分布式光纤振动传感技术在电力电缆管道防外力破坏的应用

一、应用背景

目前国内对于地下电缆、城市电缆管网、海底电缆光缆管网的防护措施主要有：（1）在运行中派专人进行正常性巡视、特殊巡视和重点工程巡视；（2）对特殊地点安装警示牌提醒施工人员注意保护电缆；（3）采用埋管、隧道等抗外力强度高的管道形式代替直埋等抗外力强度低的敷设方式。以上措施人力、物力成本高，自动化、智能化程度低，且实际防外力破坏效果不理想。

二、应用说明

2.1、分布式光纤振动传感技术在电力电缆管道防外力破坏的应用，其原理：利用ΦOTDR（optical time domain reflectometer，OTDR）光时域反射计的干涉机理测试外界绕那扰动，外界扰动作用在光缆上面或附近产生的压力（振动）导致光纤中瑞利散射光相位发生变化，由于干涉作用，光相位变化将引起光强度的变化时，通过实时监测不同时刻后向瑞利散射信号的干涉效应可定位振动信号的位置，并通过建立光缆线路环境特征参数数据模型和告警监测阈值模型，降低监测告警的虚警率。

2.2、组成：分布式光纤振动传感系统（防外力破坏系统）由传感光纤、振动传感监测报警主机和振动传感监测报警软件组成。

2.3、入侵模式识别

分布式光纤振动传感系统（防外力破坏系统）可检测的第三方非法入侵行为包括：人工挖掘、车辆入侵、重型机械挖掘，具有高灵敏度和多种识别模式。
当外界有振动作用于传感光缆时，引起光缆中纤芯发生形变，导致纤芯长度和折射率发生变化，导致光缆中光波的相位发生变化。当光在光缆中传输时，会不断产生后向传输光。当外界有振动发生时，后向传输光的相位随之发生变化，这些携带外界振动信息的信号光，反射回系统主机时，经光学系统处理，将微弱的相位变化转换为光强变化，经光电转换和信号处理后，进入计算机进行数据分析。系统根据分析的结果，判断入侵事件的发生，并根据后向传输光的到达时间即可通过光速计算出振动距离，确认入侵地点。

2.4、国内应用案例

分布式光纤振动传感系统（防外力破坏系统）目前国内也有相关运用案例可循，比如在国家电网舟山供电公司海底电缆安全监测工程上，利用电力海缆中既有通信光缆实现电缆周边震动的准确检测，对挖掘作业、大型船只下锚等危险操作发出准确预警及定位。“该案例填补了海底电力电缆防外力破坏检测领域的空白。”分布式光纤振动传感技术成功应用到包括长距离油气管线、电力电缆及海底电缆等多项重大基础设施和国家核心区域的安全监测上，近年来大力开拓分布式光纤传感技术的铁路安全应用。

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