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OPLC多级状态检测及安全运行状态评估的光传感技术研究

张彦琴  
【摘要】:光纤复合低压电缆(Optical Fiber Composite Low-Voltage Cable,OPLC)技术凭借着天然电力管道资源的巨大优势,在网络融合中占有重中之重的地位。然而基于OPLC技术的电力光纤到户工程项目中仍面临许多挑战,诸如电缆突发的短暂高温对OPLC缆的衰减特性的影响机理尚未有明确答案,电力光纤到户项目工程的施工与运维技术方案还不够成熟。因此研制一套集温度、负荷电流和光功率技术参数于一体的多状态检测与安全运行状态评估的运维设备,同时研究OPLC复合缆的温度特性规律和电缆的热老化对温度特性的影响,对OPLC复合缆的保护与电力光纤到户工程的运维工作开展具有重要的意义。本文的主要研究工作如下:(1)基于国内外对OPLC相关技术的研究,本文对OPLC的分布式光纤测温技术、电流耦合方式的OPLC电流检测技术、OPLC功率测量和检测技术、OPLC安全运行状态评估技术进行了研究。(2)介绍了由中国电力科学研究院研制并开发的OPLC状态监测仪的硬件与软件系统。为进一步完善该系统,针对系统信噪比和温度精度技术指标提出了优化方案,并利用试验验证了方案的可行性。经过优化验证,该系统的温度精度可达±1℃,信噪比得到明显改善。(3)为进一步研究光纤复合低压电缆的温度特性规律和电缆热老化对温度特性的影响机理,先用COMSOL Multiphysics软件对复合缆的状态进行仿真,模拟了 OPLC复合缆在正常状态和短路状态的二维温度场分布,分析了特征点的温度变化规律,提出了测温光单元理想位置模型。(4)在试点工程搭建电缆温升试验系统,做了油槽的温度精度试验;进一步研究电缆导体温度、测温光纤处温度随环境温度、负载电流变化规律;研究负荷电流与环境温度对光纤损耗的影响;通过现场工程测得的试验数据与仿真数据对比,指出模拟分析中模型的正确性和仿真的指导意义。(5)总结了OPLC多级状态检测与安全运行状态评估研究工作的不足,进一步提出了后续OPLC复合缆老化的试验方案思路。


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