摘 要：我國是一個用電大國，同時又是一個電力資源極度匱乏的國家。我國電力系統(tǒng)發(fā)展的好壞對于我國經(jīng)濟發(fā)展以及社會穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。鑒于此，本文通過對光纖傳感器優(yōu)點的闡述以及應(yīng)用分析，希望借助于光纖傳感器的應(yīng)用，有效改善傳統(tǒng)傳感器應(yīng)用中的種種弊端，更好的服務(wù)于我國整體電力系統(tǒng)的發(fā)展，優(yōu)化我國電力事業(yè)以及電網(wǎng)布局，更好保證企業(yè)以及居民的用電需求。

關(guān)鍵詞：光纖傳感器；電力系統(tǒng)；電力事業(yè)；應(yīng)用分析

1 引言

我國是一個用電大國，同時又是一個電力資源極度匱乏的國家。我國電力系統(tǒng)發(fā)展的好壞對于我國經(jīng)濟發(fā)展以及社會穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分布面廣，并且由于我國整體的地域面積以及地勢的差異性使得實際的電纜鋪設(shè)以及電力通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建過程中存在著諸多不確定因素和隱患，而這些都會對我國整體的電力系統(tǒng)的發(fā)展以及電網(wǎng)構(gòu)建帶來不穩(wěn)定因素。因此，對系統(tǒng)內(nèi)各種線路、網(wǎng)絡(luò)進行分布式監(jiān)測顯得尤為重要，只有切實有效的對現(xiàn)有的各個路段以及各個區(qū)域的電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)督與管理，才能夠切實有效的提升整體的電力系統(tǒng)的有效性、穩(wěn)定性以及安全性，從而真正保證我國電力事業(yè)的可持續(xù)化的運行。光纖作為一種新型的通信材料，從近代通信技術(shù)的發(fā)展而言，光纖通信技術(shù)的發(fā)展可謂是一次新的技術(shù)革命。進入新世紀(jì)以來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電信的改革以及電信市場的開放，人們對于信息傳輸?shù)娜萘恳约八俣扔辛诵碌囊?，這讓光纖通信有了新的不同的局面。其本身的抗電磁干擾、耐高壓、帶寬資源豐富等特點使得其本身在我國現(xiàn)有的電力事業(yè)應(yīng)用程度以及應(yīng)用范圍越來越廣泛。目前，采用分布式光纖傳感器進行溫度與應(yīng)變的測量等已經(jīng)在包括美國、英國、法國等發(fā)達(dá)國家所普遍使用，并且取得了良好的效果，能夠持續(xù)不間斷的對現(xiàn)有的電力系統(tǒng)進行監(jiān)測與監(jiān)督。鑒于此，本文主要通過對于光纖通信本身的優(yōu)勢分析，進一步研究和探討光纖傳感器在我國現(xiàn)代電力系統(tǒng)監(jiān)測中的積極作用，分析其對于壓電力線在線測溫的用用分析。

2 光線感應(yīng)器概述

2.1 光線感應(yīng)器優(yōu)點

自上世紀(jì)七十年代依賴，光纖技術(shù)逐步被人們所意識到其本身不僅僅能夠傳播光，更為重要的是其還可以構(gòu)成一種新的直接交換信息的元件。即利用其本身的特性，進而將信息進行快速的傳播。并且，相對于傳統(tǒng)的電纜的信息傳輸而言，光前的傳輸其本身的能耗更低、帶寬更高、對于外界的抗干擾能力更強，而這些保證了光纖本身的傳輸能夠使得負(fù)載更多的信息，同時傳輸?shù)男畔㈩l率以及內(nèi)容更加的穩(wěn)定，避免了傳統(tǒng)電纜傳輸下的信息的失真和不穩(wěn)定情況。因此，相對于傳統(tǒng)的傳感器而言，光纖傳感器具有傳統(tǒng)傳感器所不可比的優(yōu)點：機械強度高、重量輕、保密性好、易于遠(yuǎn)距離遙測、不受電磁干擾、響應(yīng)速度快等等。在近年來國外的學(xué)者研究以及應(yīng)用過程中，進一步證明了光纖傳感器的上述優(yōu)勢，并且其本身的消耗較短，能夠大大提升使用壽命，減少了更換的頻率。

2.2 光線感應(yīng)器基本原理

光纖傳感器的基本原理是將光源發(fā)出的光經(jīng)光纖送人調(diào)制區(qū)，在調(diào)制區(qū)內(nèi)，外界被測參數(shù)與進入調(diào)制區(qū)的光相互作用，由此使得其中的內(nèi)容能夠被調(diào)制成相應(yīng)的信息，從而最終被解調(diào)成可以獲得的物理數(shù)據(jù)。

目前，光纖傳感器按其傳感原理可分為兩大類：

一是傳感型傳感器。其主要是利用對外界信息具有敏感能力和監(jiān)測功能的光纖作為敏感元件，其本身對于外界的信息監(jiān)測更加的穩(wěn)定可靠。二是傳光型傳感器，在傳光型光纖傳感器中，光纖僅作為傳播光的介質(zhì)。對外界信息的“感覺”是依靠其它的功能元件來完成的。就現(xiàn)有主要的傳感技術(shù)而言，主要是采用以下三種技術(shù)：（1）布里淵散射技術(shù)；（2）喇曼散射技術(shù)；（3）基于背向瑞利散射技術(shù)。上述技術(shù)各有不同，針對不同的情況和環(huán)境需求下，而可以采用不同的技術(shù)應(yīng)用。

3 光纖傳感器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展不僅僅是要求電力傳輸?shù)乃俾实奶岣咭约澳芎牡慕档?，更為重要的是其穩(wěn)定性的改善，要保證電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性就必須要對現(xiàn)有的傳輸線路以及整個系統(tǒng)進行實時的監(jiān)測，從而保證整個系統(tǒng)以及線路運行的可靠，并且在監(jiān)測過程中了解現(xiàn)有的系統(tǒng)中所存在的不足以及漏洞，從而第一時間對其進行維護與檢修。而這就需要良好的數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備的保障。顯然傳統(tǒng)的監(jiān)測設(shè)備由于技術(shù)限制以及抗干擾能力的不足和安全性不佳，使得其在運用過程中無法得到充分的保障，沒有辦法滿足我國現(xiàn)代電力系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展的需求。而從國外的實踐結(jié)果來看，光纖傳感器無疑是較理想的一種監(jiān)測技術(shù)。

3.1 利用法拉第效應(yīng)的光纖電流（磁場）傳感器

根據(jù)法拉第效應(yīng)，由電流所產(chǎn)生的磁場會引起在該磁場中的光纖（或法拉第晶體）中線偏振光的旋轉(zhuǎn)，監(jiān)測偏轉(zhuǎn)角的大小可以得到對應(yīng)的電流（磁場）數(shù)值。由于傳統(tǒng)的傳感器其穩(wěn)定性不足，并且測量范圍較小，在監(jiān)測過程中會受到絕緣材料以及磁場干擾等影響，因而受到了廣泛的詬病。而利用法拉第效應(yīng)的光纖電流（磁場）傳感器，其使得信息在傳輸過程中，光從激光器發(fā)出的激光束經(jīng)起偏器變成線偏振光，再經(jīng)顯微物鏡聚焦耦合到單模光纖中。單模光纖繞在高壓載流導(dǎo)體（或套在等離子束流）上。受磁場作用的光束從光纖的另一端出來之后，經(jīng)第二個顯微物鏡耦合到渥拉斯頓棱鏡上，并由棱鏡把光束分戚振莉方向相互垂直的兩束偏振光，分別進入光操測器。經(jīng)信號處理系統(tǒng)處理，得到與被電流（磁場）有關(guān)的信號。相對于傳統(tǒng)的傳輸方式而言，光纖電流（磁場）傳感器其無疑大大提升了信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性與安全性，并且借助于光纖技術(shù)本身的測量范圍大以及響應(yīng)速度快等優(yōu)勢，使得本身的使用效率以及監(jiān)測結(jié)果得到了顯著地提升。不過其本身依然會受到外界惡劣天氣的影響，從而導(dǎo)致本身的穩(wěn)定性受到一定的影響。當(dāng)受環(huán)境因素變化的影響時穩(wěn)定性較差。

3.2 光纖傳感器在我國電力系統(tǒng)光纜監(jiān)測中的應(yīng)用

電力系統(tǒng)光纜種類繁多，加之我國地域廣闊，各地環(huán)境差異很大，不同的地貌因素以及天氣自然狀況對于光纜本身的要求也存在一定的差異性。并且部分高山地區(qū)或是雷電多發(fā)地區(qū)，其本身的強烈的電磁場無疑會感染到信息的傳輸以及傳感器本身對于電纜的監(jiān)測狀況。一般而言，在特殊地區(qū)其本身對于光纜的監(jiān)測要求更高，不僅僅是監(jiān)測的實時性，同時對于監(jiān)測設(shè)備也提出了更高的難度和要求。目前，電力系統(tǒng)主要采用人工方式用光時域反射計進行光纖的監(jiān)測。其雖然能夠取代傳統(tǒng)的人工監(jiān)測所帶來成本負(fù)擔(dān)，提升了傳統(tǒng)光纜監(jiān)測效率，但是其本身對于環(huán)境要求較高，特別是瑞利散射光基本不受溫度和應(yīng)力等外界條件的影響，由此也降低了在實際應(yīng)用的效果。

3.3 光纖傳感器在高壓電纜溫度和應(yīng)變測量中的應(yīng)用

正如之前所述，光纖本身的傳輸具有帶寬高、抗干擾能力強以及動態(tài)范圍大等諸多優(yōu)勢，因而其能夠更好地對光纖沿線各點的溫度及應(yīng)力進行測量，因此分布式光纖傳感技術(shù)已經(jīng)在國外得到了廣泛而普遍的應(yīng)用。但是，在我國由于整體技術(shù)上不太成熟，僅僅是小范圍的使用，并沒有充分在全國各個區(qū)域充分實施與鋪開。聯(lián)系到我國南方地區(qū)所遭受到的雪災(zāi)來考慮，若能夠在當(dāng)時就應(yīng)用現(xiàn)有的分布式光纖傳感技術(shù)無疑能夠在如此惡劣的條件下，對于電纜系統(tǒng)進行切實有效的監(jiān)測，從而能夠?qū)Υ嬖诠收系碾娎|在第一時間發(fā)現(xiàn)以及維修，從而第一時間避免了故障所帶來的后續(xù)危害性，更好的保證了整體電纜系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和有效性，由此可見光纖傳感器在電力系統(tǒng)將具有廣泛的應(yīng)用前景和應(yīng)用價值。

3.4 光纖傳感器在電功率傳感器中的應(yīng)用

電功率是反映電力系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)幕倦娏?，電功率測量是電力計量的一項重要內(nèi)容。其更多的是應(yīng)用于現(xiàn)代變電站的監(jiān)測應(yīng)用，對于現(xiàn)代變電站而言，借助于其自身尺寸小、自身功耗低、頻帶寬、抗干擾、無線圈鐵芯、易于組網(wǎng)和遙測等突出特點。更適宜目前傳統(tǒng)變電站互感器、測溫元件改造和智能變電站建設(shè)應(yīng)用，通過遠(yuǎn)程控制以及監(jiān)測，從而更有效的保證了變電站各項數(shù)據(jù)使用監(jiān)測的穩(wěn)定性、可靠性以及安全性。而隨著現(xiàn)代光纖技術(shù)的作用被人們所不斷發(fā)掘，其在電力功率傳感器中的應(yīng)用也逐步被人們所挖掘和發(fā)現(xiàn)。目前這一技術(shù)已經(jīng)在日本、美國、英國等國家被廣泛成功應(yīng)用。并且從實際結(jié)果而言，對于變電站本身的運行以及實際運作具有積極的促進作用，更好的提升了電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

一個國家的經(jīng)濟發(fā)展離不開穩(wěn)定而有效的電力供應(yīng)。從現(xiàn)代發(fā)達(dá)國家的實踐經(jīng)驗可以看到，光纖傳感器本身對于電力供應(yīng)穩(wěn)定的重要性，其通過對于高壓電纜溫度、電功率等方面的測量使得任何一個傳輸環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都能夠切實而有效的反饋給控制和傳輸中心，從而在第一時間對現(xiàn)有的電網(wǎng)以及傳輸線纜進行維修，從而保證了電力傳輸?shù)目煽啃院桶踩?。而我國作為一個電力大國，電力運輸?shù)目煽啃耘c穩(wěn)定性直接決定了我國經(jīng)濟未來的發(fā)展能否可持續(xù)。近年來，針對其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用我國企業(yè)以及學(xué)者都開展了不同程度的研究，并且逐步在相關(guān)領(lǐng)域進行了應(yīng)用。未來隨著光纖傳感器的進一步廣泛應(yīng)用，無疑有效改善傳統(tǒng)傳感器應(yīng)用中的種種弊端，更好的服務(wù)于我國整體電力系統(tǒng)的發(fā)展，優(yōu)化我國電力事業(yè)以及電網(wǎng)布局，更好保證企業(yè)以及居民的用電需求。

[參考文獻(xiàn)]

[1]MOHAMED N，ALAHBABI，YUH T Cho，et al.150kmrange distributed temperature sensor based on coherentdetection of spontaneous Brillouin backscatter and in-line Raman amplification. Journal of the Optical Society of America.2005.

[2]張朋，王寧，陳艷，王海燕.光纖傳感器的發(fā)展與應(yīng)用[J].現(xiàn)代物理知識，2009（02）.

[3]唐宇，劉傳菊.光纖傳感器及其研究現(xiàn)狀[J].科技資訊，2009（07）.

[4]陳繼宣，龔華平，張在宣.光纖傳感器的工程應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].光通信技術(shù)，2009（10）.

[5]李卓明，李永倩，何玉鈞.光纖布里淵傳感器在電力系統(tǒng)光纜監(jiān)測中的應(yīng)用探討[J].電力系統(tǒng)通信.