【摘 要】
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在近几十年电网技术飞速发展的整体形势下,电力电缆在城市电网建设等诸多方面得到了更为广泛的应用,因而如何保证电力电缆的安全可靠运行成为了电网必须重视的关键问题之一。电力电缆温度是能够反映电缆运行状况和传输能力的重要指标,因此对电力电缆温度的实时监测变得尤为重要。随着光纤技术的快速发展,分布式光纤测温技术也发展迅速,其良好的电绝缘性、耐酸碱腐蚀性以及强抗电磁干扰性都是电力电缆温度在线监测系统所需要的。
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在近几十年电网技术飞速发展的整体形势下,电力电缆在城市电网建设等诸多方面得到了更为广泛的应用,因而如何保证电力电缆的安全可靠运行成为了电网必须重视的关键问题之一。电力电缆温度是能够反映电缆运行状况和传输能力的重要指标,因此对电力电缆温度的实时监测变得尤为重要。随着光纤技术的快速发展,分布式光纤测温技术也发展迅速,其良好的电绝缘性、耐酸碱腐蚀性以及强抗电磁干扰性都是电力电缆温度在线监测系统所需要的。因此,本文利用分布式光纤测温技术设计了一种电力电缆分布式光纤在线测温系统。根据分布式光纤所特有的传感特性,对光纤拉曼散射和光时域反射两种原理分别进行了详细说明。由于分布式光纤测温只是其光纤纤芯温度的在线测量,依据电缆和光缆温度场的特性和热电耦合原理,并结合测温原理建立电缆导体的温度模型,从而实现了对电缆导体温度的监测,同时通过该模型的计算能够得到电缆的载流量。另外还对系统的结构选型及关键的性能参数进行了简要介绍。为使电缆分布式光纤测温系统所测得的温度更加精确,应用蒙特卡洛（Monte-Carlo,MC）法对拉曼散射效应实现了精准模拟,以此建立并改进了用于电缆测温的分布式光纤测温系统（Distributed Optical Fiber Temperature Measurement System,DTS）,接着用改进的自适应步长鱼群算法对所建立的DTS传感模型加以参数辨识,得到最优模型参数,从而实现了对传感模型的优化。搭建了用于研究分布式光纤测温系统的实验平台,对改进的分布式光纤测温系统进行仿真验证,其实验结果说明了该系统模型能够实现温度的在线精准监测,进而表明了其测温传感模型具有可靠的预测性。为确保建立的电缆导体温度模型计算的有效性,以三根YJLW03-64/110KV-1×300mm~2型号的单芯电缆作实例,建立系统在负荷作用下其电缆和光缆温度场的有限元模型,然后通过ANSYS有限元分析软件对两模型分别仿真分析,其仿真结果说明该模型在计算精度等方面达到了预期的目标,其传感模型成功得到了改进。
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