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[摘 要]电力系统是国家能源建设的基础，是国民经济的命脉所在，是支撑整个社会运行最重要基础体系之一。近年来随着我国经济的飞速发展，居民生活水平的迅速提高，电力需求在不断增加，现代化建设所体现出的重要性越来越明显。电力工业得到迅速发展，电力网络的覆盖范围也迅速扩大。本文针对当前主流的光纤传感技术在电力安防系统中的应用进行了探讨。
[关键词]光纤传感技术；电力安防系统；智能化
中图分类号：D928 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）09-0370-01
1.引言
电力作为国家重要的能源，安全性是重中之重，保证供电系统的安全运行已经成为电力管理部门的首要任务。我国电力行业安防系统一直走在世界前列，而需求也随着信息技术的发展而不断完善与提高，当前电力系统向着应用智能化、数字化的趋势发展。传感技术是现代信息社会的神经中枢，光纤传感则是一种新兴的现代传感技术，由于它具有灵敏度高、响应速度快、抗干扰和抗各种恶劣条件等一系列优点而被广泛应用，在光学与光电子学科中占有重要地位。
2.光纤传感技术介绍
光纤传感分为非功能型和功能型两大类：前者简单易行、无需特殊技术，因此该技术已经比较成熟，在很多领域被大量采用。而功能型傳感则要求相对苛刻，目前使用该技术的产品还不多，此技术不太成熟。但因其具有极高灵敏度，属于高性能传感类，故仍为光纤传感的未来发展方向。
3.光纤传感技术在电力安防系统中的应用
3.1 电力环境复杂传统安防设备受限
输电线路是电网运行的重点，是关系国计民生的关键，它在输送能源的同时又相当的脆弱，一旦遭到外力的破坏，有可能造成大面积停电，甚至电网瘫痪，给地方经济发展和人民群众生活及社会稳定带来巨大危害。外力破坏（如盗窃、施工）、环境污染、自然灾害一直是威胁电网安全的重大隐患。目前电网企业还缺乏有效的防范手段和防范措施。而对于地震、台风、洪水等自然灾害可能造成的电网大面积瘫痪，目前还缺乏系统性研究和评估，没有建立相应的预警机制。
3.2 无人值守电站
随着科学技术的飞速发展，运用自动控制技术、计算机及网络通信技术实现变电站设备的遥信、遥测、遥调、遥控已经成为变电运行的主流方式，在城网、农网建设改造中被广泛采用。与此同时，无人值守电站的安全防范也成为一个需要解决的问题，电力设施、设备遭破坏的情况屡有发生。因此，变电站周界部署入侵探测报警系统，成为保证变电站安全运行的最外层、最必要屏障。
综合电网调度运行的实际状况，无人值守变电站的周界入侵探测报警系统有其一些特殊的性能要求：
（1）变电站多呈分散式分布，有些处于偏远地区，环境复杂、气候状况多变。周界入侵探测报警系统要求在潮湿、干旱环境下均能良好运行，受风、雨干扰小，不受雷、电影响。
（2）变电站无人或少人值守，一旦周界发生入侵报警，则需调集人力或出动警力赶赴现场，因此要求入侵探测报警系统性能稳定，误报、漏报率低。
（3）目前属于无人值守变电站管理模式的多为超高压和高压变电站，变电站园区处于高压、强电磁的环境当中，要求设备能够运行稳定。
（4）远程监控，集控站分控中心、调度局监控中心、其它职能部门相关领导应能分级、分权限进行监控、调度、报警。光纤振动传感技术采用光纤作为前端介质，同时通过光纤将前端信号传输至监控中心主机，主机响应后通过电力专网向远程调度中心或市局、上级机构传输信号，实现远程实时监控。
3.3 高压电塔安全监控系统
众所周知，高压电塔危险性极强，在塔架附近一定区域都需作无人区隔离，保证一定的安全距离。然而，攀爬塔架的新闻却依然时有发生。可能造成人员伤亡，也有因人道主义救助切断供电而造成的大范围电力中断，给工业生产、人民生活带来干扰。因此，如果能在靠近塔架的无人区域，或者塔架底部布置报警装置，在意识到可能有人员进入的早期，及时预警，及时进行干预，将危险及早扼制，对于电力供给的安全运行与人民生活都能起到良好的保证。
3.4 输电干线安全监控
利用光纤传感技术对输电线路进行安全监控，是采用沿输电线路布设的光纤单芯定位等一系列创新技术，通过对输电线路上发生的触碰（或刮擦）光缆、接头盒、光芯等扰动的实时监测，采集和分析信息，判定扰动发生的位置、类型、强度，以帮助线路维护人员及时发现输电线路的破坏行为。该系统解决了当前输电干线安全缺乏有效监测手段的问题，不仅能够在事件发生时实时监测、准确定位、智能分析，还可以实现对事故发生的预警，有效解决对线路损毁的预警监测，为安保人员提供告警、智能分析和辅助决策支持。
3.5 分布式温度传感监测
电力设备安全运行一直是电力、钢铁、石化等行业高度重视的问题。多年来，虽然采取了不少安全措施和技术，但是仍然存在着不少安全隐患，安全事故时有发生。变电站电缆桥架、电缆隧道、电缆夹层、电缆沟、电缆竖井、开关设备、变压器、电阻排等电力设备在长期的高压中常因发热而老化引起火灾，而一旦发生火灾，除了自身设备的损坏之外，更将因为供电的非正常中断给社会经济发展带来极大的损失。
经过多年来火灾调查研究发现，大多数的火灾事故都是由于温度过高引起的。火灾形成发展的过程大致分为以下几个步骤：发热—阴燃—冒烟起火—火苗窜起—火势扩大蔓延—大火燃起形成火灾。从该过程分析，如果能够在火灾潜伏期温度缓慢的上升过程中就能即时发现火灾隐患并采取相应措施，无疑是最佳的防范时机。
传统形式的火灾探测系统其传感部件通常是电磁式元件，而在电力行业的应用场合，设备上都有着高压，它的周围有很强的电磁干扰，导致传统的探测器误报、漏报时常发生。因此迫切需要有一套可靠的、高性能的自动化系统来对电力设备的温度进行有效的实时监测及报警，以便及时采取预防措施，避免火灾及停电事故发生。
分布式光纤测温传感技术是目前国际上最先进的测温技术。DTS分布式光纤温度传感完全不同于传统的以电信号为基础的温度传感系统，无论是从测量技术的难度、测量温度的内容及指标，还是从测量的场合和范围都提高到了一个全新的阶段。分布式光纤温度传感器系统，能在整个连续的光纤上，以距离的连续函数形式，测量和显示出光纤上各点的温度值。这种技术只需一根光纤就可以测量十公里距离的温度。国内外工程应用经验表明，对于电力系统的温度监测，分布式光纤温度传感系统是一种十分有效的监测设备。
4.结束语
随着现代光电传感技术的发展，使用轻巧方便的分布式光纤压力传感器来代替原来的普通探测器阵列已成为可能，并因其优越的性能而具有巨大的发展潜力。光纤监测技术是近年来才迅速发展起来的一种现代化监测技术，在航空、航天领域中已显示了其有效性。在电力、土木、交通、地质工程领域的应用才刚刚开始，并受到了各发达国家研究机构的普遍重视，发展前景十分良好。尤其是近年来开发的分布式光纤传感技术，使光纤传感的应用领域得到进一步拓展。
参考文献
[1] 黄惠智，杨中山.光纤传感器的发展及其在电力系统中的应用[J].电工电能新技术.2013（09）.
[2] 卢一鑫，杨璐娜.光纤传感器的应用现状及未来发展趋势[J].科技信息.2011（07）.
[3] 钟芳明.光纤传感网数据采集与分析系统设计与实现[J].大连理工大学.2014（06）.
[4] 廖延彪.光纤传感发展近况[J].大气与环境光学学报.2010（05）.
[5] 侯俊芳，裴丽，李卓轩，刘超.《光电技术应用》.2012.27（1）：49-53.
[关键词]光纤传感技术；电力安防系统；智能化
中图分类号：D928 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）09-0370-01
1.引言
电力作为国家重要的能源，安全性是重中之重，保证供电系统的安全运行已经成为电力管理部门的首要任务。我国电力行业安防系统一直走在世界前列，而需求也随着信息技术的发展而不断完善与提高，当前电力系统向着应用智能化、数字化的趋势发展。传感技术是现代信息社会的神经中枢，光纤传感则是一种新兴的现代传感技术，由于它具有灵敏度高、响应速度快、抗干扰和抗各种恶劣条件等一系列优点而被广泛应用，在光学与光电子学科中占有重要地位。
2.光纤传感技术介绍
光纤传感分为非功能型和功能型两大类：前者简单易行、无需特殊技术，因此该技术已经比较成熟，在很多领域被大量采用。而功能型傳感则要求相对苛刻，目前使用该技术的产品还不多，此技术不太成熟。但因其具有极高灵敏度，属于高性能传感类，故仍为光纤传感的未来发展方向。
3.光纤传感技术在电力安防系统中的应用
3.1 电力环境复杂传统安防设备受限
输电线路是电网运行的重点，是关系国计民生的关键，它在输送能源的同时又相当的脆弱，一旦遭到外力的破坏，有可能造成大面积停电，甚至电网瘫痪，给地方经济发展和人民群众生活及社会稳定带来巨大危害。外力破坏（如盗窃、施工）、环境污染、自然灾害一直是威胁电网安全的重大隐患。目前电网企业还缺乏有效的防范手段和防范措施。而对于地震、台风、洪水等自然灾害可能造成的电网大面积瘫痪，目前还缺乏系统性研究和评估，没有建立相应的预警机制。
3.2 无人值守电站
随着科学技术的飞速发展，运用自动控制技术、计算机及网络通信技术实现变电站设备的遥信、遥测、遥调、遥控已经成为变电运行的主流方式，在城网、农网建设改造中被广泛采用。与此同时，无人值守电站的安全防范也成为一个需要解决的问题，电力设施、设备遭破坏的情况屡有发生。因此，变电站周界部署入侵探测报警系统，成为保证变电站安全运行的最外层、最必要屏障。
综合电网调度运行的实际状况，无人值守变电站的周界入侵探测报警系统有其一些特殊的性能要求：
（1）变电站多呈分散式分布，有些处于偏远地区，环境复杂、气候状况多变。周界入侵探测报警系统要求在潮湿、干旱环境下均能良好运行，受风、雨干扰小，不受雷、电影响。
（2）变电站无人或少人值守，一旦周界发生入侵报警，则需调集人力或出动警力赶赴现场，因此要求入侵探测报警系统性能稳定，误报、漏报率低。
（3）目前属于无人值守变电站管理模式的多为超高压和高压变电站，变电站园区处于高压、强电磁的环境当中，要求设备能够运行稳定。
（4）远程监控，集控站分控中心、调度局监控中心、其它职能部门相关领导应能分级、分权限进行监控、调度、报警。光纤振动传感技术采用光纤作为前端介质，同时通过光纤将前端信号传输至监控中心主机，主机响应后通过电力专网向远程调度中心或市局、上级机构传输信号，实现远程实时监控。
3.3 高压电塔安全监控系统
众所周知，高压电塔危险性极强，在塔架附近一定区域都需作无人区隔离，保证一定的安全距离。然而，攀爬塔架的新闻却依然时有发生。可能造成人员伤亡，也有因人道主义救助切断供电而造成的大范围电力中断，给工业生产、人民生活带来干扰。因此，如果能在靠近塔架的无人区域，或者塔架底部布置报警装置，在意识到可能有人员进入的早期，及时预警，及时进行干预，将危险及早扼制，对于电力供给的安全运行与人民生活都能起到良好的保证。
3.4 输电干线安全监控
利用光纤传感技术对输电线路进行安全监控，是采用沿输电线路布设的光纤单芯定位等一系列创新技术，通过对输电线路上发生的触碰（或刮擦）光缆、接头盒、光芯等扰动的实时监测，采集和分析信息，判定扰动发生的位置、类型、强度，以帮助线路维护人员及时发现输电线路的破坏行为。该系统解决了当前输电干线安全缺乏有效监测手段的问题，不仅能够在事件发生时实时监测、准确定位、智能分析，还可以实现对事故发生的预警，有效解决对线路损毁的预警监测，为安保人员提供告警、智能分析和辅助决策支持。
3.5 分布式温度传感监测
电力设备安全运行一直是电力、钢铁、石化等行业高度重视的问题。多年来，虽然采取了不少安全措施和技术，但是仍然存在着不少安全隐患，安全事故时有发生。变电站电缆桥架、电缆隧道、电缆夹层、电缆沟、电缆竖井、开关设备、变压器、电阻排等电力设备在长期的高压中常因发热而老化引起火灾，而一旦发生火灾，除了自身设备的损坏之外，更将因为供电的非正常中断给社会经济发展带来极大的损失。
经过多年来火灾调查研究发现，大多数的火灾事故都是由于温度过高引起的。火灾形成发展的过程大致分为以下几个步骤：发热—阴燃—冒烟起火—火苗窜起—火势扩大蔓延—大火燃起形成火灾。从该过程分析，如果能够在火灾潜伏期温度缓慢的上升过程中就能即时发现火灾隐患并采取相应措施，无疑是最佳的防范时机。
传统形式的火灾探测系统其传感部件通常是电磁式元件，而在电力行业的应用场合，设备上都有着高压，它的周围有很强的电磁干扰，导致传统的探测器误报、漏报时常发生。因此迫切需要有一套可靠的、高性能的自动化系统来对电力设备的温度进行有效的实时监测及报警，以便及时采取预防措施，避免火灾及停电事故发生。
分布式光纤测温传感技术是目前国际上最先进的测温技术。DTS分布式光纤温度传感完全不同于传统的以电信号为基础的温度传感系统，无论是从测量技术的难度、测量温度的内容及指标，还是从测量的场合和范围都提高到了一个全新的阶段。分布式光纤温度传感器系统，能在整个连续的光纤上，以距离的连续函数形式，测量和显示出光纤上各点的温度值。这种技术只需一根光纤就可以测量十公里距离的温度。国内外工程应用经验表明，对于电力系统的温度监测，分布式光纤温度传感系统是一种十分有效的监测设备。
4.结束语
随着现代光电传感技术的发展，使用轻巧方便的分布式光纤压力传感器来代替原来的普通探测器阵列已成为可能，并因其优越的性能而具有巨大的发展潜力。光纤监测技术是近年来才迅速发展起来的一种现代化监测技术，在航空、航天领域中已显示了其有效性。在电力、土木、交通、地质工程领域的应用才刚刚开始，并受到了各发达国家研究机构的普遍重视，发展前景十分良好。尤其是近年来开发的分布式光纤传感技术，使光纤传感的应用领域得到进一步拓展。
参考文献
[1] 黄惠智，杨中山.光纤传感器的发展及其在电力系统中的应用[J].电工电能新技术.2013（09）.
[2] 卢一鑫，杨璐娜.光纤传感器的应用现状及未来发展趋势[J].科技信息.2011（07）.
[3] 钟芳明.光纤传感网数据采集与分析系统设计与实现[J].大连理工大学.2014（06）.
[4] 廖延彪.光纤传感发展近况[J].大气与环境光学学报.2010（05）.
[5] 侯俊芳，裴丽，李卓轩，刘超.《光电技术应用》.2012.27（1）：49-53.