光纤光栅型传感器在电力系统中的应用及技术对比
光纤光栅的原理以及在电力系统中的运用
光纤光栅的原理以及在电力系统中的运用1.光纤光栅的原理光纤布拉格光栅（简称FBG）是在单模光纤的纤芯内通过紫外刻写技术在光纤上产生周期性折射率的调制而形成的一种全光纤器件(图1）。
图1 光纤光栅制备当宽带光波通过光纤光栅时，对满足Bragg条件的入射光产生强烈的发射，并沿原传输光纤返回，而其他波长的光波可以无损耗的通过。
透射过去的其他波长光波可以继续传输给其他具有不同中心波长的光纤光栅阵列，其中相应中心波长的窄带光系列将被逐一发射，全部沿原传输光纤返回，由此可实现多个光纤光栅传感器的波分复用，实现分布式测量。
光纤光栅反射的中心波长由光栅周期决定，反射光谱如图2所示；当外界物理量引起光栅周期改变时，反射光谱中心波长随之变化，由此光纤光栅可以作为传感元件。
光纤光栅可以串联或并联，通过解调仪进行解调。
图2光纤光栅反射谱光纤光栅反射的中心发射波长值随光纤光栅所受环境温度和应力的变化而变化，并具有一定良好的线性关系。
同时光纤光栅温度/应变传感器是以光的波长为最小计量单位的，而目前对光纤光栅Bragg波长移动的探测达到了pm量级的高分辨率，因而具有测量灵敏度高的特点，而且只需要探测到光纤中光栅波长分布图中波峰的准确位置，与光强无关，对光强的波动不敏感，比一般的光纤传感器具有更高的抗干扰能力。
使用光纤布拉格光栅这一光纤传感技术来实现输电线杆塔倾斜、舞动、覆冰、负荷监测温度对比等状态监测时，利用光纤布拉格光栅上应力变化引起的波长位移信息，得到光栅所感应到的应力变化信息，从而对应得到杆塔的倾斜状态信息，实现对杆塔倾斜状态的检测。
为了使光纤布拉格光栅能够准确地反映输电线杆塔的倾斜状态变化，必须使光纤布拉格光栅与杆塔同步变形。
所以需要对光栅进行封装，即用金属材料对光栅进行封装，使得金属封装所感应的应力变化能够反应在光栅上。
为了使封装以后的传感器更加方便地固定在输电线塔杆的表面，在金属封装的两端各留钻孔，这样可以用螺母将封装好的光栅固定在输电线杆塔的表面，而且能够保证两者之间同步变形，使得有效地实现倾斜监测成为可能。
光纤传感技术在电力工程中的应用
光纤传感技术在电力工程中的应用光纤传感技术一直是近几年来科技发展的热点之一，它的应用范围越来越广泛，其中在电力工程领域的应用尤为突出。
这篇文章将重点探讨光纤传感技术在电力工程中的应用。
一、光纤传感技术的简介光纤传感技术是利用光纤的特性进行非接触式测量和监测的技术。
光纤传感系统是由光源、传输器、检测器和数据处理系统等组成的，并能够根据传感器的类型和安装位置来进行数据采集和处理。
光纤传感技术具有高精度、快速响应、无干扰、长寿命等特点，在电力工程中有着广泛的应用。
二、光纤传感技术在电力工程中的应用1. 线温测量在电力输电过程中，线路经常会受到不同程度的热危害，例如火灾、雷击等。
传统的线路温度测量方法是通过在电线表面包裸露的热电阻器或热电偶，并通过数据采集器采集数据。
但这种方法不仅安装困难，而且容易受到电磁干扰。
相反，光纤传感技术可以利用光纤的折射率变化来测量线路温度，无需裸露在表面，更加安全，而且可以实时监测线路温度。
2. 通道温度监测电力变电站中的大变压器和发电机，需要有通道来冷却其内部的绕组和核心，通道温度的实时监测是非常重要的，可以及时预警和排除潜在的隐患。
目前，光纤传感技术可以利用光导纤维传送光信号，从而测量通道的温度变化。
采用光纤传感器技术可以更精确和高效的监测通道温度，而不影响通道的通风和热传递。
3. 电缆状态监测电力工程中的电缆是输送电能的输送介质，其状态的恶化或损坏可能导致电力故障或事故。
光纤传感技术可以通过光纤传感器对电缆的温度、压力、拉伸、位移等参数进行测量，并实时监测电缆的状态。
一旦电缆出现异常情况，光纤传感技术可以及时发出警报，预防潜在的故障和事故的发生。
4. 放电监测放电现象是电力输电过程中常见的一种电气现象，如果不能及时监测和处理，会引起严重的电力故障。
而传统的放电监测方式是通过安装电磁传感器或压力传感器来进行测量，但是这些传感器并不能充分反映电气放电的情况。
而采用光纤传感技术，可以大大提高电气放电信号的采集精度和测量精度，有利于有效监测电气放电情况。
光纤光栅型传感器在电力系统中的应用及技术对比
光纤光栅型传感器在电力系统中的应用及技术对比一概述：（光纤光栅+电力系统）随着生产生活自动化程度的提高，对电力等能源供应的可靠性提出了越来越高的要求，而电力系统包括发电厂、变电站等也向着电压等级提高、生产规模扩大、自动化水平提高的方向发展。
因此，电力系统的实时监测、控制的管理水平也必须随之不断提高。
发电厂、变电站电气设备的各种触点、连接点，如开关触点、电缆接头、母线联接点、发电机和变压器引接线接头、电动机接线盒接头等，由于高电压、大电流的作用，易引起局部高温。
以发电厂6KV、10KV开关柜为例，抽屉式开关柜的触点在长期运行过程中，因老化、松动或污染易造成间隙或接触电阻增大，在通流时引起持续发热，严重时将造成开关柜烧损甚至引发更大的事故。
近年来，类似的事故已发生多起，已造成火灾和大面积停电的重大事故。
长期以来，开关柜触头的温度很难实时监测，这是因为开关柜空间有限，但柜内元件较多，且高压带电元件大多裸露，常规的温度测量方法无法使用。
普通的温度监测方法主要采用热电偶、热电阻、半导体温度传感器等温度传感元件实现的，这种方法要么传感器本身带有金属，要么需要金属导线传输信号，在紧凑的开关柜内，要实现系统可靠的绝缘困难重重。
红外测温虽为非接触式测温，但它易受环境及周围的电磁场干扰，目前常用的是利用手持式红外热成像仪或点测仪进行人工非在线式温度测量。
当需要在线监测时，由于红外测温探头需要与被测点保持一定的距离，探头的安装以及温度信号的传输同样非常困难。
光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的新型传感技术，国外一些发达国家对光纤传感技术的应用研究已取得丰硕成果，不少光纤传感系统已实用化，成为替代传统传感器的商品。
光纤光栅温度传感器采用光纤光栅作为敏感元件，由于光纤具有优异的绝缘性能，可直接将传感器安装到开关柜内的裸露触点上，并方便地将测量信号传输至开关柜外，实现触点运行温度的在线监测。
光纤光栅传感网络技术研究与应用
光纤光栅传感网络技术研究与应用随着科学技术的发展，传感器在各个领域的应用越来越广泛。
其中，光纤光栅传感网络技术作为一种先进的传感器技术，具有高灵敏度、抗干扰能力强、传输距离远等优点，在工业生产、医疗卫生、建筑设施等领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍光纤光栅传感网络技术的现状、研究方法及其应用，并展望未来的发展趋势。
光纤光栅传感网络技术是基于光纤光栅（FBG）的一种传感器技术。
光纤光栅是一种由光纤制造的周期性折射率变化的器件，通过对光纤的光学特性进行调制，实现对特定波长光的反射。
光纤光栅传感网络由多个光纤光栅和一个解调器组成，通过对反射光的波长变化进行测量，实现对外部物理量的感知。
该技术在其他相关领域也有着广泛的应用，如光纤通信、光学陀螺仪等。
目前，国内外对于光纤光栅传感网络技术的研究已经取得了很多成果。
在国外，一些知名的研究机构和企业，如美国的麻省理工学院、斯坦福大学、日本的东芝公司等，都在该领域进行了深入的研究和产品开发。
在国内，一些高校和科研机构，如清华大学、北京大学、中科院等，也在积极开展光纤光栅传感网络的研究工作。
在实现方法上，目前光纤光栅传感网络主要采用分布式和集成了两种方式。
分布式光纤光栅传感网络可以实现长距离的感知，但解调难度较大；集成式光纤光栅传感网络可以实现多个光纤光栅的集成，提高测量精度和响应速度，但测量距离较短。
还有一些研究小组尝试将光纤光栅与其他传感器进行结合，以实现多参数的测量。
光纤光栅传感网络技术在各个领域都有广泛的应用。
在工业生产中，可以利用光纤光栅传感器对生产过程中的各种物理量进行实时监测，如温度、压力、位移等，以提高生产效率和产品质量。
在医疗卫生领域，光纤光栅传感器可以用于实时监测病人体内的生理参数，如血压、体温等，为医生提供准确的诊断依据。
在建筑设施领域，光纤光栅传感器可以用于监测建筑物的变形、振动等，为建筑物的安全评估和预防性维护提供支持。
随着光纤光栅传感网络技术的不断发展，未来该领域的研究将更加深入和应用更加广泛。
光纤光栅传感器在电力电缆测温系统中的应用
收稿日期:2011 03 08基金项目:苏州市科技发展计划项目(SYG 201013)光纤光栅传感器在电力电缆测温系统中的应用贾书丽,姚国珍(华北电力大学电子与通信工程系,河北保定071003)摘要:温度监测是预防电力电缆大量使用引发事故的常规方法,通过对国内外4种常用电力电缆测温技术的分析,认为光纤光栅温度传感技术抗电磁干扰能力强,布置灵活,可实现多目标温度的快速准确测量;阐述了光纤光栅传感器的测温原理;实际应用表明,利用光纤光栅传感器监测电力电缆温度安全可靠、精度高、监测距离远。
关键词:光纤光栅;传感器;温度监测;电力电缆中图分类号:T P 212 11 文献标志码:B 文章编号:1007 290X (2011)06 0061 04Application of Fiber Grating Sensor in Cable Temperature Measurement SystemJI A Shu li,Y AO G uo zhen(D epar tment of Electr onics and C omm unica tio n Engineer ing,N o rth China Elect ric Po we r U niv ersity ,Bao ding,Hebei 071003,China)Abstract:T emper ature me asurem ent is the conv entio nal technique to pr event cable accidents caused by use of cables in abundance.By ana ly sis of fo ur co mmo n cable te mpera tur e mea sur ement techniques bo th her e a nd a br o ad,f iber gr ating sensing technique is co nsider ed to be w ell capable in anti elec tro mag ne tism ,flex ible in c onf igura tio n and r ealiza ble in multi obje ctiv e fa st and accur ate temper atur e me asur eme nt.T he paper also e xpounds temper atur e m easurem ent principle o f f iber gr ating senso r.T he application indicates th at fibe r g ra ting sensor in ca ble temper ature measure ment sy stem is cha rac terized by its saf ety a nd r eliabilit y,high acc ur acy and r emo te mo nito r ing distance.Key words:fiber gr ating;senso r;temper atur e mo nitor ing ;pow er cable随着城市用电需求的增多,城市电网中电力电缆所占的份额越来越大,大量的电力电缆敷设在距离较长且复杂的电缆沟和电缆井内,并长期运行在高电压、强电流的环境下,电缆爆炸、起火等事故时有发生[1]。
光纤光栅传感技术及其在电力系统中的应用
木工程 、 航 空航 天、 石油化 工、 医疗、 船舶 工业等 领域取得了广
泛 应用 。
一
改 变 光谱 的分 布。相移 的作 用是 在响应 的反 射谱 汇 总产 生一 个 投射 窗 口， 使光 栅具有 更高 的波 长选择性 ， 在波分 复用 通信 系统 中的波长 解复 用器 方面 有着潜 在 的应 用价 值 。 相 移 型长
中图分类号 ： Ｔ Ｍ７
文献标识码 ： Ａ
文章编 号： １ ０ ０ ７ — ０ ０ ７ ９（ ２ ０ １ ３ ） ２ ９ — ０ ２ ２ ６ — ０ ３
光 纤 光栅 是 利用 光纤材 料 的光敏 性 ， 在 光纤 内形成 空 间
度、 应变和弯曲等 的检 测。 【 ７ ’
啁啾光栅 的栅格间距是沿着 光纤 轴向变化 的， 由于不 同的 栅格周期对 应不 同的反射 波长 ， 所 以啁啾光栅 能够产生较 宽的 反射 谱。 常用的线性 啁啾光栅能产生较大 的反射带 宽和稳 定的 色散， 因此被 广泛应 用于 光纤 通信 系统 的色散 补偿 ， 也 用于宽 带滤 波器和Ｆ Ｂ Ｇ 解调系统 。 ［ ８ 相移光 栅是在 均匀周期光 栅 的某 些 位置 发 生相位跳 变 来
以调节。 该种光栅 结构简单 ， 具有 良好的温度 和应变灵敏度 ， 是 目前主流 的传感光栅。ｌ ５ Ｊ 长周 期光 栅是 指栅 格周期 达 到几百微米 的均 匀周期 光纤
的， 而是周期性间断的 ， 这种光栅 的反射谱具 有多个反 射峰 ， 可 以作为梳状滤波器， 在光纤通信领域内可用于多通道色散补偿 ，
光纤光栅传感器在电力电缆测温系统中的应用
摘要 ：温度监测是预 防电力电缆大量使 用 引发事故 的常规 方法 ，通过 对 国 内外 ４种常 用电力 电缆测 温技 术 的分
析 ，认为光纤光栅 温度传 感技 术抗 电磁 干扰 能力强 ，布 置灵 活，可 实现 多 目标 温度 的快速 准确测量 ；阐述 了光 纤光栅传感 器的测 温原理 ；实际应用表 明，利用 光纤光栅 传感 器监测 电力 电缆温度 安全 可靠 、精度 高 、监测距
的判断 和相 应 的处理 ，从 而有 效 预 防各 种 电缆事 故
的发生 。
光 纤传 感器 测 温技术 在 电力 系统 中 的应 用是 近 年来 研究 的热点 。本 文对 光纤 光栅 传感 器和 传统传 感器 的性能进 行 比较 ，通 过分 析光 纤光 栅传 感器 的
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｓ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｌ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｔ ｒ ｖ ｎ ａ ｌ ｃ ｉ ｅ ｔ ａ ｓ ｄ ｂ ｓ ｆ ｃ ｂ ｅ ｎ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ａ ｕ ｅ ｎｔ ｉ ｈ ｏ ｖ ｎ ｉ ａ ｅ ｈ ｉ ｕ ｏ ｐ ｅ ｅ ｔ ｃ ｂ ｅ ａ ｃ ｄ ｎ ｓ ｃ ｕ ｅ ｙ ｕ ｅ ｏ ａ ｌｓ ｉ ｏ ａｕ ｄｎｅ ｂ ｎ ａ ｃ ．Ｂｙ ａ ａｙ ｉ ｆ ｆ ｕ ｏ ｍｏ ａ ｌ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ａ ｕ ｅ ｅ ｔ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｏ ｈ ｈ ｒ ｎ ｂ ｏ ｄ， ｆｂ ｒ ｇ ａ ｉ ｇ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｏ ｒ ｃ ｍ ｎ ｃ ｂ ｅ ｔｍ ｅ ａ ｕ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｍ ｎ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓ ｂ ｔ ｅ ｅ ａ ｄ ａ ｒ ａ ｉｅ ｒ ｔ ｎ ｓ ｎ ｉ ｇ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｉ ｃ ｎ ｉ ｅ ｅ ｏ ｂ ｌ ｃ ｐ ｂ ｅ ｉ ｎ ｉｅｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉｍ ，ｆｅ ｉ ｌ ｏ ｆｇ ｒ ｔｏ ｎ ｅ ｌ ａ ｌ ｎ ｍ ｕ ｔ ｅ ｓｎ ｅ ｈ ｉ ｕ ｏ ｓｄ ｒ ｄ ｔ ｅ ｗｅ ｌ ａ ａ ｌ ｎ ａ ｔ ｌ ｃ ｒ ｍａ ｎ ｔ ｓ — ｓ ｌ ｘ ｂ ｅ ｉ ｃ ｎ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｒ ａ ｉ ｂ ｅ ｉ ｌｉ ｎ ｚ —
光纤传感技术在电力系统中的应用
光纤传感技术在电力系统中的应用随着科技的不断进步，光纤传感技术在电力系统中的应用越来越广泛。
光纤传感技术是一种基于光学原理的传感技术，通过利用光纤的特殊性能，实现对电力系统中各种参数的高精度、实时监测和测量。
本文将重点探讨光纤传感技术在电力系统中的应用，并分析其优势和挑战。
一、光纤传感技术在电力系统监测中的应用1. 光纤温度传感技术光纤温度传感技术可以通过测量光纤的光学信号变化来实现对电力系统中的温度进行实时监测。
在电力系统中，温度是一个重要的参数，对电力设备的正常运行和安全性具有重要影响。
光纤温度传感技术可以实现对电力设备的温度分布进行全面、高精度的监测，提前发现温度异常，预防设备故障和事故的发生。
2. 光纤应力传感技术光纤应力传感技术可以通过测量光纤的应变变化来实现对电力系统中的应力进行监测。
在电力系统中，应力是一个重要的参数，对电力设备的结构安全和稳定性具有重要影响。
光纤应力传感技术可以实现对电力设备的应力分布进行实时监测，提供准确的应力数据，为电力设备的设计和运行提供重要参考。
3. 光纤振动传感技术光纤振动传感技术可以通过测量光纤的振动变化来实现对电力系统中的振动进行监测。
在电力系统中，振动是一个重要的参数，对电力设备的安全和可靠运行具有重要影响。
光纤振动传感技术可以实现对电力设备的振动情况进行实时监测，提供准确的振动数据，帮助预防设备的损坏和故障。
二、光纤传感技术的优势和挑战光纤传感技术在电力系统中的应用具有以下优势：1. 高精度：光纤传感技术可以实现对电力系统中各种参数的高精度测量，提供准确的数据支持。
2. 实时监测：光纤传感技术可以实时监测电力系统中各种参数的变化，及时发现异常情况，提供预警和故障诊断。
3. 多参数监测：光纤传感技术可以同时监测多个参数，如温度、应力、振动等，提供全面的监测和分析。
然而，光纤传感技术在电力系统中的应用还面临一些挑战：1. 成本：光纤传感技术的设备和安装成本较高，需要投入大量的资金和人力资源。
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光纤光栅型传感器在电力系统中的应用及技术对比
一概述：（光纤光栅+电力系统）
随着生产生活自动化程度的提高，对电力等能源供应的可靠性提出了越来越高的要求，而电力系统包括发电厂、变电站等也向着电压等级提高、生产规模扩大、自动化水平提高的方向发展。
因此，电力系统的实时监测、控制的管理水平也必须随之不断提高。
发电厂、变电站电气设备的各种触点、连接点，如开关触点、电缆接头、母线联接点、发电机和变压器引接线接头、电动机接线盒接头等，由于高电压、大电流的作用，易引起局部高温。
以发电厂6KV、10KV开关柜为例，抽屉式开关柜的触点在长期运行过程中，因老化、松动或污染易造成间隙或接触电阻增大，在通流时引起持续发热，严重时将造成开关柜烧损甚至引发更大的事故。
近年来，类似的事故已发生多起，已造成火灾和大面积停电的重大事故。
长期以来，开关柜触头的温度很难实时监测，这是因为开关柜空间有限，但柜内元件较多，且高压带电元件大多裸露，常规的温度测量方法无法使用。
普通的温度监测方法主要采用热电偶、热电阻、半导体温度传感器等温度传感元件实现的，这种方法要么传感器本身带有金属，要么需要金属导线传输信号，在紧凑的开关柜内，要实现系统可靠的绝缘困难重重。
红外测温虽为非接触式测温，但它易受环境及周围的电磁场干扰，目前常用的是利用手持式红外热成像仪或点测仪进行人工非在线式温度测量。
当需要在线监测时，由于红外测温探头需要与被测点保持一定的距离，探头的安装以及温度信号的传输同样非常困难。
光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的新型传感技术，国外一些发达国家对光纤传感技术的应用研究已取得丰硕成果，不少光纤传感系统已实用化，成为替代传统传感器的商品。
光纤光栅温度传感器采用光纤光栅作为敏感元件，由于光纤具有优异的绝缘性能，可直接将传感器安装到开关柜内的裸露触点上，并方便地将测量信号传输至开关柜外，实现触点运行温度的在线监测。
电力测温的可靠性和准确性是至关重要的，而传统的电子基传感器无法在井下恶劣的环境诸如高温、高压、腐蚀、地磁地电干扰下工作。
光纤传感器可以克服这些困难，其对电磁干扰不敏感而且能承受极端条件，包括高温、高压（几十兆帕以上）以及强烈的冲击与振动，可以高精度地测量井筒和井场环境参数，同时，光纤传感器具有分布式测量能力，可以测量被测量的空间分布，给出剖面信息。
而且，光纤传感器横截面积小，外形短，占据空间极小。
光纤光栅温度在线监测系统具有极高的安全性、可靠性和测量精度，安装施工方便，对
温度量进行全数字化处理，具有通信功能，既可自成系统，又可方便地接入发电厂其他系统，如DCS、ECS、SIS或MIS等。
关键词：光纤光栅传感器电力系统电力测温
二原理：（光纤光栅+解调系统）
光纤光栅
光纤光栅属于反射型工作器件，当光源发出的连续宽带光通过传输光纤射入时，它与光场发生耦合作用，对该宽带光有选择地反射回相应的一个窄带光，并沿原传输光纤返回；其余宽带光则直接透射过去。
反射回的窄带光的中心波长值随着作用于光纤光栅的温度和应变的改变而线性变化，从而使光纤光栅成为性能优异的温度、应变测量敏感元件。
透射过去的剩余宽带光可以继续传输给其他具有不同中心波长的光纤光栅阵列，其中相应中心波长的窄带光系列将被逐一反射，全部沿原传输光纤返回。
由此可实现多个光纤光栅传感器的串接复用。
光纤光栅的上述特性使之成为温度、应变、压力、加速度、位移等物理量的优异测量敏感元件，并且可以同时实现多个物理量的准分布式测量，它具有如下特点：
⏹容量大：可在一根光纤上同时测量几十个点的温度、应变、压力、位移、振动等多
种参量
⏹全光型：光纤探测并直接进行信号传输，现场不需供电，不受电磁及核辐射干扰
⏹高精度：以光波长表征被测量，不受光源功率波动、光纤微弯效应及耦合损耗等因
素影响
⏹无零漂：出厂后不需要定期检定，系统维护成本很低
解调系统
一台单元机组ECS组网方案示意图
光纤光栅温度在线监测系统是由光纤光栅温度传感器、传输光缆、温度在线监测仪和计算机四部分组成。
温度传感器由光纤光栅探头和连接光缆组成，安装在测温现场；温度在线监测仪和计算机安装在控制室内；现场和控制室之间采用单模光纤进行信号传输；温度在线监测仪通过以太网口向计算机传送温度信号，由计算机系统实施数据处理、故障诊断、报警及控
制。
三传感器简介：。