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光纤震动预警技术在通信光缆防外力破坏中的应用
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网络安全 377 光纤震动预警技术在 通信光缆防外力破坏中的应用 国网山东省电力公司乳山市供电公司,史玉锋、李明、邓成飞、赵燕 摘 要:目前电力行业技术发展迅速,电网技术呈现出跨越式的发展,电网技术中尤其以智能化电网为领军方向。 智能化电网发展离不开电力通信技术,无论是配网自动化还是调度自动化,都依赖于通信光缆的支撑。随着城市现代化 建设不断深入,外力破坏已成为电力通信光缆故障的主要因素。频发的各类外力破坏事件使电力通信网络的安全运行受 到极大的威胁。预防电力通信光缆的防外力破坏对智能电网的建设提出新的挑战。国网山东省电力公司乳山市供电公司 经过长期的摸索和实践,采用国内领先技术的光纤震动预警系统很好解决了这一行业难题。 关键词:电力通信;光缆线路;外力破坏;震动预警 一、背景 目前国际上发展了包括非光纤型和基于光纤的 多种监测技术,分为视频监控、基于电的声学传感、 水听器技术、浮球、光纤传感等类型。其中光纤传 感方法以其隐蔽性、经济性和安全性而具有独特的 优势,具有较好的推广应用前景。光纤振动智能预 警系统是通信光缆监测最有效的方法之一,为实现 光缆通道的实时状态监测,研制一种低成本,高可 靠性的在线监测系统,并对危害光缆及电力线路的 行为进行定位十分有必要。 二、技术介绍: 目前国际上已有的光纤振动测量信号处理方法 存在明显不足,高虚警率使长距离复杂振动检测识 别面临严峻挑战,急需在此基础上开展长距离光纤 并发振动辨识方法研究。现有的光纤振动信号处理 流程,研究工作集中在识别和特征提取领域,先后 将小波理论、多尺度混沌分析、经验模态分解、人 工神经元网络和知识矢量积方法应用到光纤振动测 量信号处理中。 现有的研究存在的主要问题是没有建立合适的 模型、特别是没有建立合适的系统不确定性模型, 且单级报警不能兼顾虚警和检测两方面的性能,从 而使得已经投入生产的长距离预警系统效率较低甚 至被搁置不用,光纤预警系统中的信号处理环节已 成为系统和产业发展的最主要瓶颈。乳山公司光纤 预警系统提出采用概率模型来实现振动事件的检 测,降低虚警率,提高检测概率,采用疑似事件和 确定事件两级事件检测机制,明显改善系统性能。 与电传感器相比,光纤传感器在传感网络应用 中具有非常明显的技术优势:光纤传感器体积小、 重量轻、具有非常好的可靠性和稳定性;光纤传感器 能够抵抗电磁干扰、抗腐蚀,完全不受雷电影响, 能在恶劣的化学环境、野外环境及强电磁干扰等场 所下工作;光纤传感器无辐射、无易燃易爆材料、防 水、环保。光纤传感器是无源系统、能源依赖性低, 可大大节省供电设备与线路的成本,适合电力、油 气管道、机场等长距离、大范围的安全预警,特别 是对于电缆已有同沟铺设的通信光缆可以直接利用 或复用。由于光纤铺设方便,成本低,并且利用光 纤振动测量可以在威胁事件发生初期预警泄露事故 并定位事发地点。 光纤震动预警系统只使用中心站一套设备利用 普通光缆中一芯光纤作为传感器,进行光信号采集 的监测装置即可实现对整条光缆线路监测和振动定

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