关键词：光传感技术；输电线路；在线监测
1光传感技术概述
随着光传感技术的发展，分布式光传感技术的出现，改变了通信光纤单一的通信功能。光纤作为传感器使用，任意一点都是传感单元。通过对光纤里的散射光信息的综合利用，不仅能得到光纤本身的衰耗指数、扰动、故障定位、温度等参数外，还能监测其他多种信息如：地线温度、导线覆冰、风害、杆塔倾斜、雷击、地质灾害等，从而使光缆在监测方面的应用更加广泛。此项技术采用的是后相拉曼散射效应，因为光纤是二氧化硅分子结构的石英玻璃所构成的，因此其能够和纳米激光脉冲进行融合，而且所展现出的热振动频率能够很好的掌握电缆温度的具体情况。光纤温度传感技术能够起到了解电力电缆温度的作用，比如其中的OTDRA测温技术，此技术因为需要较高的光开技术，而且还需要承担很高的维护工作，不过这并没有影响到光纤传感技术被有效的使用。因为目前光纤技术得到了迅猛的发展，让光纤传感技术在电缆温度检测期间获得了普遍的使用。在电缆温度检测过程中，被采用的较为广泛的就是分布式光纤温度检测技术。其在给电力电缆采取温度检测期间，具有非常好的效果。工作原理主要是采用Raman散射效应。分布式光纤温度检测通常使用光时域反射测温技术。这个技术如果能够合理的运用到电力电缆进行温度检测工作，那么就会获取非常良好的效果。不过因为光时域反射测量技术依然具有不完善的地方，比如对激光器参数具有很高的要求，而且在维护方面也需要花费较高的成本，零部件的使用寿命也不长。所以，相关工作人员希望采用光频率来给电线电缆的温度采取检测工作。
2光传感技术在输电线路在线监测中的运用
2.1光纤传感技术的应用场景
光纤中的散射主要有：瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射。拉曼散射对光纤温度敏感，所以主要用于分布式光纤温度传感领域。基于瑞利散射和基于布里渊散射的分布式光纤传感技术，都可对光缆扰动进行监测，但其技术特性的区别，决定了最佳的适用范围有所区别。光传感技术的应用场景分为如下三大类：（１）对电力光缆本体监测（故障识别与定位、应力监测等）；（２）对电力设施监测，包括温度监测、应力监测、放电监测；（３）对环境监测，包括微气象（温度、适度、风速）、外破、入侵等。
2.2监测软件需求分析
对于输电线路进行在线监测的目的是为了对输电线路的运行状况进行实时测量，从而避免在运行过程中遭受到线路覆冰和杆塔倾斜的危害。以往的电信号传感器在使用过程中，一旦受到强电磁干扰，就会出现信号丢失造成参量无法实现监测的精准，为了解决这一问题，需要借助能够克服这些缺点的锥形光纤传感器来实现参量的精准测量。在输电线路当中，线路受到覆冰、振动、舞动、倾斜等恶劣的自然情况，会出现线路设施的损坏，影响输电效率和输电质量，因此在利用锥形光纤传感器进行监测软件设计时，应当根据监测要求，实现数据同步和存储算法分析，同时还应该具备用户管理和历史数据生成，从而在监测过程中能够对线路威胁起到预防作用。因此，为了实现监测功能，软件可以根据需要分为四大功能模块，每个功能模块负担不同的功能任务。最终构成对整个输电线路的监测。
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2.3 用户管理模块
用户管理模块是锥形光纤传感器在线监测软件中第一大功能模块，其主要目的是为了实现用户的身份信息识别和权限管理。在模块当中，用户登录到监控软件系统需要具备基本的用户个人信息，如登录名和密码等，普通用户通过登录名和密码进行登录，管理员用户则需要通过管理员用户名和管理员密码进行登录，从而使系统根据不同的身份验证来授予不同的管理权限。用户权限是软件系统当中的重要管理手段，系统通过身份和权限将用户区分为普通用户和管理用户，在管理用户当中又可以根据具体的身份信息区分普通管理和高级管理，从而在一定程度上防止了操作失误，例如普通管理者在没有用户身份和权限区分的情况下进入到监测参量设置的界面当中，很容易因其本身不具有管理能力而出现严重的误操作，最终导致删除掉类似于传感器或者导线等重要信息。因此需要通过身份识别和权限授予来进行管理身份的区隔，对于高级管理用户，才能够开放全部权限。
2.4信号接收模块
信号接收模块主要负责光纤传感器实时监控的数据信号接收和信号处理。其中信号接收需要经过中间设备光纤解调仪将传感器所形成的监控数据进行转换，并利用解调仪自身具备的通信协议，完成与计算机终端和软件系统端的对接，最终实现数据的传递和接收。监测软件需要借助接收模块来对固定地址所发出的数据进行套接字接收，并需要对数据情况进行检测，从而保证数据的速率、实时性和完整性达到标准要求。数据信号的分析则需要利用信号解析处理来完成，在模块终端接收到信号之后，需要对传感器信号进行整理并存储，并对各种信号数据进行关联性的分析，最后将信号数据与信号数据之间存在的联系进行揭示，从而判断出传感器所面对的真实环境。例如在对覆冰情况进行传输时，传感器就会想覆冰情况生成数据传输到接收模块当中，接收模块通过对数据的解析，了解到覆冰质量和覆冰厚度，最终存档作为历史数据。
2.5系统管理模块
系统管理模块主要负责对数据信息的存储和回传进行管理，在管理模块中，管理者登录进管理界面，可以对传感器信息、线路信息、传感器监测情况进行查看，并对所需要的历史数据进行调阅。在管理过程中，管理人员能够在模块中，直接对传感器和线路的参量进行操作，从而完成添加、修改、删除。为了保证数据库信息显示具有及时性，管理模块的设计应当保证线路和传感器之间拥有严格的对应关系逻辑，避免出现错误和混乱。在软件编写过程中，软件编写者需要考虑两个方面的内容。首先信息管理应当具备原子性强和独立性强的特点，作为基础数据平台，编写软件应该通过基础数据的ID 字段建立索引方式，从而使管理人员能够更加轻松地对所需要获取的内容进行查阅；其次，数据库中的数据部分是管理用户十分关心的，而有些数据则是管理用户并不关心的，因此在软件设计过程中，这部分信息数据则可以不进行显示。此外，在传感器回传数据的管理过程中，管理模块要能够对数据进行存储和调用，以传感器测量到的杆塔信息为例，在系统当中，就需要管理模块完成对各个时期的杆塔形态的存储，并根据其变化规律进行图形显示，实时显示在表盘之上。
结束语
综上所述，对监测软件需求进行分析，通过建立用户接收模块、信号接受模块、系统管理模块和信息显示模块可以让输电线路在线检测中光纤传感技术得到应用，进而使得输电线路的运行更为可靠。
参考文献：
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[3]张旭苹,张益昕,王峰,吕立冬,王祥传.基于瑞利散射的超长距离分布式光纤传感技术[J].中国激光,2016,43(07):14-27.
论文作者:程一鑫
论文发表刊物:《中国电业》2019年17期
论文发表时间:2019/12/11
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