[发明专利]一种牵引供电系统27.5kV高压电缆在线状态监测方法及监测装置

说明书

本发明公开了一种牵引供电系统27.5kV高压电缆在线状态监测方法及监测装置，利用光纤对电缆温度高精度的感知以此来判断27.5kV高压电缆的运行状态。本发明将分布式光纤嵌套在27.5kV高压电缆中，根据光纤的拉曼散射效应和光时域反射效应测量27.5kV高压电缆各个点的温度及位置，进而判断高压电缆的运行状态。本发明与传统27.5kV高压电缆状态监测方法相比，测量准确性高，监测范围长，监测数据连续测量结果可信性高，可对监测异常点进行快速的故障定位；监测系统本身工程适应性强，不受电磁干扰，使用寿命长，具有较高的工程经济性和实用性。

技术领域

本发明涉及一种牵引供电装备在线监测领域；特别是涉及一种基于分布式光纤的牵引供电系统27.5kV高压电缆状态监测方法及监测装置。

背景技术

自2008年8月1日我国第一条350km/h的高速铁路——京津城际铁路开通运营以来，高速铁路在我国迅速发展。2018年，随着济青、杭黄、哈牡、青盐、南龙等一批新建高速铁路投入运营，我国高速铁路总运营里程已达到2.9万公里，成为世界上高速铁路投产运营里程最长，在建规模最大的国家。

随着我国高速铁路建设的飞速发展，27.5kV高压电缆在高速铁路牵引供电系统中的应用也越来越普遍；与传统架空输电线相比，27.5kV高压电缆具有线间绝缘间距小，占地少，不易受外界环境影响，供电可靠性高，运行简单方便，站容美观等优点。然而受制于生产工艺、附件质量、安装工艺的影响，已运行的27.5kV高压电缆故障率较高，且电缆设备故障一般由潜在缺陷通过时间积累缓慢发展而来，既有的人工巡检方式难以对埋设于地下的27.5kV高压电缆运行状态进行准确判别。所以目前高速铁路领域27.5kV高压电缆在日常运行中存在故障前无法预判，故障发生后难以快速定位的缺点，给整个高速铁路牵引供电系统安全可靠运行留有隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种高速铁路牵引供电系统安全可靠性高，能够满足现场运营检修，适用于27.5kV高压电缆在线监测方法及监测装置。

本发明所采用的技术方案是，一种牵引供电系统27.5kV高压电缆在线状态监测方法，包括以下步骤，

A.激光脉冲信号发射器对嵌入在牵引供电系统27.5kV高压电缆中的多模测温光缆发射激光脉冲信号；

B.记录入射激光脉冲信号的初始功率P₀、频率v₀与发射入射光的时刻t₀，并将其传输至光纤测温主机中的中央处理器；

C.光电信号采集器采集多模测温光纤因拉曼散射效应而产生的反射波，并将采集的反射波频率和功率传输至中央处理器；

D.中央处理器求得频率差|v、斯托克斯光功率P_s、频率v_s与反斯托克斯光功率P_a；

E.计算L处的温度值和距离值；

F.对各测量点实时监测到的高压电缆温度值与预先设置报警阈值相比较；大于报警阈值时发出相应级别的告警信号。

所述步骤C光电信号采集器采集多模测温光纤中各个测量点由于拉曼散射产生的斯托克斯光和反斯托克斯光，令距离光纤测温主机L处的温度为T，则此时光电信号采集器采集到L处产生的斯托克斯光功率P_s、频率v_s与反斯托克斯光功率P_a、频率v_a，及到光电采集器的时间为t_L。

所述步骤D中央处理器根据入射光频率v₀，采集的斯托克斯光的频率v_s，反斯托克斯光的频率v_a，求得频率差Δv，并得到P_s，P_a的表达式；