防雷防盜光纖傳感為電力安全保駕護(hù)航

北極星電力安防網(wǎng)訊:電力系統(tǒng)是國家建設(shè)的基礎(chǔ)，是國民經(jīng)濟(jì)的命脈所在，是支撐整個社會運(yùn)行最重要基礎(chǔ)體系之一。近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)飛速發(fā)展，居民生活水平的迅速提高，電力需求在不斷增加，發(fā)電廠、變電站及配套線路被大量建設(shè)，對現(xiàn)代化建設(shè)所體現(xiàn)出的重要性越來越明顯。電力工業(yè)得到迅速發(fā)展，電力網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍也迅速擴(kuò)大。

電力作為國家重要的能源供給設(shè)施，安全防范自是重中之重，保證供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行已經(jīng)成為電力管理部門的首要任務(wù)。在我國電力行業(yè)在安防系統(tǒng)中一直走在前列，需求與功能也隨著信息技術(shù)的發(fā)展而不斷完善與提高，傳統(tǒng)的人力管理已經(jīng)無法符合電力應(yīng)用的智能化、數(shù)字化的趨勢。

隨著電力系統(tǒng)自動化建設(shè)和改造不斷發(fā)展完善，電網(wǎng)企業(yè)大多已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對遠(yuǎn)程變電站/電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)，即四遙功能。當(dāng)前，各企業(yè)為了提高勞動生產(chǎn)率，增加經(jīng)濟(jì)效益，開始對電力生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)無人值守模式或者遠(yuǎn)程遙控操作，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)-五遙作為對四遙的進(jìn)一步補(bǔ)充和完善，越來越廣泛地被電力用戶應(yīng)用到電力綜合生產(chǎn)管理調(diào)度之中。

但是目前，電力行業(yè)的監(jiān)控也主要還是以變電站監(jiān)控為主，而電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成。而作為電力生產(chǎn)不可或缺的各環(huán)節(jié)，一些環(huán)節(jié)的安全防范還存在缺失，或者低層次技術(shù)應(yīng)用階段，缺乏一些技術(shù)先進(jìn)、安全可靠的安全防范手段。

首先從發(fā)電環(huán)節(jié)，中國已經(jīng)經(jīng)歷了一輪電廠投建及改擴(kuò)建的高峰期，一批火電、水電、核電、風(fēng)電以及其它能源發(fā)電廠相繼建成投產(chǎn)。電廠往往投資規(guī)模巨大，對安全生產(chǎn)和設(shè)備財(cái)產(chǎn)保有的要求很高，然而各電廠因其生產(chǎn)組織形式不同，工業(yè)環(huán)境有著其各自的異同。相同的是電廠一般占地范圍較大，大規(guī)模的裝備全廠覆蓋的入侵探測報警系統(tǒng)，存在施工、裝備以及探測效果的難題。而各電廠的環(huán)境因素比較復(fù)雜，使得傳統(tǒng)一些安防設(shè)備的使用受限。

高溫(火電)高濕(水電)干旱(西部風(fēng)電)高咸濕(海上風(fēng)電、核電);

電磁環(huán)境差，廠區(qū)常處于大電流強(qiáng)交變磁場環(huán)境中;

廠區(qū)范圍大，地形復(fù)雜;

雷電多發(fā)。

傳統(tǒng)的線形對射探測設(shè)備，發(fā)射口易被堵塞，從而失效。而電子圍欄以及一些場形探測設(shè)備在高頻電磁干擾、高溫潮濕的環(huán)境下，易受干擾，造成設(shè)備工作的有效性明顯受到干擾。因此，發(fā)電廠周界安全防范入侵探測報警系統(tǒng)需要裝備環(huán)境應(yīng)用性更強(qiáng)的系統(tǒng)。

然后是輸電環(huán)節(jié)，輸電線路是電網(wǎng)運(yùn)行的命脈，是關(guān)系國計(jì)民生的關(guān)鍵，它在輸送能源的同時又相當(dāng)?shù)拇嗳?，任何外力的破壞，都有可能造成大面積停電，甚至電網(wǎng)瓦解，給地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾生活及社會穩(wěn)定帶來巨大危害。外力破壞(如盜竊、施工)、環(huán)境污染、自然災(zāi)害一直是威脅電網(wǎng)安全的重大隱患，并有不斷增加的趨勢。目前電網(wǎng)企業(yè)還缺乏有效的防范手段和防范措施。而對于地震、臺風(fēng)、洪水等自然災(zāi)害有可能造成的電網(wǎng)大面積癱瘓，目前還缺乏系統(tǒng)性研究和評估，沒有建立相應(yīng)的預(yù)警機(jī)制。

隨著現(xiàn)代光電傳感技術(shù)的發(fā)展，使用輕巧方便的分布式光纖壓力傳感器來代替原來的普通探測器陣列已成為可能，并因其優(yōu)越的性能而具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。光纖監(jiān)測技術(shù)是國際上七十年代后期才迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)代化監(jiān)測技術(shù)，在航空、航天領(lǐng)域中已顯示了其有效性。在土木、交通、地質(zhì)工程領(lǐng)域的應(yīng)用才剛剛開始，并受到了各發(fā)達(dá)國家研究機(jī)構(gòu)的普遍重視，發(fā)展前景十分良好。尤其是近年來開發(fā)的分布式光纖傳感技術(shù)，使光纖傳感的應(yīng)用領(lǐng)域得到進(jìn)一步拓展。

所謂分布式光纖傳感技術(shù)，即將整個長度范圍內(nèi)的光纖均用作傳感器，探測在光纖敷設(shè)范圍內(nèi)任意點(diǎn)的特定信息，而不是僅局限于光纖上的某一點(diǎn)或是只是用光纖聯(lián)結(jié)局部測試用傳感器。首個分布式光纖傳感技術(shù)原理是上世紀(jì)80年代被提出的。由于它具有可以獲得被測量信息在空間和時間上連續(xù)分布的特點(diǎn)，非常適合于大型工程監(jiān)測、長距離線路監(jiān)控、大范圍地域安防等領(lǐng)域。90年代以來，國內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)和公司都投入了大量人力物力財(cái)力進(jìn)行這方面的研究，分布式光纖傳感技術(shù)得到快速發(fā)展，基于各種原理的分布式光纖傳感器被開發(fā)出來，并且逐漸從實(shí)驗(yàn)研究走向?qū)嶋H應(yīng)用。目前分布式光纖傳感技術(shù)已被應(yīng)用于土木工程、安全防護(hù)、化工、軍事、交通等許多領(lǐng)域。目前，這項(xiàng)技術(shù)已成為光纖傳感技術(shù)中最具前途的技術(shù)之一。

近期，由我國自主研制基于彈光效應(yīng)和白光干涉技術(shù)，開發(fā)的分布式光纖監(jiān)測技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)從發(fā)電到輸變電整個電力供應(yīng)環(huán)節(jié)的安全監(jiān)控整體解決。該技術(shù)從光纖振動傳感與溫度傳感兩方面著手，開發(fā)了針對電力系統(tǒng)應(yīng)用性極強(qiáng)的系列產(chǎn)品，技術(shù)功能填補(bǔ)了國內(nèi)空白，并全面趕超了國外類似技術(shù)。該技術(shù)利用了光纖本質(zhì)是弱電器件的優(yōu)點(diǎn)，因此，對能源依賴小，野外布設(shè)方便，不怕雷擊電閃;利用了光纖是一種無源器件的優(yōu)點(diǎn)，因此，防火、防爆，無電磁干擾，更抗電磁干擾，非常適合長距離、大范圍、難以人力全面監(jiān)控的場合;利用了光纖本身不含金屬的特點(diǎn)，因此，在野外苛刻的自然環(huán)境中，不會腐蝕，不怕雨雪，甚至可用于濕地與海域……

因此對于輸電線路的長距離傳輸進(jìn)行定位實(shí)時安全監(jiān)控。對可能造成輸電線路破壞的外部威脅進(jìn)行提前預(yù)警，以便及時制止破壞、強(qiáng)化防范，或準(zhǔn)確奔赴意外現(xiàn)場，采取補(bǔ)救措施。從根本上防止經(jīng)濟(jì)損失，杜絕環(huán)境污染，避免社會危害。同時綜合光纖溫度分布式測量技術(shù)，探測和識別電力電纜的熱占，監(jiān)測電纜狀態(tài)，保護(hù)電力設(shè)備，以及進(jìn)行火災(zāi)監(jiān)測。還可對水電站大壩、河堤、橋梁的滲漏以及混凝土凝固與養(yǎng)護(hù)溫度進(jìn)行監(jiān)測。

無人值守電站

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，運(yùn)用自動控制技術(shù)、微機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備的遙信、遙測、遙調(diào)、遙控已經(jīng)成為變電運(yùn)行的主流方式，并已在城、農(nóng)網(wǎng)建設(shè)改造中廣泛采用。與此同時，無人值守電站的安全防范也成為應(yīng)運(yùn)而生的問題，電力設(shè)施、設(shè)備遭破壞的情況屢有發(fā)生。因此，變電站園區(qū)周界入侵探測報警系統(tǒng)，成為保證變電站安全運(yùn)行的最外層、最必要屏障。

綜合電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的實(shí)際狀況，無人值守變電站的周界入侵探測報警系統(tǒng)有其一些特殊的性能要求：

1變電站多呈分散式分布，有些處于偏遠(yuǎn)地區(qū)，環(huán)境復(fù)雜、氣候狀況多變。周界入侵探測報警系統(tǒng)要求在潮濕、干旱環(huán)境下均能良好運(yùn)行，受風(fēng)、雨干擾小，不受雷、電影響。

2變電站無人或少人值守，一旦周界發(fā)生入侵報警，則需調(diào)集人力或出動警力趕赴現(xiàn)場，因此要求入侵探測報警系統(tǒng)性能穩(wěn)定，誤報、漏報率低。

3目前屬于無人值守變電站管理模式的多為超高壓和高壓變電站，變電站園區(qū)處于高壓、強(qiáng)電磁的環(huán)境當(dāng)中，要求設(shè)備能夠穩(wěn)定、良好運(yùn)行。

4遠(yuǎn)程監(jiān)控，集控站分控中心、調(diào)度局監(jiān)控中心、其它職能部門相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)能分級、分權(quán)限進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)度、報警。

光纖振動傳感技術(shù)采用光纖作為前端介質(zhì)，同時通過光纖將前端信號傳輸至監(jiān)控中心主機(jī)主，主機(jī)響應(yīng)后通過電力專網(wǎng)向遠(yuǎn)程調(diào)度中心或市局、上級機(jī)構(gòu)傳輸信號，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控。

高壓電塔安全監(jiān)控系統(tǒng)

眾所周知，高壓電塔危險性極強(qiáng)，別說是靠近塔架，就連塔架附近一定區(qū)域都需作無人區(qū)隔離，保證一定的安全距離。然而，攀爬塔架的新聞卻依然時有發(fā)生?？赡茉斐扇藛T傷亡，也有因人道主義救助切斷供電而造成的大范圍電力中斷，給工業(yè)生產(chǎn)、人民生活帶來干擾。因此，如果能在靠近塔架的無人區(qū)域，或者塔架底部布設(shè)報警裝置，在意識到可能有人員進(jìn)入的早期，及時預(yù)警，及時進(jìn)行干預(yù)，將危險及早扼制，對于電力供給的安全運(yùn)行與人民生活都能起到很好的保證。

光纖振動傳感技術(shù)通過埋設(shè)在無人區(qū)高壓塔架周圍的光纜，或者綁扎在高壓塔架底部支架上的光纜，在有人員進(jìn)入禁行區(qū)，或開始攀爬塔架的時候，第一時間進(jìn)行報警。安保人員通過監(jiān)控室顯示的塔架位置及時進(jìn)行定位，并出動人員及早進(jìn)行干預(yù)。能有效將危險及早進(jìn)行扼制。

輸電干線安全監(jiān)控

輸電線路是電網(wǎng)運(yùn)行的命脈，是關(guān)系國計(jì)民生的關(guān)鍵，它在輸送能源的同時又相當(dāng)?shù)拇嗳?，任何外力的破壞，都有可能造成大面積停電，甚至電網(wǎng)瓦解，給地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾生活及社會穩(wěn)定帶來巨大危害。外力破壞(如盜竊、施工)、環(huán)境污染、自然災(zāi)害一直是威脅電網(wǎng)安全的重大隱患，并有不斷增加的趨勢。目前電網(wǎng)企業(yè)還缺乏有效的防范手段和防范措施。而對于地震、臺風(fēng)、洪水等自然災(zāi)害有可能造成的電網(wǎng)大面積癱瘓，目前還缺乏系統(tǒng)性研究和評估，沒有建立相應(yīng)的預(yù)警機(jī)制。

利用光纖傳感技術(shù)對輸電線路進(jìn)行安全監(jiān)控，是采用沿輸電線路布設(shè)的光纖單芯定位等一系列創(chuàng)新技術(shù)，通過對輸電線路上發(fā)生的觸碰(或刮擦)光纜、接頭盒、光芯等擾動的實(shí)時監(jiān)測，采集和分析信息，判定擾動發(fā)生的位置、類型、強(qiáng)度，以幫助線路維護(hù)人員及時發(fā)現(xiàn)輸電線路的破壞行為。該系統(tǒng)解決了當(dāng)前輸電干線安全缺乏有效監(jiān)測手段的問題，不僅能夠在事件發(fā)生時實(shí)時監(jiān)測、準(zhǔn)確定位、智能分析，還可以實(shí)現(xiàn)對事故發(fā)生的預(yù)警，有效解決對線路損毀的預(yù)警監(jiān)測，為安保人員提供告警、智能分析和輔助決策支持。

該系統(tǒng)解決了輸電干線遠(yuǎn)程長距離傳輸?shù)那闆r下，無法進(jìn)行無源(不需電力供給)的定位安全實(shí)時監(jiān)控。安裝便捷，只需沿被監(jiān)測線路布設(shè)一根光纜，光纜的兩端使用光纖連接器分別接入信號檢測子架、信息處理子架(近端)和遠(yuǎn)端單元(遠(yuǎn)端)，可完成系統(tǒng)安裝而不影響線路正常使用。

分布式溫度傳感監(jiān)測

電力設(shè)備安全運(yùn)行一直是電力、鋼鐵、石化等行業(yè)高度重視的問題。多年來，雖然采取了不少安全措施和技術(shù)，仍然存在著不少隱患，安全事故仍時有發(fā)生。電廠與變電站電纜橋架、電纜隧道、電纜夾層、電纜溝、電纜豎井、開關(guān)設(shè)備、變壓器、電阻排等電力設(shè)備在長期的高壓中常因發(fā)熱而老化引起火災(zāi)，而一旦發(fā)生火災(zāi)，除了自身設(shè)備的損壞之外，更將因?yàn)楣╇姷姆钦Ｖ袛嘟o社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來極大的損失。經(jīng)過多年來火災(zāi)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的火災(zāi)事故都是由于溫度過高引起的?；馂?zāi)形成發(fā)展的過程大致分為以下幾個步驟：發(fā)熱——陰燃——冒煙起火——火苗竄起——火勢擴(kuò)大蔓延——大火燃起形成火災(zāi)。從該過程分析，如果能夠在火災(zāi)潛伏期溫度緩慢的上升過程中就能即時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患并采取相應(yīng)措施，無疑是最佳的防范時機(jī)。

由于當(dāng)前使用的“傳統(tǒng)形式的火災(zāi)探測系統(tǒng)”智能化技術(shù)滯后，當(dāng)這些火災(zāi)探測器工作時，火災(zāi)已處于初期甚至中后期階段，且損失和災(zāi)害多數(shù)已經(jīng)發(fā)生和形成，無法真實(shí)地實(shí)時地及早發(fā)現(xiàn)和分析并且杜絕初期的火災(zāi)事故隱患，故而難以實(shí)現(xiàn)其“預(yù)警”的目的與作用。因此，如何在火災(zāi)隱患的潛伏期及時發(fā)現(xiàn)并控制火災(zāi)的形成，積極主動的、行之有效的從根本上杜絕火災(zāi)的發(fā)生，無疑具有非常重要的意義。

傳統(tǒng)形式的火災(zāi)探測系統(tǒng)其傳感部件通常是電磁式元件，而在電力行業(yè)的應(yīng)用場合，設(shè)備上都有著高壓，它的周圍有很強(qiáng)的電磁干擾，導(dǎo)致傳統(tǒng)的探測器誤報、漏報時常發(fā)生。因此迫切需要有一套可靠的、高性能的自動化系統(tǒng)來對電力設(shè)備的溫度進(jìn)行有效的實(shí)時監(jiān)測及報警，以便及時采取預(yù)防措施，避免火災(zāi)及停電事故發(fā)生。

分布式光纖測溫傳感技術(shù)是目前國際上最先進(jìn)的測溫技術(shù)。DTS分布式光纖溫度傳感完全不同于傳統(tǒng)的以電信號為基礎(chǔ)的溫度傳感系統(tǒng)，無論是從測量技術(shù)的難度、測量溫度的內(nèi)容及指標(biāo)，還是從測量的場合和范圍都提高到了一個新的階段。分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng)，能在整個連續(xù)的光纖上，以距離的連續(xù)函數(shù)形式，測量和顯示出光纖上各點(diǎn)的溫度值。這種技術(shù)只需一根光纖就可以測量十公里距離的溫度。國內(nèi)外工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，對于電力系統(tǒng)的溫度監(jiān)測，分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)是一種十分有效的監(jiān)測設(shè)備。

分布式光纖測溫系統(tǒng)基于目前最先進(jìn)的光纖、激光和信號處理技術(shù)。采用光纖作為溫度信息采集的傳感器。通過測量入射激光在光纖中不同距離處產(chǎn)生的散射波，測知沿光纖分布的各點(diǎn)的實(shí)時溫度信息。該系統(tǒng)專門應(yīng)用于區(qū)域(多點(diǎn)、線性、面型)測溫，并可以實(shí)現(xiàn)對溫度引起的過熱、過冷、火情隱患等進(jìn)行預(yù)判和報警。

大量的實(shí)際應(yīng)用和測試證明，分布式光纖測溫傳感技術(shù)具有極好的穩(wěn)定性和可靠性，誤報率、漏報率極低。加之光纖抗腐蝕、耐高溫、無靜電和無輻射的特質(zhì)。使得系統(tǒng)為各種基于溫度檢測的工業(yè)需求提供了穩(wěn)定、可靠和經(jīng)濟(jì)的解決方案。

綜上所述，光纖傳感技術(shù)可以整體解決電力行業(yè)各個環(huán)節(jié)從安全防范至安全生產(chǎn)的綜合安全監(jiān)控，自身的很多性能優(yōu)勢能夠十分方便的實(shí)現(xiàn)對整個行業(yè)的多項(xiàng)安全監(jiān)控，即將得到電力行業(yè)的廣泛重視，并開始被廣泛應(yīng)用。