摘要：随着经济和科技水平的快速发展，电力行业发展也十分快速。泛在电力物联网，就是围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。在电力系统中，绝大部分业务都是通过光信号传输，每个需要通信的站点，包括中心站、各级变电站、独立通信站等，都有相应的光传输设备，通过特定的设备网管系统，可远程进行业务配置(处理信息)和实时监控(感知状态)，但是光纤作为连接不同站点的通信设施，经常因市政施工、电缆沟起火、覆冰灾害等因素受损，目前尚无一种有效的监测手段感知光纤可能遭受的外力破坏风险，提前对风险因素进行干预，避免光纤受损造成电网业务非计划中断。光在光纤中传输具有散射效应，基于分布式光纤传感技术，在地铁隧道入侵检测、水利工程和管道工程方向都有比较成熟的应用。分布式光纤传感技术应用于电力通信光缆中，通过泛在光缆，对全省通信设备的感知由“点”扩展到“面”，以进一步推进泛在电力物联网的建设，提升通信系统运维的智能水平。
关键词:电力通信;分布式光纤；应用
引言
光纤传感技术应用于数据传输具有多方面的优势，不仅可以保证高的灵敏度，还具有突出的抗干扰能力，且外形体型较小、易形成阵列等，因此受到了多个领域专家的重视，对其应用进行了多方面研究，为光纤传感技术的发展奠定了基础。当前，光纤传感技术处于快速发展中，由于技术的不断成熟，在多个领域得以应用，推动了许多行业的发展。光纤传感技术由于具有应用价值，会与其他技术在融合后实现发展，发展前景十分广阔。
1光纤传感技术
光纤传感技术是借助外界量的作用，引发光在光纤传播中的多个参量发生改变，如波长、相位、振幅、频率等，以此对外界量加以测量并实现数据传输。区别于传统的传感技术，光纤传感技术的应用原理将光作为载体进行信息传播。这一技术的应用体现出灵敏度高的优势，可以应用于精密测量。光纤传感系统采用光纤进行信息传递，信息传输通过光信号的改变，可以抵抗电磁干扰，因此应用于大电流、强磁场、强辐射等特殊场合具有优势。光纤传感器的制作材料具有耐久性，因此可以保证长期使用。光纤传感器可用于测量压力、温度、位移、速度等多个物理量，能测量出化学量、生物量的变化。光纤传感技术还可以实现远程测控，建立大区域、动态化监测网。
2分布式光纤传感技术在电力系统中的应用
2.1系统方案设计
分布式光纤振动子系统软硬件设计：本系统设计基于相位敏感的光时域反射（Φ-OTDR）干涉机理，其主要由光探测模块、信号采集器、光调制解调仪、协处理器、监测分析报警系统以及传感光缆等组成。根据光纤后向散射光原理，由光调制解调仪输出的超大功率窄脉冲注入到光纤中，会在光纤中产生后向的瑞利散射光。这个后向的瑞利散射光经过光调制解调仪分离后，可得到振动光信号（主要是光相位信息）的叠加；从光调制解调仪反射回来的瑞利散射光直接进入光接收模块并进行光／电转换，再经过前级放大，此时采集到的信号已由光信号转变成了电信号，再分别由同步信号采集器进行A／D(模／数)转换，由协处理器对转变的数字信号进行预处理以及分析计算，数据预处理后的结果可输出到对应的监测分析报警系统，经过监测分析报警系统分析得到整个防区的入侵振动报警信息，监测分析报警系统的处理结果可输入到主控器系统并进行输出联动报警。
2.2拉曼散射
拉曼散射是光波与光纤介质中振动着的分子相互作用产生的一种非弹性散射，其中频率上移的称为反斯托克斯光，频率下移的称为斯托克斯光，频移量典型值为13.2THz。拉曼散射的反斯托克斯光的功率随温度变化显著，而斯托克斯光的功率则几乎不受温度影响。基于拉曼散射的光纤传感技术通过测量光纤沿线反斯托克斯光功率与斯托克斯光功率之比的变化便可以获得光纤沿线温度的分布情况，目前主流的商业产品可识别的温度精度可达0.1℃。
2.3电缆故障定位方案
光纤接入主机后，现场技术人员通过安装调试及路由标定，保证主机正常稳定运行。当电缆爆炸时，从拓扑图软件界面上可以看出有一条明显黄色的信号线，该信号可判断为电缆爆炸引起的振动信号，并对比拓扑图的横坐标位置查看电缆爆炸的具体位置。系统可实时不间断的采集沿线振动信号并录制信号振动图像，记录当天电缆沟环境振动形态；当电缆发生爆炸时会立即造成大面积停电，现场运营人员从记录停电时开始计算，并通过查询此时间段光纤振动主机录制的振动图像并对应信号位置，即可找到电缆爆炸位置。但由于现场电缆沟盖板较多，环境也比较复杂，盖板掀起比较麻烦，会耗费一定的人力物力，因此为精确找到电缆爆炸位置并减少不必要的人力物力，可通过在电缆沟上方敲击的方式造成光缆振动，从而主机监测到振动信号，并与拓扑图捕捉到的振动信号做对比，就可进一步确认电缆爆炸位置。当有人敲击时，信号曲线会上升，从而在软件上观察振动位置，并与实际爆炸位置做对比，从而可快速确认电缆实际爆炸位置。根据上述方式查找到的光纤长度信息，在地图上显示对应的实际地理位置。通过此软件可实时查看现场振动曲线、电缆位置地图以及拓扑图软件，通过三种界面定位可真正确定电缆爆炸位置，从而减少不必要的人力物力，确保电力及时抢修。
3光纤传感技术的发展趋势展望
当前，光纤传感技术处于快速发展中，带动了多个领域的同步发展，许多控制装置的信息采集有了新的方式。信号传输可以有更高的标准，许多领域的自动化水平得以提升，而传感器是获取信息的核心器件。光纤传感器技术今后的发展方向如下。（1）实现多用途。光纤传感器不仅可以针对一类物理量，还可以实现多种物理量的同步采集测量。（2）提升传感器的分辨率与灵敏度，降低制造成本，组建网络化的传感器，控制污染物、湿度、温度对传感参数的影响，保证特殊领域数据传感的可靠性。（3）开发新型的传感材料，保证传感的高灵敏性。（4）在高温、高压、化学腐蚀等极端条件保证传感器的可靠性。（5）光纤传感器可以与微机械、微流态学等技术结合。光纤传感技术经过多年的发展实现了技术上的进步，出现了许多实用性产品。但是，由于多种实际需要，当前光纤传感技术加强传感器的实用化研究，提高传感器的性价比。此外，要研究新传感机理，开发新式的光纤传感器，以扩大应用领域。
结语
城区光缆的修复涉及非常繁杂的特巡特护、方式调整、抢修检修工作，极大地耗费人财物资源，因此借助于现有的电力通信光缆的富余纤芯，感知光缆的振动、温度、应力变化情况，可判断是否有外力破坏、火灾隐患或覆冰超过线路设计厚度等风险因素，以便事前对可能造成的光缆破损事件进行干预。下一步，将基于波分复用技术把振动监测和温度监测结合起来，改善系统硬件结构，利用一根纤芯同时实现对振动类型和温度的测量，避免光纤监测过多占用光纤资源，从而增加系统的防火监测功能，提高系统的使用价值。
参考文献
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