（东莞电力设计院 广东 东莞 523413）
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。在光纤中，不同时间返回的散射信息对应光纤上不同的位置，同时拉曼散射对温度的变化敏感，结合高品质的脉冲光源和高速的信号采集与处理技术，就可以得到沿光纤所有点的准确温度值。
三、光纤测温系统的组成
光纤测温系统硬件包括测温主机、测温光纤、通讯传输设备、报警装置等；系统软件包括温度监测软件、实时电缆温度计算及载流量计算软件、报警软件等。
图一 系统简化结构图
（1）测温主机
测温主机是整个测温系统的核心，对整个系统的运行的可靠性，起决定性作用。测温主机监控电缆的长度能满足线路的实际需要，结合现有通信方式考虑通信协议，即时报警短信发送装置；另外还需配置服务器、显示器、路由器、网络交换机等。
（2）测温光纤
测温光纤本身即为传感器，即传输信号，又感知温度。测温光纤不含金属材料，完全绝缘，抗电磁干扰，模式为多模50/125μm；外护套为高密度低烟无卤，阻燃热塑型材料；测温光纤具有优良的导热性、抗腐蚀性；芯数一般为2芯，抗张强度敷设时不小于1000 N，敷设时光纤弯曲外径不大于20倍。光纤内置电缆时，建议敷设两根测温光纤，一根运行，一根备用。
（3）系统监测软件
系统监测软件是电缆光纤测温系统的灵魂，把硬件设备监测到的数据，经过计算分析，通过人机界面，将信息以图表的形式提供给运行人员，对于特殊事件能及时将信息发送给运行人员手机中。
监控软件应基于WEB技术开发，可通过操作系统的IE浏览器对系统进行远程访问，能查看所有的温度数据和报警信息，能对系统进行参数设置、远程调试。对于温度监测软件应达到以下要求，软件主窗口为中文界面，同时具有多窗口显示曲线功能。主界面可以实现温度数据在曲线点上展现；实时显示线路上的温度变化的分布曲线，主视图为电缆布局图或接线图，则显示电缆的分布温度和有关的具体视图。
监测软件应具有实时测温功能，能监测电缆及其电缆通道内温度变化情况，可对超运行状态设计警戒线，每个区段至少应能设置3种报警类型：电缆局部温度与整体温度差值大报警、电缆温度上升速率大报警、电缆温度高于设定值报警。同时具有监测设备硬件故障报警等功能。
实时计算并显示电缆回路的导体温度，提供X轴为时间（小时），Y轴为负荷和电缆表面/导体温度的电缆负荷/温度响应跟踪曲线，并提供此曲线。同时，实时载流量分析功能还包含一个电缆数据库，可对已有的电缆模型进行修改，并可另建新的电缆数据。实时计算显示电缆线芯温度曲线和不同的电缆敷设条件下最大允许载流量曲线。
图二 系统运行界面
四、光纤测温系统的安装
光纤测温系统安装相对简单。测温光纤分为内置、外置光纤两种。内置光纤在电缆生产期间设置于电缆内部，一般位于铝护套与半导电阻水带之间。外置式测温光纤在电缆敷设完后安装，测温光纤紧贴在电缆表面，并采用专用绑扎带固定在电缆上，0.5~1米固定一处，电缆转弯处测温光纤一般敷设与电缆外侧，保证测温光纤与电缆可靠接触,。
内置光纤具有测温准确度高，能真实的反应出电缆的运行温度，但是对于电缆敷设及电缆头的安装工艺具有较高的要求，光纤故障后，难以修复。外置光纤具有施工简单，故障点容易查找和修复，温度测量受环境影响较大，测量误差相对内置光纤增大。
测温主机一般设置于电缆线路终端变电站通信机房内，测温主机可接入电力系统内通信系统，运行部门可通过系统内网访问测温主机，掌握电缆运行的实时数据。
论文作者:史高治
论文发表刊物:《电力设备》2016年第6期
论文发表时间:2016/6/19
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