拉曼光纤测温原理及在电力系统中的应用 raman optical fiber temperature measurement principle and application in power system.pdfVIP

第26卷第3期 电力科学与工程 V01．26．No．3 ElectricPowerScienceand 2010年3月 Engineering Mar．，2010 拉曼光纤测温原理及在电力系统中的应用 孙国善，侯思祖，陈 超 (华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定071003) 摘要：分布式光纤测温在电力系统得到普遍应用。首先介绍了拉曼分布式光纤传感器的工作原理和结构， 进行了温度传感实验。最后介绍了该传感器在电力系统的应用，给出了一个检测电缆温度的应用实例。 关键词：拉曼散射；温度；电气设备；电力系统 中图分类号：TP212．9 文献标识码：A (2) 0引言 式中：K，Ko分别为与光纤斯托克斯和反斯托克 斯散射截面有关的系数；S为光纤的后向散射因 分布式光纤测温系统是近年夏展起来的一种 子；虬，％分别为斯托克斯和反斯托克斯散射光 用于实时测量空间温度场分布的传感系统，由于 子频率；口。，吼，口。分别为人射光，斯托克斯散 系统具有防燃、防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰、耐 射光和反斯托克斯散射光频率的光纤传输损耗；￡ 高压、能实现实时快速多点测温并定位等优点， 为光纤待测局域处的长度；R，(T)，R。(T)分别 因而其应用领域十分广泛。目前，发电厂、变电 为与光纤分子低能级和高能级上的布局数有关的 站、冶金、石化等企业的电力电缆、高压开关柜、 系数，它们与光纤局域处的温度有关。R。(T)， 发电机、大功率高压电动机等设备的故障隐患往 R。(T)分别为 往伴随着设备关键部位的温度升高，所以过热监 测是故障预警的有效手段。随着光纤技术的发展， 刚驰E1一p(警)]_l (3) 光纤传感技术在电力设备故障检测中的应用得到 了逐步推广，其中分布式光纤测温技术彻底解决 蹦r)=[ex“等)_1]一 (4) 式中：h为普朗克常量；k为玻尔兹曼常量。实际 了困扰电力设备运行中过热监测的难题，可实现 测量时，可用光纤的斯托克斯散射OTDR曲线解 对电力设备故障发热敏感部位温度的准确、实时 调光纤的反斯托克斯散射OTDR曲线，此时有 在线监测和故障预警、精确定位¨J。 丽No(T)=Kmor生。J1 1分布式光纤测温原理 当利用式(5)进行温度测量时，可用T=孔 的起始温度来确定被测光纤上各点的温度，式 1．1温度测量原理 (5)变为 泵浦光注入光纤后，其部分能量转为拉曼散 射光，当泵浦光的能量小于阈值时，光纤分子的 式(5)，(6)相除，得 热平衡没有被破坏，这种拉曼散射叫自发拉曼散 ／一7边叭 射，在光纤￡处的斯托克斯散射光子数为 丝塑丝!型一竺!夏』 … u’ (1)