ltd., Nanjing,211102,China ）Abstract：This article proposes a set of on-line monitoring and locating system for cable fault for underground and distribution network cables and its application scheme, which can achieve the functions of partial discharge monitoring and early warning, sheath circulation monitoring and early warning, traveling wave fault line selection, and traveling wave fault location. The system consists of four parts: monitoring signal sensors (including traveling wave/partial discharge/sheath circulating current sensors), signal acquisition and locating devices, master station, and communication network. This article proposes configuration principles and application solutions for different application scenarios, such as urban distribution networks, underground cables, industrial and mining enterprises. This article proposes an application case of the on-line monitoring and positioning system. Key words：on-line monitoring ；partial discharge （PD ）；traveling wave fault line selection收稿日期：2023-07-31作者简介：林阳（1981-），男，辽宁营口人，本科，工程师，研究方向：能源管控系统、电缆隧道监控系统。

探讨110kV及以上电力电缆故障在线监测与定位系统方案110kV及以上电力电缆是电力系统中重要的输电装置，其运行状态直接影响着电网的安全稳定运行。

由于环境条件、设备老化、施工质量等因素的影响，电力电缆存在着一定的故障风险。

故障的发生不仅会导致停电，还会带来安全隐患和经济损失。

对110kV及以上电力电缆故障进行在线监测与定位，成为了电力系统运维的重要任务之一。

目前，电力电缆的故障在线监测与定位系统方案主要采用了传感器技术、数据采集技术、通信技术和数据处理技术等手段，以实现对电力电缆运行状态的实时监测和故障的快速定位。

本文将从这些方面进行探讨，提出110kV及以上电力电缆故障在线监测与定位系统方案。

一、传感器技术传感器是实现电力电缆在线监测的关键设备，通过传感器可以实时获取电力电缆的温度、电流、介电常数、局部放电等数据。

针对110kV及以上电力电缆的特点，传感器技术需要具备以下特点：1. 高精度：由于110kV及以上电力电缆故障的风险较高，传感器的测量精度需要达到较高的要求，以确保监测数据的准确性。

2. 高可靠性：传感器在高压、高温、恶劣环境下工作，需要具备较强的抗干扰能力和稳定性。

3. 长寿命：传感器需要具备较长的使用寿命，减少更换和维护成本。

基于以上要求，目前通常采用光纤传感、电容式传感等技术，以实现110kV及以上电力电缆的在线监测。

二、数据采集技术数据采集技术是将传感器采集到的数据传输至监测设备的关键环节。

110kV及以上电力电缆故障在线监测需要实现远程数据采集，以确保数据的实时性和完整性。

数据采集技术需要具备以下特点：1. 高速率：110kV及以上电力电缆的故障监测需要实时数据，数据采集技术需要具备较高的数据传输速率。

2. 远距离传输：110kV及以上的电力电缆分布广泛，数据采集技术需要能够实现对分布在不同地点的传感器数据的远程采集。

3. 数据完整性：数据采集技术需要能够确保传感器采集到的数据在传输过程中不丢失或损坏。

Technology Analysis技术分析DCW97数字通信世界2019.07如果在通信光纤线路使用过程中，遭到破坏或者损坏，一方面，会因此产生直接的经济损失，另一方面，阻断通信，影响社会正常的生活生产，甚至会严重威胁国家的公共安全。

基于以上几点，对通信光缆保护问题应该加大重视力度，才能够确保通信事业的顺利正常发展。

本文就通信光缆线路中故障点定位的工作原理以及要点进行简要分析，为相关工作人员开展工作提供参考性的建议。

1 通信光缆线路中的故障点定位分析就通信光缆线路而言，主要由缆芯，护层两部分组成，其中缆芯是由光纤、加强芯和绝缘铜导线三部分组成。

而光纤作为其中传输的主要部位，如果在实际运行工作时出现故障，就会影响光缆线路的通信工作。

因此，通信企业应该加重对通信光缆通信质量的高度重视，在出现故障时能够高效快速处理，而高效快速处理通信光缆故障的基础主要在于对其故障点进行精准定位，所以在查找故障点以及有效检测技术前，相关的工作人员应该深入了解通信光缆线路的故障以及其中产生的原因，一般来说，光缆线路产生的原因有以下几种，其一，光板侧进行R-Los 告警，出现故障的原因主要是因为外力作用导致拉断或者人为挖断等原因。

其二，系统出现故障导致误码告警，主要原因在于对通信光缆线路敷设的过程中衰耗变化幅度大，接续过程中没有准确对连接器进行连接或者线路受到污染，另外还可能受到线路老化以及环境等原因的影响，都会导致通信光缆线路无法稳定运行。

在确定线路存在故障问题时，大多数技术检修人员都利用光时域反射仪对故障点进行定位工作，明确具体位置以及故障性质，但是在实际工作中，利用光时域反射仪同样存在误差，影响定位点的准确性。

2 通信光缆线路中有效检测技术基于以上对通信光缆线路中对故障的分析，由于通信光缆线路中查询故障点的工作以及定位极其复杂，这就需要相关工作人员有着很强实践技能以及对检测仪器的使用。

但在实际的检测以及故障点定位工作中，只要确保光时域反射仪中参数都符合相关标准和要求，才能够从根本上提升故障点定位以及检测工作的准确，本文就其中光时域反射仪进行分析，为相关工作人员提供一定的帮助意见。

1.光缆线路故障排查和故障定位方法及措施1.1光缆线路故障的分类根据故障光缆光纤阻断情况，可将故障类型分为光缆全断、部分束管中断、单束管中的部分光纤中断三种。

（1）光缆全断如果现场两侧有预留，采取集中预留，增加一个接头的方式处理；故障点附近有接头并且现场有足够的预留，采取拉预留，利用原接头的方式处理；故障点附近既无预留、又无接头，宜采用续缆的方式解决。

（2）光缆中的部分束管中断其修复以不影响其他在用光纤为前提，推荐采用开天窗接续方法进行故障光纤修复。

（3）单束管中的部分光纤中断其修复以不影响其他在用光纤为前提，推荐采用开天窗接续方法进行故障光纤修复。

1.2造成光缆线路故障的原因分析引起光缆线路故障的原因大致可以分为四类：外力因素、自然灾害、光缆自身缺陷及人为因素。

1.2.1外力因素引发的线路故障（1）外力挖掘：处理挖机施工挖断的故障，管道光缆因打开故障点附近人手井查看光缆是否在人手井内受损，并双向测试中断光缆。

（2）车辆挂断：处理车挂故障时，应首先对故障点光缆进行双方向测试，确认光缆阻断处数，然后再有针对性地处理。

（3）枪击：这类故障一般不会使所有光纤中断，而是部分光缆部位或光纤损坏，但这类故障查找起来比较困难。

1.2.2自然灾害原因造成的线路故障鼠咬与鸟啄、火灾、洪水、大风、冰凌、雷击、电击。

1.2.3光纤自身原因造成的线路故障（1）自然断纤：由于光纤是由玻璃、塑料纤维拉制而成，比较脆弱，随着时间的推移会产生静态疲劳，光纤逐渐老化导致自然断纤。

或者是接头盒进水，导致光纤损耗增大，甚至发生断纤。

（2）环境温度的影响：温度过低会导致接头盒内进水结冰，光缆护套纵向收缩，对光纤施加压力产生微弯使衰减增大或光纤中断。

温度过高，又容易使光缆护套及其他保护材料损坏影响光纤特性。

1.2.4人为因素引发的线路故障（1）工障：技术人员在维修、安装和其他活动中引起的人为故障。

例如，在光纤接续时，光纤被划伤、光纤弯曲半径太小；在割接光缆时错误地切断正在运行的光缆；光纤接续时接续不牢、接头盒封装时加强芯固定不紧等造成的断纤。