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基于分布式光纤振动传感的高压电缆防外破监测预警系统应用
一、引言
高压电缆是输送电能的重要设施，而其属于特殊的使用环境，包括温度、湿度、地形等方面的因素都会对高压电缆造成不同的影响。其中一个重要问题就是外破，特别是在复杂的地形与气候条件下，各种因素的叠加和电缆本身的使用寿命等原因可能导致其外破，进而对电力输送系统带来严重影响。
这时，一种基于分布式光纤振动传感技术的高压电缆防外破监测预警系统应运而生，本文将主要讨论这一技术在高压电缆中的应用。
二、分布式光纤振动传感技术
分布式光纤振动传感技术（DistributedVibrationSensing，简称DVS）是一种新兴的光纤传感技术，它可以通过在光纤中植入一段掺有光纤探头的“灵敏段”来实现对光纤的分布式实时检测。该探针可以将光纤的振动转变成光信号的相位和幅度变化，再通过称为“多普勒域变换”的算法进行处理，并转化为振动幅度和频率。
DVS技术建立在麦克斯韦方程组的物理原理之上，能够实现对光纤中发生振动的任何位置进行无损检测和定位。光纤传感器的性能有很多优点如灵敏度高、分辨率高、测量范围大、免受电磁干扰等，在实际应用中，已经得到了更多、更广泛的应用。
三、高压电缆外破原因及影响
在复杂的地形与气候条件下，可能发生各种原因导致电缆外破，电缆的外破主要是因为以下原因：
1.电缆本身因为老化、质量问题、施工、停运等原因导致本身质量下降。
2.外界环境形成了各种不利影响，包括气候变化、雪灾、台风、洪涝等自然灾害，以及人为因素，如盗挖、意外倾斜等。
如果出现高压电缆外破，那么就会对电力输送系统带来严重的影响：
1.造成电力损失，短路和过电流可能会损坏整个系统。
2.不稳定的电力输送会引发整个社会的动荡。
3.如果在城市内电缆外破，可能会对人们的生命和财产造成极大的威胁。
针对上述问题，DVS技术可以实现电缆的实时监测，并在出现问题时及时发出警报，提高电力系统的可靠性和安全性。
四、基于DVS技术的高压电缆防外破监测预警系统
在将DVS技术应用于高压电缆防外破监测预警系统中，主要是通过将光纤探头植入电缆中，在电缆表面以外发现电缆的任何变形，当电缆出现悬挂、震动、振荡、刮擦、撞击等问题时，探针可以感知到，并将这些信息马上传递。系统会收集这些传感器收集到的信息，通过研究这些数据，可以发现电缆前期变形信息，预测电缆外破的可能性，在状况发生时及时发出警报。
整个系统由分布式光纤振动传感器和数据采集器、智能分析系统、应用系统三部分组成。其中DVS传感器由光纤探针和光纤采样装置组成，可以将更多的检测点布排在一定的深度范围内，并且可以实现在电缆的安装过程中首先预安装光纤采集器，光纤采集器可以在安装过程中进行可预见的远端安装，实现不错的实时监测。
数据采集器会定时采集光纤传感器传输的信号，并将这些信号传送给智能分析系统。智能分析系统可以进行数据分析、处理、筛选、模型构建等多种操作，利用先进的DVS技术可以对电缆表面的变形进行检验，而且精度较高，同时利用DVS技术的理论可以预测电缆外破的可能性。
应用系统则实现了封装DVS技术，并从所获数据中生成用户所需信息的功能。
五、总结
DVS技术作为一种新型分布式光纤传感技术，能够实现对光纤中发生振动的任何位置进行无损检测和定位，其优点是灵敏度高、分辨率高、测量范围大、免受电磁干扰等。在高压电缆防外破监测预警系统中，则可以实现电缆的实时监测，并在出现问题时及时发出警报，提高电力系统的可靠性和安全性。通过合理使用DVS技术，可以降低不必要的损失，防止因高压电缆外破带来的意外损失。