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电气工程中的光纤传感技术在电力系统中的应用引言部分：光纤传感技术是一种以光纤为传感元件的测量技术，其在电气工程中的应用越来越广泛。
特别是在电力系统中，光纤传感技术具有诸多优势，能够实时监测电力设备的运行状况，为电力系统的安全稳定运行提供重要支持。
本文将深入探讨光纤传感技术在电力系统中的应用，包括其原理、主要应用领域以及未来发展趋势。
一、光纤传感技术原理及特点1.1 光纤传感技术原理光纤传感技术是基于光学原理的一种测量技术，它利用光纤的特殊性能，通过测量光的强度、相位、频率等参数的变化来获得被测量物的相关信息。
光纤传感技术的基本原理是利用外部环境对光的干涉、散射和吸收等作用来改变光传播的特性，从而实现对环境中温度、压力、湿度等物理量的测量。
1.2 光纤传感技术特点相比传统传感器，光纤传感技术具有以下几个显著特点：（1）抗电磁干扰能力强：光纤传感技术采用光信号传输，与电磁信号无关，能够有效避免电磁干扰对测量结果的影响。
（2）远距离传输能力优越：光纤传感技术可以远距离进行信息传输，光信号的传输损耗较小，能够满足电力系统各个环节对距离的要求。
（3）多参数测量能力强：光纤传感技术可以通过一根光纤同时测量多个参数，如温度、应变、形变等，实现多参数的综合监测。
二、光纤传感技术在电力系统中的应用2.1 光纤温度传感在变电站中的应用电力系统中的变电站是电能传输和配电的重要环节，为了确保变电设备正常工作、提前检测设备异常情况，可采用光纤温度传感技术对变电设备进行实时监测。
通过将光纤传感网络分布在变电设备的关键位置，如变压器的线圈、绕组等，可以实时监测设备的温度变化，如果发现异常温升，可及时采取措施进行修复或更换，避免设备损坏和事故发生。
2.2 光纤局放监测在输电线路中的应用输电线路是电力系统中输送电能的重要通道，由于环境因素和设备老化等原因，线路中的电气放电会导致设备损坏和线路事故。
光纤局放监测技术利用光纤传感技术传输探测信号，对输电线路进行实时监测。
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。
光纤传感技术在电力设备监测与故障检修中的应用随着电力设备的不断更新换代以及对电力系统安全可靠性要求的不断提高，光纤传感技术作为一种先进的监测与检修手段被广泛应用于电力系统中。
光纤传感技术以其高精度、实时性强、易于安装等优点，在电力设备的监测与故障检修中发挥了不可忽视的作用。
一、光纤传感技术的工作原理及特点1.1 光纤传感技术的工作原理光纤传感技术利用光纤作为传感器，通过测量光纤中的光强、波长或相位的变化，来实现对目标物理量的实时监测。
其基本原理是利用传感光纤中的衍射、散射、光纤布拉格光栅等效应，通过光信号的变化来测量被监测目标的温度、压力、拉伸等物理量。
1.2 光纤传感技术的特点光纤传感技术具有以下特点：首先，光纤传感技术具有高精度和实时性强的优点。
传统的传感器在检测信号传输过程中可能会受到电磁噪声的干扰，导致测量结果的误差增加。
而光纤传感技术利用光信号传输，减少了电磁噪声的影响，提高了测量精度和实时监测的能力。
其次，光纤传感技术的安装维护相对简单。
传感光纤可以长时间使用，不受环境条件的限制，可以在多种工作环境下进行应用。
同时，光纤传感器的体积小、重量轻，相对于传统传感器更加便于安装和维护。
最后，光纤传感技术具有较高的可靠性和耐久性。
光纤传感器无电磁干扰，且不易受到潮湿、腐蚀等因素的影响。
在电力系统中，设备长期运行可能会面临各种极端条件的考验，而光纤传感技术能够在恶劣环境下保持较高的可靠性和稳定性。
二、光纤传感技术在电力设备监测中的应用2.1 电力设备温度监测电力设备在长时间工作过程中可能会因为过热而引起故障，对电力系统产生危害。
光纤传感技术可以实时监测电力设备的温度变化，及时发现设备温度过高的情况。
通过在电力设备周围布置光纤传感器，并利用光纤布拉格光栅的原理，可以实现对设备温度的测量。
一旦检测到设备温度异常，可以及时采取措施进行处理，避免进一步故障的发生。
2.2 电力设备拉力监测电力网中的导线、电缆等电力设备在运行过程中可能会遭受到外力的作用，导致设备的拉伸变形或断裂。
分布式光纤传感网络及监测应用模型分析随着科技的不断进步，传感技术的发展越来越引人注目。
分布式光纤传感网络作为一种新兴的传感技术，已经在各个领域取得了广泛的应用。
本文将对分布式光纤传感网络以及其在监测应用方面的模型进行详细的分析。
分布式光纤传感网络是指利用光纤传输信号和接收返回信号以获取环境信息的技术。
光纤传感网络的工作原理是通过在光纤中引入微弱的光信号，并测量光信号在光纤中传播的特性来检测测量点的变化。
光纤传感网络具有高精度、高灵敏度和远程监测的优势，能够实时、连续地监测大范围的物理参数，包括温度、压力、应力、湿度等。
分布式光纤传感网络的监测应用模型可以分为以下几个方面：1. 环境监测：分布式光纤传感网络可用于环境监测，例如大气污染、水质监测、土壤监测等。
通过将光纤布置在监测区域并连接到传感器，可以实时地监测环境参数的变化，提供准确的数据支持对环境问题的评估和治理。
2. 结构监测：在工程领域中，分布式光纤传感网络可以用于对建筑物、桥梁、管道等工程结构进行监测。
通过将光纤安装在结构中，并结合合适的传感器，可以实时监测结构的变形、应力等情况，提前发现结构的问题，并采取相应的措施进行修复，确保结构的安全性。
3. 油气管道监测：分布式光纤传感网络可用于油气管道的监测与安全管理。
通过将光纤埋设在管道中或固定在管道表面，并连接压力、温度、泄漏等传感器，可以实时监测管道的运行状况，及时发现泄露、异常等情况，防止事故发生，并提升管道的安全性。
4. 智能交通监测：分布式光纤传感网络可以应用于智能交通领域，例如交通流量监测、道路状况监测等。
通过将光纤布置在道路上，并结合合适的传感器，可以实时监测交通流量、车辆速度等信息，为交通管理提供科学依据，提高交通效率，减少交通事故的发生。
以上只是分布式光纤传感网络在监测应用方面的模型之一，实际上，其应用领域还包括地震监测、火灾监测、水文监测等多个方面。
光纤传感网络的使用不仅能够提供实时、连续的监测数据，而且还具有免维护、耐腐蚀、防干扰等优点，因此在许多领域中具有广阔的应用前景。
分布式光纤传感系统在城市地下电缆监测中的应用广州擎天实业有限公司[2]中国电器科学研究院股份有限公司广东广州510800[3]摘要：城市地下输电线缆的安全关系着城市用电系统的可靠运行，地下电缆的故障位置诊断一直是输电线故障监测的难点。
本文叙述了城市地下电缆的故障监测难点，提出了采用分布式光纤传感方案组建城市地下电缆监测预警系统，通过应用布里渊时域反射（BOTDR）技术对地下电缆进行在线监测，实时获得线路温度和应力数据，判断线路故障，诊断故障位置，极大地提高电网应急预警的能力。
并将该系统与现有的输电线路监测系统进行比较，指出各自系统的优缺点。
关键词：分布式光纤传感系统；城市地下电缆监测；应用引言：分布式光纤传感器主要分两种：基于布里渊散射的光纤传感器和基于拉曼散射的光纤传感器。
由于布里渊光纤传感技术精度高、抗干扰、传感距离长、易组网等优点，因此可以更好地指导人们了解线路上温度和应力的变化规律，及时监测到导线温度突变和应力变化异常，为及时采取措施维护电缆安全提供了科学的依据，尽可能地减少线路故障和其他因素带来的损失。
1、分布式光纤传感系统概述1.1基于BOTDR的分布式光纤传感系统技术原理基于BOTDR的分布式光纤传感系统与在光纤测量中广泛应用的光时域反射计相似。
在布里渊时域反射中，光纤的一端发射一个脉冲，同时在发射端检测背向瑞利散射信号，发送脉冲和接收到的散射信号的时延与光速的乘积可以提供光纤的位置信息，测量散射信号的强度可以得到光纤的衰减情况。
在布里渊时域反射中通过测量布里渊散射信号的强度或频移就可以得到光纤的温度或应变的信息。
布里渊散射是入射光在光纤内自发声场激发的移动光栅作用下，在光纤内产生的散射。
当角频率为wp的光注入光纤时，光栅通过布拉格衍射反射入射光，此时入射光也称为布里渊泵浦光。
1.2分布式光纤传感系统优势与现有的几种电缆故障诊断方法相比，基于分布式光纤传感系统的电缆故障检测系统有三方面优点。
光纤传感技术在电力系统中的应用随着科技的不断进步，光纤传感技术在电力系统中的应用越来越广泛。
光纤传感技术是一种基于光学原理的传感技术，通过利用光纤的特殊性能，实现对电力系统中各种参数的高精度、实时监测和测量。
本文将重点探讨光纤传感技术在电力系统中的应用，并分析其优势和挑战。
一、光纤传感技术在电力系统监测中的应用1. 光纤温度传感技术光纤温度传感技术可以通过测量光纤的光学信号变化来实现对电力系统中的温度进行实时监测。
在电力系统中，温度是一个重要的参数，对电力设备的正常运行和安全性具有重要影响。
光纤温度传感技术可以实现对电力设备的温度分布进行全面、高精度的监测，提前发现温度异常，预防设备故障和事故的发生。
2. 光纤应力传感技术光纤应力传感技术可以通过测量光纤的应变变化来实现对电力系统中的应力进行监测。
在电力系统中，应力是一个重要的参数，对电力设备的结构安全和稳定性具有重要影响。
光纤应力传感技术可以实现对电力设备的应力分布进行实时监测，提供准确的应力数据，为电力设备的设计和运行提供重要参考。
3. 光纤振动传感技术光纤振动传感技术可以通过测量光纤的振动变化来实现对电力系统中的振动进行监测。
在电力系统中，振动是一个重要的参数，对电力设备的安全和可靠运行具有重要影响。
光纤振动传感技术可以实现对电力设备的振动情况进行实时监测，提供准确的振动数据，帮助预防设备的损坏和故障。
二、光纤传感技术的优势和挑战光纤传感技术在电力系统中的应用具有以下优势：1. 高精度：光纤传感技术可以实现对电力系统中各种参数的高精度测量，提供准确的数据支持。
2. 实时监测：光纤传感技术可以实时监测电力系统中各种参数的变化，及时发现异常情况，提供预警和故障诊断。
3. 多参数监测：光纤传感技术可以同时监测多个参数，如温度、应力、振动等，提供全面的监测和分析。
然而，光纤传感技术在电力系统中的应用还面临一些挑战：1. 成本：光纤传感技术的设备和安装成本较高，需要投入大量的资金和人力资源。
基于光纤传感技术的电力设备智能监测与控制光纤传感技术的出现为电力设备的智能监测与控制提供了新的可能性。
光纤传感技术作为一种高精度、高灵敏度、免维护的监测方法，广泛应用于电力系统中。
本文将从光纤传感技术的基本原理、应用领域、优势与挑战以及未来发展方向等方面，对基于光纤传感技术的电力设备智能监测与控制进行探讨。
一、光纤传感技术的基本原理光纤传感技术基于光纤本身的光学特性，通过测量光纤中光的传播变化来获得相关的物理量信息。
其基本原理是利用光纤的折射率随温度、压力、应变等因素的变化而变化，进而将这些变化转化为光信号的强度或频率的变化。
通过光纤传感技术可以实时监测电力设备的温度、应力、位移等参数，实现对设备状态的智能监测与控制。
二、光纤传感技术的应用领域光纤传感技术在电力系统中有着广泛的应用领域。
其中，最为常见的是光纤温度传感技术。
光纤温度传感技术可以实时监测电力设备的温度分布，准确判断设备是否存在过热现象，并及时采取相应的措施。
此外，光纤应变传感技术还可以监测设备的应变和振动情况，以帮助发现并解决设备的强应变问题。
光纤水分传感技术可以实时监测设备周围的湿度情况，预警设备是否存在潮湿腐蚀等问题。
三、基于光纤传感技术的电力设备智能监测与控制的优势基于光纤传感技术的电力设备智能监测与控制具有以下优势。
1. 高精度：光纤传感技术具有极高的精度，可以实现对电力设备状态的精确监测与控制。
2. 实时性：光纤传感技术可以实时获取设备状态数据，并通过智能算法进行处理和判断，及时采取相应的控制措施。
3. 免维护：光纤传感技术无需电池供电，无机械部件，减少了设备的维护成本和风险。
4. 多参数监测：不同类型的光纤传感技术可以实现对不同参数的监测，可以更全面地掌握设备的状态。
四、基于光纤传感技术的电力设备智能监测与控制的挑战虽然基于光纤传感技术的电力设备智能监测与控制具有许多优势，但也面临一些挑战。
1. 成本问题：目前光纤传感技术在硬件和软件方面的成本较高，需要进一步降低成本。
光纤传感技术在电力系统中的应用研究随着现代电力系统的不断发展和电力设备的不断升级，对电力传感技术的要求越来越高。
传统的电力传感技术已经无法满足电力系统的需求，因此，光纤传感技术作为一种新兴的技术，逐渐被人们所关注和研究。
本文旨在介绍光纤传感技术在电力系统中的应用研究，为电力工程师提供一些参考。
一、光纤传感技术的基本原理光纤传感技术是一种能够利用光的物理效应来传输和检测信号的技术。
它是利用了光纤的特殊性质，在光纤中注入光信号，并利用其在光纤中传输的过程中发生的各种光学效应，如弯曲、拉伸、温度等对信号进行传感和测量的技术。
光纤传感技术的主要特点是具有高精度、高灵敏度、无线电磁干扰等优点，并且可以实现长距离、实时监测。
二、光纤传感技术在电力系统中的应用研究1. 光纤传感技术在电力设备监测中的应用光纤传感技术可以通过对光纤中光信号的检测来实现对电力设备状态的监测。
例如，在输电线路中安装光纤传感器，可以实现对输电线路的状态进行实时监测，如温度、电流、电压等参数，发现问题及时预警，从而减少故障发生的概率，提升电力系统的稳定性。
2. 光纤传感技术在电力线路监测中的应用光纤传感技术可以在电力线路监测中起到很好的作用。
电力线路监测是电力系统运行的重要环节，通过对电力线路的监测，可以实现对电力系统运行状态的了解。
光纤传感技术可以通过对光纤中信号的变化，如拉伸、弯曲、温度的变化等，实现对电力线路运行状态的监测。
例如，在输电线路中安装光纤传感器，可以实现对输电线路的状态进行实时监测，发现问题及时预警，避免发生故障，提高电力系统的可靠性和安全性。
3. 光纤传感技术在变电站监测中的应用光纤传感技术可以在变电站监测中起到很好的作用。
变电站是电力系统的重要组成部分，它可以将输电线路中高压电能转换成低压电能，供给社会和居民用电。
基于光纤传感技术的变电站监测系统可以实现对变电站设备的监测。
例如，在变电站中安装光纤传感器，可以实现对变电设备的状态进行实时监测，如温度、湿度、气压等参数，同时还可以实现对电能质量的检测和评价，保证供电质量。
光纤传感技术在电力系统中的应用光纤传感技术是一种新型的传感技术，它的原理是利用光学测量的手段对物理量进行检测，广泛应用于电力系统领域。
电力系统可以说是国民经济中最重要的一环，而光纤传感技术在电力系统中的应用，不仅可以提高电力系统的安全性和可靠性，还可以提高电力系统的效率和节能效果。
下面，我们将就光纤传感技术在电力系统中的应用进行更深入的探讨。
一、光纤传感技术在电力监测中的应用电力系统的移动性和全方位受到了广泛的关注，因为这些特性使得电力系统非常容易受到外界环境影响和损伤。
而光纤传感技术的应用可以有效地维护电力系统，同时监测电力系统的状态和水平。
在监测电力系统时，光纤传感技术可用于对电力线周围环境温度、电磁场强度、开关接头温度等物理量进行感应测量，以提高电力系统的可靠性和安全性。
二、光纤传感技术在强电场检测中的应用电力系统中强电场的检测也是一项非常关键的技术，因为强电场的误差和事故会直接影响电力系统的效率和安全性。
利用光纤传感技术可以在发生强电场时立即检测到其信号，并在第一时间组织防护措施，保护电力系统。
同时，传感器中的光纤探头能够实时监测电力系统中存在的局部问题，以减少损失。
三、光纤传感技术在电力接头检测中的应用电力系统中的接头应该说是最容易损毁的地方，因为接头需要频繁进行拆卸和连接，所以它们的质量和状态对整个电力系统来讲非常重要。
而利用光纤传感技术对电力接头进行监测，可以帮助我们及时了解其状况，确保电力系统的运行顺畅和清洁。
四、光纤传感技术在电力耐压试验中的应用在电力设备上进行耐压试验是一项非常重要的工作，它能够有效地发现设备的缺陷，提高整个电力系统的可靠性。
而利用光纤传感技术在耐压试验中发现缺陷，并通过控制绝缘材料和装置条件减少损害，可以提高整个电力系统的效率和安全性。
总之，光纤传感技术的应用对电力系统的确保运行是有很大帮助的，借助光纤传感技术的手段，在电力系统的安全检测、负荷调度和调峰等管理工程活动中，能够为完善电力系统安全控制体系，提高电力系统的质量和可靠性提供极大的帮助。
光纤传感技术在智能电力系统中的应用研究智能电力系统作为现代电力系统中的重要组成部分，致力于提高电力系统的运行效率、可靠性和安全性。
光纤传感技术作为一种先进的测量技术，已经在智能电力系统中得到广泛应用。
本文将对光纤传感技术在智能电力系统中的应用进行研究和讨论。
光纤传感技术是利用光纤作为传感元件中的传感器，通过测量光的改变来获取环境参数的一种技术。
在智能电力系统中，光纤传感技术可以应用于电力设备状态监测、电力线路温度监测、电力设备故障检测等方面。
首先，光纤传感技术可以用于电力设备的状态监测。
传统的电力设备状态监测通常依赖于传感器的布设和数据采集系统的建立。
而光纤传感技术可以通过在光纤中加入传感元件，实现对电力设备状态的实时监测。
例如，在变压器中安装光纤传感器，可以通过光纤传感器感知变压器的温度、湿度、振动等参数，及时发现变压器的异常情况，避免设备故障或事故的发生。
此外，光纤传感技术还可以实现对电力设备的局部放电监测，通过监测光纤中的光强变化来判断电力设备是否存在放电问题，提前预警，保障设备的安全运行。
其次，光纤传感技术在电力线路温度监测方面也发挥着重要作用。
电力线路温度的高低直接影响着电力系统的安全运行和寿命。
传统的温度监测方法往往存在安装不方便、成本高昂等问题，而光纤传感技术则可以通过将光纤绞合在输电线路上，实现对线路温度的实时监测。
光纤传感器可以通过光纤中的光信号的散射情况来判断温度变化，实现对线路温度的高精度测量。
此外，光纤传感技术还可以通过在光纤中加入多个传感元件，实现对多个位置的温度监测，从而全面了解电力线路的温度状态，为电力系统的运行提供参考。
另外，光纤传感技术还可以应用于电力设备故障检测。
电力设备故障的发生给电力系统带来了严重的影响，因此及时准确地检测电力设备故障是非常重要的。
光纤传感技术可以通过在光纤中加入敏感元件，实现对电力设备故障的实时检测。
例如，在变压器中安装光纤传感器，可以通过监测光纤中的光信号的散射情况来判断变压器是否存在内部故障，如绕组局部短路、缺陷放电等。
电缆局放监测中的分布式光纤传感方案探讨作者吴海生(上海欧忆智能网络有限公司，上海，200040)摘要：为确保电网的运行安全，对交联聚乙烯（XLPE）电力电缆局部放电的在线监测和定位技术已受到国内外众多专家的研究热点之一。
本文在介绍了电力电缆局部放电危害，电力电缆局部放电机理以及现有监测技术后，提出了基于分布式光纤传感技术的电力电缆局部放电监测方案。
并探讨了方案实施中的关键技术解决思路与方法。
关键字电力电缆局部放电光纤传感在线定位监测一、电力电缆的局部放电危害近年来，随着我国城市智能电网的不断改造建设，具有高温大容量特点的交联聚乙烯（XLPE）电力电缆作为主流产品已经广泛应用于输电线路和配电网中。
资料表明：在对全国主要城市126家电力电缆运行维护单位10kV以上的电力电缆(总长度91 000 km)运行状态进行调查统计和故障原因分析发现，我国的10～220 kV电力电缆的平均运行故障率相对经济发达国家仍高出约10倍【1】。
交联聚乙烯电力电缆主要故障的早期表现均为故障部位的局部放电现象。
电力电缆局部放电程度也与电力电缆绝缘状况密切相关。
局部放电量的变化预示着电缆绝缘一定存在着可能危及电缆安全运行寿命的缺陷，是电力电缆绝缘崩溃的前兆。
一旦绝缘崩溃，将造成电网的停电损失。
因此，对电力电缆的局部放电的监测是获知电力电缆运行状态的重要方法。
图1为因过度局放造成的电缆绝缘被击穿损坏结果图：图1 局部放电击穿电缆绝缘结果图由于绝大多数的电力电缆从局部放电到电缆绝缘击穿都有一个较长的时间过程，国内外专家学者、IEC、IEEE以及CIGRE等国际电力权威组织一致推荐局部放电监测是作为对XLPE绝缘电力电缆运行状况评价的最佳方法。
因此，准确在线监测量XLPE绝缘电力电缆的局部放电发生部位，及时消除局部放电隐患，是建设坚强可靠智能电网的最直观、最理想、最有效的方法。
同时，亦是研究开发难度最大的方法。
目前仍然没有实用的相关技术得以实现。
二、电力电缆的局部放电机理与现有监测技术国际电工委员会IEC60270对局部放电（简称：局放、PD）现象的定义是：在高压下固体或液体绝缘系统里一小部分的局部介质破坏。
电力电缆局部放电的形成机理是：当电缆在制造中，因材料不纯、加工设备故障等原因，使电缆本体内部产生材料缺陷。
当电缆在施工中的不当，或使用中遭到外力破坏，造成电缆外护套等电缆破损缺陷。
上述这些缺陷处会在电缆导体的高电压强电场作用下，产生高电压尖端放电等现象。
持续的高压放电，产生着高温、电晕、电弧，伴随着出现异常的对地电流异常、超声异常、高频电磁波异常现象，并将逐步击穿电缆的绝缘薄弱处，终将造成电缆的燃爆、电网的停电。
电力电缆缺陷造成局部放电现象示意如图2：图2 电力电缆缺陷与局部放电示意图电力电缆的缺陷类型包括：杂质、气隙、针尖、切痕、水分、电场控制元件位移等；缺陷性质包括：绝缘、半导电和导电；缺陷程度包括：微观、宏观轻微、宏观严重等。
因此，交联聚乙烯（XLPE）电力电缆在制造、施工、设计、外力破坏中产生的绝缘缺陷是电力电缆产生局部放电的根本原因。
具有高温大容量特点的交联聚乙烯（XLPE）电力电缆的结构如图3所示：图3 交联聚乙烯（XLPE）电力电缆的结构图其中，电缆局部放电产生超声波的机理是：通常情况下电缆的局部放电是在绝缘介质中的气隙里产生的。
电缆运行时，电缆导体的交流电压加载到气隙上。
电压上升过压时气隙被电离产生放电，电压下降低压时气隙电离熄灭放电停止，在交流电场作用下，气隙的体积会膨胀与收缩，这个气隙体积交变过程，会在绝缘层产生疏密波，既是超声波。
这样不断周而复始的气隙局部放电，不断电离、侵蚀、老化着气隙周边的电缆绝缘层，不断扩大气隙的体积，直到将电缆的绝缘层击穿。
因此，对于局部放电的检测是以伴随局部放电产生的电光声等现象为依据，判断局部放电的状态、位置和放电程度。
理论研究表明交联聚乙烯电力电缆局部放电脉冲包含的频谱很宽，最高达到吉赫兹数量级【2】。
其中电力电缆的局放超声波特征为：20kHz～200 kHz，其峰值频率为70 kHz～150 kHz。
局部放电的电脉冲中心频率一般在10MHz～20MHz。
电缆不同部位和不同缺陷所产生的局放电流脉冲波形特征是各不相同的。
通过记录、比对和分析电缆本体和电缆附件的绝缘缺陷引发的局部放电的电、声信号频谱特征，制作缺陷类型指纹，运用数学方法完成局部放电信号识别判断，实现电力电缆线路局部放电信号在线检测，达到预防电力电缆线路突发运行故障的目的。
目前国内外对于电力电缆局放在线监测的主要研究方向有【3】：放电脉冲电流信号监测，其原理如图4所示。
局放超声波信号监测，其原理如图5所示。
电力公司对局部放电检测的灵敏度要求≤20皮库（pc）。
对电缆局放点定位要求±10厘米。
图4 局放放电脉冲信号监测原理图图5 局放超声波信号监测原理图尽管纵观国内外电力电缆在线监测技术发展现状，迄今为止，国内外用于XLPE电力电缆局部放电监测的方法有多种，详细分析其之所以不能推广应用的本质原因在于：电缆运行现场强电磁场干扰源较多，使得电缆本体上的电原理传感器的采集信号的原始波形畸变，容易误导误判，甚至漏判。
电缆的局放点可能出现在电缆长度上的任何位置，无法用点式探测器来精确定位。
所以研究开发电缆局部放电在线检测技术，特别是对电缆上的局放点位置的精确定位的难度在所有电缆绝缘在线检测技术中是最高的【4】。
三、分布式光纤传感技术的应用解决方案探讨光纤传感器是近年来出现的新技术，其具有探测不用电，不受电磁干扰特点，特别适合于高电压强电场环境的传感探测。
同时由于分布式光纤传感是线型传感器，与电力电缆具有很好的形状匹配，特别适合嵌入电力电缆中，成为电力电缆的组成部分。
只要在分布式传感光纤上加载温度、应力、振动、磁光等调制解调技术，则电力电缆就能具备测温、测力、测电流等功能。
光纤复合电缆也就成为智能型电力电缆。
随着光纤传感技术的发展，以及智能电网的建设需要，目前已有具备电缆运行温度分布监测、应力分布监测功能的实用化智能电缆产品。
光纤复合电力电缆产品如图6所示，分布式光纤温度传感电力电缆工作原理如图7。
图6 光纤复合电力电缆图7 分布式光纤温度传感电力电缆工作原理但因目前采用的锐利散射OTDR光纤传感技术、拉曼散射的DTS光纤传感技术、布里渊散射的BOTDR光纤传感技术，在信号灵敏度和空间定位精度上，均不能满足电缆局放微弱电信号、上百kHz级频率声信号及厘米级的定位探测要求。
因此，本文从探测光纤特别化设计制作，探测光缆的布置方案，及调制解调的技术方案上，初步探讨适合电力电缆局部放电监测的分布式光纤传感应用解决方案。
1、基本思路基于电缆局部放电时，放电超声信号为普遍规律。
局放产生的超声波信号实质就是电缆局部放电点超声波引起的机械振动。
该信号不易受环境电磁信号串扰影响。
电力电缆的局放超声波特征为：20kHz～200kHz，其峰值频率为70 kHz～150 kHz，而噪声频谱分布在＜65 kHz的频率范围内【5】。
因此，设想发挥分布式光纤传感技术的无电、线型、抗电磁干扰等优势和特点。
通过在电缆中嵌入对超声波频段振动敏感的探测光纤，实现与电缆绝缘层接触式传导探测。
当电缆某处产生局放点时，该点处的超声波振动源将扰动调制探测光纤中传输的探测光信号。
应用能达到厘米级高精度的光散射仪技术来解调发生在探测光纤上的外界超声扰动信号位置与幅度。
从而实现探测并定位电力电缆本体上的超声波发射源，达到监测电缆的局部放电状况并精确定位局放点的目的。
所以提出了如下分布式光纤传感技术监测电力电缆局部放电的解决方案与设想：超声波敏感探测光纤 + 高精度的光散射解调技术 = 电缆局放点位置与幅值大小2、超声波敏感探测光纤设计与布置由于局放产生的超声波持续时间短，信号衰减快，因此需要对超声波敏感探测光纤的结构特别设计。
如，通过改进探测光纤的芯包尺寸比，通过材料特别掺杂，改变探测光纤的芯包折射率，或应用特别结构的光子晶体光纤等特别设计，使探测光纤对电缆局部放电点处20kHz～200 kHz频段的超声微振频率信号特别敏感。
还如，通过对探测光纤表面的镀金属膜，利用基于表面等离子体波（SPW ，Surface Plasma Wave）共振敏感的检测技术（其探测灵敏度可达10-5）【6】。
制成对具有声发射（Acoustic Emission,AE）特征的局部放电超声波信号敏感的特种线型光纤AE传感器，实现对超声波源的定位监测【7】等方案。
同时，基于超声波传导衰减原因，要发挥线型分布式光纤传感技术优势，将探测光纤嵌入电力电缆的结构中，充分贴近接触电缆本体绝缘层，最大地感受电缆绝缘层局放点的超声发射源信号强度。
该探测光纤还可具有拉曼温度探测效应，同时还可在线监测电缆上的温度分布，以异常热点作为局部放电点位置的辅助判断依据。
3、高精度的光散射解调技术选用目前比较成熟的具有分布式光纤定位探测功能的光散射解调技术，主要有光时域反射技术（OTDR）和光频域反射技术（OFDR）。
其中，光时域反射技术（OTDR）具有长距离、低成本的优势。
但其对探测光纤上的事件探测定位精度只达到米级，且具有数百米的探测盲区。
而电力公司目前使用的XLPE电力电缆长度一般为数十米至数公里的中短距离。
但对局部放电时间的定位精度要求达到厘米级。
所以光时域反射技术（OTDR）不适合用于XLPE 电力电缆的局部放电在线监测。
光频域反射技术（OFDR）是20世纪90年代以来的一个新技术．因能应用于各种范围的高精度测量和具有大的动态范围而吸引了研究者的兴趣。
OFDR系统需要的光源为线性扫频窄线宽单纵模激光器，所以对光源的要求很高，这也导致了国内对OFDR研究的较少。
但随着国内光源调频技术的日益成熟，其发展和应用前景相当广阔。
光频域反射计是以调频连续波技术（FMCW）和迈克尔逊干涉技术为基础，结构包括线性扫频光源、迈克尔逊干涉仪、光电探测器和频谱仪(或信号处理单元)等，基于光外差的探测技术。
其结构原理如下图8所示【8】：图8 OFDR系统结构图随着线性扫频窄线宽单纵模激光器技术的发展，目前的光频域反射技术（OFDR）已可以通过相干检测技术对光纤的后向散射信号进行频域分析，并达到毫米级的空间分辨率，数公里的探测范围，以及-100dB 的灵敏度，并没有探测盲区。
十分适合用于电力电缆的局部放电的探测与定位。
4、方案的关键技术综上所述，基于分布式光纤传感技术的电力电缆局部放电监测方案，将由超声波振动敏感的探测光纤、符合高压电缆电场分布规则的光纤复合电缆、高定位精度的光频域反射技术等三大关键技术组成。
方案的结构原理示意如下图9：图9 分布式光纤传感电缆局部放电监测方案示意图四、小结交联聚乙烯电力电缆主要故障的早期表现均为故障部位的局部放电现象。
