分布式振动传感技术在电缆通道防外力破坏监测及定位的应用
分布式光纤振动传感技术
“分布式光纤振动传感技术”资料合集目录一、分布式光纤振动传感技术及其重要安防应用二、基于OTDR的分布式光纤振动传感技术的研究三、高性能分布式光纤振动传感技术的研究四、基于干涉和OTDR复合的分布式光纤振动传感技术的研究五、分布式光纤振动传感技术研究六、基于瑞利散射的分布式光纤振动传感技术研究分布式光纤振动传感技术及其重要安防应用随着科技的进步，我们的生活和工作方式发生了翻天覆地的变化。
其中，分布式光纤振动传感技术作为一项新兴技术，其在安防领域的应用已经引起了广泛的关注。
分布式光纤振动传感技术是一种基于光纤的传感技术，它利用光纤中光信号的散射和干涉效应来检测和测量光纤周围环境的振动。
由于光纤具有抗电磁干扰、耐腐蚀、高灵敏度等优点，因此分布式光纤振动传感技术在长距离、大范围的安防监控系统中具有非常广阔的应用前景。
能源管道是现代社会中不可或缺的基础设施，其安全运行对于保障人民生活和经济发展具有重要意义。
分布式光纤振动传感技术可以实时监测管道的振动情况，通过分析振动信号来判断管道是否受到外界干扰或破坏，从而及时发现安全隐患并采取相应措施。
铁路和公路是交通运输的重要方式，其安全监测对于保障人民生命财产安全具有重要意义。
分布式光纤振动传感技术可以实时监测铁路和公路的路面状况，通过分析振动信号来判断路面是否出现裂缝、塌陷等异常情况，从而及时发现安全隐患并采取相应措施。
在边境和军事领域，分布式光纤振动传感技术也可以发挥重要作用。
它可以实时监测边境线或军事设施周围的振动情况，通过分析振动信号来判断是否有人非法越境或破坏军事设施，从而提高安全防范能力。
分布式光纤振动传感技术还可以应用于地震监测和预警系统。
通过在地表布设光纤，可以实时监测地表的振动情况，通过分析振动信号来判断是否会发生地震，从而及时发布预警信息并采取相应措施。
分布式光纤振动传感技术作为一种新兴的传感技术，其在安防领域的应用已经取得了显著的成果。
未来，随着技术的不断发展和完善，分布式光纤振动传感技术的应用范围还将进一步扩大，为我们的生活和工作带来更多的便利和安全保障。
基于分布式光纤振动传感的高压电缆防外破监测预警系统应用
（ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１０３１０， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍｏｎｉｔｏｒ ｉｎ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｔｈｅ ｈｉｄｄｅｎ ｄａｎｇｅｒ ｏｆ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｄａｍａｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｒｅａ ａｌｏｎｇ ｈｉｇｈ⁃ｖｏｌｔａｇｅ ｃａｂｌｅ， ｔｈｅ
东北电力技术
３０
ＮＯＲＴＨＥＡＳＴ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２０２０ 年第 ４１ Fra bibliotek第 ６ 期基于分布式光纤振动传感的高压电缆防外破
监测预警系统应用
徐 涛
（ 广东电网有限责任公司广州供电局， 广东 广州 ５１０３１０）
摘要： 为实现对高压电缆线行区域施工地的外力破坏隐患进行实时监测， 避免顶管机、 打桩机、 破碎机等设备施工损
ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｌｙ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｈｉｄｄｅｎ ｄａｎｇｅｒ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｏｎ⁃ｓｉｔｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｗａｒｎｉｎｇ ｍｅｓｓａｇｅ ｃａｎ ｂｅ ｓｅｎｔ ｔｏ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ
ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｓｔａｆｆｓ ａｆｔｅｒ ｊｕｄｇｍｅｎｔ． Ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｓｉｍｐｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ｐｅｒｆｅｃｔ ｗａｒｎｉｎｇ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｅｘｔｅｒｎａｌ ｄａｍａｇｅ； ｒｅａｌ⁃ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ； ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ； ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｅｎｓｉｎｇ； ｅｘｔｅｒｎａｌ ｐｒｏｔｅｃ⁃
基于分布式光纤振动传感技术的电力电缆故障点定位的研究
40 EPEM 2019.4电网运维Grid Operation１ 引言随着信息化及大数据不间断信息传输时代的到来，城市配电网使用的电缆数量日益增加，电力电缆的故障点定位对于维护城市电网安全平稳运行意义重大，对埋地电缆的连续性以及对故障点的快速定位都提出了更高的要求。
城市建设过程中的市政开挖施工、交通维护以及工农业生产过程中的外力作用造成电力电缆故障率居高不下。
电力电缆故障定位方法一般采用阻抗法、电压比较法、电桥法、行波反射法[1~3]为基础进行故障定位研究。
上述方法的故障定位技术都是基于电缆本身的测量参数进行定位，往往会受到外界电磁干扰的影响导致适用环境以及定位精度不高等问题。
而电力电缆的敷设往往伴随着通信光缆，因此通过对伴行的通信光缆的定位即可对电缆的故障点进行定位。
光缆故障定位通常利用光时域反射计（OTDR）进行故障点长度测量，该技术利用激光在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密光电一体化仪表，被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，可进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。
但该技术对振动点的具体物质无法做出判别，在工程实践中定位光缆断点首先利用OTDR 测量断点距离，通过基于分布式光纤振动传感技术的电力电缆故障点定位的研究广东电网中山供电局 王干军 王荣鹏 李红发青岛派科森光电技术股份有限公司 顾 浩摘要：研究了基于分布式光纤振动技术的电力电缆故障点定位技术，针对现场应用情况进行现场测试，分析了其优缺点和应用场景，为埋地电缆的故障定位查找提供参考。
关键词：光纤振动；电力电缆；故障定位广东电网有限责任公司科技项目资助项目编号：GDKJXM20162017(032000KK52160029)地面与光缆铺设过程中的冗余比例进行实际测量，开挖找到光缆并剪断后利用OTDR 继续进行测量直至逼近光缆断点，该方法工作效率低，寻找断点过程中需要多次开挖剪断光缆，增加了工作量。
分布式光纤传感系统在城市地下电缆监测中的应用
分布式光纤传感系统在城市地下电缆监测中的应用广州擎天实业有限公司[2]中国电器科学研究院股份有限公司广东广州510800[3]摘要：城市地下输电线缆的安全关系着城市用电系统的可靠运行，地下电缆的故障位置诊断一直是输电线故障监测的难点。
本文叙述了城市地下电缆的故障监测难点，提出了采用分布式光纤传感方案组建城市地下电缆监测预警系统，通过应用布里渊时域反射（BOTDR）技术对地下电缆进行在线监测，实时获得线路温度和应力数据，判断线路故障，诊断故障位置，极大地提高电网应急预警的能力。
并将该系统与现有的输电线路监测系统进行比较，指出各自系统的优缺点。
关键词：分布式光纤传感系统；城市地下电缆监测；应用引言：分布式光纤传感器主要分两种：基于布里渊散射的光纤传感器和基于拉曼散射的光纤传感器。
由于布里渊光纤传感技术精度高、抗干扰、传感距离长、易组网等优点，因此可以更好地指导人们了解线路上温度和应力的变化规律，及时监测到导线温度突变和应力变化异常，为及时采取措施维护电缆安全提供了科学的依据，尽可能地减少线路故障和其他因素带来的损失。
1、分布式光纤传感系统概述1.1基于BOTDR的分布式光纤传感系统技术原理基于BOTDR的分布式光纤传感系统与在光纤测量中广泛应用的光时域反射计相似。
在布里渊时域反射中，光纤的一端发射一个脉冲，同时在发射端检测背向瑞利散射信号，发送脉冲和接收到的散射信号的时延与光速的乘积可以提供光纤的位置信息，测量散射信号的强度可以得到光纤的衰减情况。
在布里渊时域反射中通过测量布里渊散射信号的强度或频移就可以得到光纤的温度或应变的信息。
布里渊散射是入射光在光纤内自发声场激发的移动光栅作用下，在光纤内产生的散射。
当角频率为wp的光注入光纤时，光栅通过布拉格衍射反射入射光，此时入射光也称为布里渊泵浦光。
1.2分布式光纤传感系统优势与现有的几种电缆故障诊断方法相比，基于分布式光纤传感系统的电缆故障检测系统有三方面优点。
声纹识别在电力电缆防外力破坏的应用
声纹识别在电力电缆防外力破坏的应用摘要：城市电缆属隐蔽设备，外力破坏一直威胁着电缆线路的安全运行，严重危及电网安全。
目前城市电缆防外力破坏，通常采用人工巡逻的方式对可能存在的施工隐患进行排查，覆盖面积和巡视周期非常有限，人力成本极高，而且城市电缆的分布广泛，存在于城市的各个角落；只有当外力破坏挖断电缆以后，才知道电缆被破坏，不能对破坏电缆线路的隐患进行提前预警。
鉴于此，本文对电力电缆外力破坏的声纹识别展开探讨，以利于更好保护电力电缆不受外力破坏。
关键词：电力电缆；声纹识别；定位技术引言配电电缆通道的环境复杂，通常伴随有小型汽车、中大型货车、行人等外界运动物，不同的外界运动物对电缆通道造成的振动特征也不尽相同，因此，有必要对不同的外界运动物对电缆通道造成的振动特征进行识别研究，建立有效的振动识别阈值，对配电网电缆通道的外破防御提供指导性建议。
一、破坏源定位与识别一方面，关于施工源定位问题，检波器阵列监测微地震信号技术来实现电缆外力入侵破坏风险的评估监测，采用检波器阵列进行科学布点组网，使有限的预警装置能任意三个组成检波器阵列。
在同一时间点上，当两个振动传感单元接收到同一振动源所产生的振动信号时，通过振动信号到达这两个传感单元的时间差值就可以确定振源到达这两个传感器的距离差值，振源处于这两个传感单元所确定的双曲线上，如有三个传感单元就可以确定两条双曲线，那么振源信号必然处于两者的交点上，从而实现振源信号的空间定位。
另一方面，关于施工源种类识别问题，虽然在动物声音、音乐、语音等相关领域有大量关于声音分类的研究，但城市环境声音的分析工作较少。
现有的研究也主要侧重于听觉场景类型（例如街道，公园）的分类，缺少对工程机械设备（如手持电镐、切割机、机械破碎锤、挖掘机等）的特定声源的识别。
而且城市环境中含有大量的噪音，如何准确的判别并识别出需要的声音，具有重要的学术和应用价值。
声音分类识别算法主要是通过人工智能深度学习的卷积神经网络CNN来实现。
分布式光纤振动传感技术及其重要安防应用
分布式光纤振动传感技术及其重要安防应用作者：叶青蔡海文来源：《科学》2017年第02期分布式光纤振动传感技术作为光纤传感技术的发展前沿，在周界安防和重大基础设施安全监控等领域具有独特的技术优势，近年来备受各国科技界和工业界的关注。
着当今国际社会不稳定因素的不断上升，随世界各国对国家核心要害部门和重大基础设施的安全越来越重视，对相关安全监测技术的要求也越来越高。
基于相位敏感光时域反射计（Φ-OTDR）的分布式光纤振动传感技术，对沿光纤链路的扰动入侵可以进行远程探测和实时监控，克服了常规点式光纤传感器难以对被测对象进行全方位连续监测的缺陷。
在传感探测距离、事件精确定位、隐蔽性、环境适应性等方面具有不可替代的优势，是近年来国内外重点发展的战略性新兴产业。
分布式光纤振动传感的技术原理分布式光纤振动传感技术主要是采用窄线宽单频激光作为探针光源，通过检测和相干解调光纤中后向瑞利散射信号来实现对外界微小扰动信息的提取和识别。
由于采用了相干接收，大大提高了系统探测灵敏度，延长了工作距离，缩短了信号获取时间。
这种探测机制可以避免普通光时域反射计（OTDR）信号处理采用的多次平均，允许利用每次扫描取得的数据，这就使分布式传感器具备更强的动态信息传感能力。
通过对不同回波时间相位信息做移动差分，就可以获得相应位置光波传输相位的空间（光纤轴向）变化信息。
通过对重复扫描的相位数据做时间差分，就可以获得相应位置的振动信息，从而实现对外界扰动信号的动态实时感知。
分布式光纤振动传感的关键技术基于相位解调分布式光纤振动传感的关键技术主要分成两部分：低噪声单频激光器技术和信号相干解调技术。
低噪声单频激光器技术低噪声、高稳定度超窄线宽单频光纤激光器由于具有极窄光谱线宽（千赫量级）、超低频率噪声和强度噪声、良好的相干特性（相干长度达到几十公里甚至上百公里），在远距离分布式光纤传感、相干激光雷达、光纤水听器、引力波探测、相干激光通信等高精度的激光相干探测领域有着非常广泛的应用前景。
分布式光纤传感技术在电力电缆局放监测中的应用解决方案探讨
电缆局放监测中的分布式光纤传感方案探讨作者吴海生(上海欧忆智能网络有限公司，上海，200040)摘要：为确保电网的运行安全，对交联聚乙烯（XLPE）电力电缆局部放电的在线监测和定位技术已受到国内外众多专家的研究热点之一。
本文在介绍了电力电缆局部放电危害，电力电缆局部放电机理以及现有监测技术后，提出了基于分布式光纤传感技术的电力电缆局部放电监测方案。
并探讨了方案实施中的关键技术解决思路与方法。
关键字电力电缆局部放电光纤传感在线定位监测一、电力电缆的局部放电危害近年来，随着我国城市智能电网的不断改造建设，具有高温大容量特点的交联聚乙烯（XLPE）电力电缆作为主流产品已经广泛应用于输电线路和配电网中。
资料表明：在对全国主要城市126家电力电缆运行维护单位10kV以上的电力电缆(总长度91 000 km)运行状态进行调查统计和故障原因分析发现，我国的10～220 kV电力电缆的平均运行故障率相对经济发达国家仍高出约10倍【1】。
交联聚乙烯电力电缆主要故障的早期表现均为故障部位的局部放电现象。
电力电缆局部放电程度也与电力电缆绝缘状况密切相关。
局部放电量的变化预示着电缆绝缘一定存在着可能危及电缆安全运行寿命的缺陷，是电力电缆绝缘崩溃的前兆。
一旦绝缘崩溃，将造成电网的停电损失。
因此，对电力电缆的局部放电的监测是获知电力电缆运行状态的重要方法。
图1为因过度局放造成的电缆绝缘被击穿损坏结果图：图1 局部放电击穿电缆绝缘结果图由于绝大多数的电力电缆从局部放电到电缆绝缘击穿都有一个较长的时间过程，国内外专家学者、IEC、IEEE以及CIGRE等国际电力权威组织一致推荐局部放电监测是作为对XLPE绝缘电力电缆运行状况评价的最佳方法。
因此，准确在线监测量XLPE绝缘电力电缆的局部放电发生部位，及时消除局部放电隐患，是建设坚强可靠智能电网的最直观、最理想、最有效的方法。
同时，亦是研究开发难度最大的方法。
目前仍然没有实用的相关技术得以实现。
分布式振动传感技术在电缆通道防外力破坏监测及定位的应用
分布式振动传感技术在电缆通道防外力破坏监测及定位的应用摘要：地下电缆是城市电力系统的主要组成之一，地下电缆配电方式有效的解决了城市用地的紧张与电力供电走廊占地的矛盾，同时也避免了极端恶劣天气对供电系统造成的恶劣影响，极大的提高了配电系统的可靠性。
与此同时，随着城区电缆线路的增多，市政道路施工时，大型机械破坏地下电缆的情况化时有发生，社会基础设施建设与地下电缆供电方式的矛盾正在凸显，给电网的安全运行和施工人员的生命财产安全带来严重威胁。
鉴于此，结合笔者多年工作经验，对分布式振动传感技术在电缆通道防外力破坏监测及定位的应用展开探讨。
关键词：分布式振动传感技术；电缆通道；防外力破坏监测；定位的应用引言随着分布式光纤传感技术的发展，为地下电缆防外力破坏技术提供了一种智能化的解决方案。
该技术利用光纤作为传感器和传输介质，当光纤附近某一点的温度或者应变力发生变化时，光纤中的信号将受到入侵信号的调制而发生变化，通过分析这个调制信号就能得出发生变化的具体位置，从而实现分布式防损检测。
1、光纤传感器概述作为信息传递介质的光纤传感器，作为光纤或敏感组件，既有光学装置测量精度，又有光纤自身强大的环境适应性的优点，是传感器技术中的重要因素。
与传统传感器相比，具有系统紧凑、轻量、电磁干扰、防腐、电绝缘、高温、灵敏度高的优点，可以对物理参数进行各种测量，如温度、位移、加速度、电磁场、振动、应力、生物质化学量等。
特别是，无需另外安装就可以与通信网络联网，实现通信光网络和高多路复用，在信息化快速发展的时代背景下，表现出了卓越的适应性。
分布式光纤传感器是光纤传感器的一个组成部分，具有光纤传感器的共同优点，利用可测量参数进行分布式检测的独特功能，实现了广泛的研究和应用。
与仅在一个位置检测到的点检测或在特定位置检测到的准方差检测相比，在连续空间中可以同时检测到的空间上的方差测量。
从这一点看，分布式光纤传感器在数千、数十公里、数百公里的距离内工作，特别适用于民用和国防安全检测、建筑结构检测、电力线路检测、石油和天然气管道检测领域。
光纤震动预警技术在通信光缆防外力破坏中的应用
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。
光纤振动智能预警技术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。
2 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。
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、光纤震动预警系统只利用普通光缆中一芯光纤作为传感器，进行光信号采集即可实现对整条光缆线路监测和振动定位，达到对电缆进行预警保护的目的。
该方式可大幅降低监测系统的成本和提高监测效率，同时光缆中的光信号不受电磁辐射、温度等外界的影响，可保证监测信号的有效性和可靠性。
重点研究了监测系统的组成方案，包括检测信号的选择、监测系统的硬件组成、关键硬件的研制。
分布式光纤振动监测平台在通讯光缆线路安防工作中的应用介绍
分布式光纤振动监测平台在通讯光缆线路安防工作中的应用介绍★背景：三大电信运营商（移动、电信、联通）通讯光缆管道易被外力破坏进入互联网时代，我们越来越依赖于网络，光缆是网络传输的主要载体，星罗棋布铺设在城市的每一个角落，大部分浅埋在城市道路两旁。
通讯光缆非常脆弱，小小的非法施工，即可挖断，影响正常通讯，如果碰上不可断线协议专网，生产事故严重度就更高了。
现阶段，主要依靠环网切换保护，网管系统异常报警后，启动OTDR进行断点探测，人工巡查找到报警点，并不能对重点光缆的完整性实施全方位、精细化的监测，也无法实现7*24小时的实时监控，存在极大的安全防御漏洞！建议应用光纤振动传感的创新技术，在重点光缆网络中，部署光缆哨兵设备，开展实验研究，逐步建立重点光缆安全防护的新生产模式，提升通讯光缆的维护和管理效益，保护重点光缆（跨省主干网）不受外力破坏，为城市生活和社会生产提供有力保障！★推荐：三大电信运营商（移动、电信、联通）重点光缆（主干网线路）布防我司‘预警为主’的‘光纤振动周界安防智能预警系统’‘光纤振动周界安防智能预警系统’（简称‘光缆哨兵’）可监测环网80Km，直线40Km的传感光缆中，对所防护的光缆通讯管道，进行全程范围的长距离、全天候、预警为主的7*24小时智能监控，能即时发现物理入侵的振动行为。
分布式光纤振动检测（DVS）平台特点:◆长距离监测:超长距离：直线型产品可监控40KM环形网产品可监控80KM定位精确：传感光纤探测到入侵后，能定位入侵位置100米以内◆全天候防护：抗干扰高：传感光纤无源、无辐射、抗干扰，野外布防成本低隐蔽性强：传感光纤与防护场景能实现高度隐蔽布设，难被发现。
◆7*24小时监控预警：无缝融合：与视频系统无缝融合，振动探测告警响应时间小于2秒，实现对入侵行为实时视频取证。
扩展性强：告警后，推送短信息到管理员手机，实现移动告警机制。
◆布防灵活，应用场景丰富：探测率高，误报率低，精准识别多个入侵事件，如：★通讯基站围墙翻越★井盖或缆沟钻孔★人工开挖缆沟管道★挖掘机等机械作业★光缆哨兵三大防御模式，智能识别入侵行为光缆哨兵应用光纤振动检测原理，通过监测、采集环网80Km，直线40Km的传感光缆中的振动信号，借助模式识别的事件数据库，通过机器学习机制，培育AI系统，从而在入侵事件发生时，准确判定事件类型和决策告警。
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分布式振动传感技术在电缆通道防外力破坏监测及定位的应用
作者：钱恒健刘刚刘国平谷丰郑有明
来源：《中国科技纵横》2017年第18期
摘要：近年来，地下电缆在输配电系统中的比重越来越大，但是在使用中时常受到外力破坏，电缆供电安全可靠的优势受到严重影响。
因此，保障电缆供电不受外力破坏成为了电力运行部门急需解决的问题。
随着分布式光纤传感技术的快速发展，电力部门可采用该技术来实时测量传输线路周围的振动情况，在实现传输线路防外力破坏预警的同时还可定位异常发生地点。
关键词：振动传感技术；监测；定位
中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）18-0166-02
1 电缆通道防外力破坏监测概况
外力破坏是危害电力设施的三大因素之一。
违章建筑、违章施工、地质灾害等都能形成外力危害输电线路。
目前国内对于地下电缆的防护措施主要有：（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通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。
对于地下电缆隧道等电力管网的防损坏监控，想要通过日常巡线解决外力破坏的问题比较困难。
对于随机产生的外力破坏，我们只有加强对线路的实时监测，只有这样才能提升线路的防外力能力。
部分电力部门引入了一些科技手段用于监控传输线路的状态，以确定传输线路是否受损，如漏电电流检测法、电力线载波检测法、点式应变传感器检测法。
但上述方法均有明显的局限性：漏电电流检测法只有在传输线路被破坏后才能反映结果，并且停电时无法工作；电力线载波检测法在监测过程中面临着高噪声、阻抗变化大、信号传输损耗大等问题；点式应变传感器检测法可以实时监测输电线路应变状态，当发生外力破坏事件时，输电线路因受拉力会产生应变，拉力通过线路传递到传感器所在位置，使其也产生应变，从而可以判断电缆是否受到外力破坏。
然而，点式应变传感器检测法同样存在着不足之处，其无法定位故障点且只能布置在传
输线路上一些特殊的位置，监测范围不够全面，且应变检测值与实际值相比有一定偏差，不能完全反映真实情况。
2 分布式光纤振动传感技术
分布式光纤传感技术具有同时获取在传感光纤区域内随时间和空间变化的被测量分布信息的能力，非常适合于大型工程监测、长距离线路监控、大范围地域安防等领域，其基本特征为：
（1）分布式光纤传感系统中的传感元件仅为光纤；（2）一次测量就可以获取整个光纤区域内被测量的一维分布图，将光纤架设成光栅状，就可测定被测量的二维和三维分布情况；（3）系统的空间分辨力一般在米的量级，因而对被测量在更窄范围的变化一般只能观测其平均值；（4）系统的测量精度与空间分辨力一般存在相互制约关系；（5）检测信号一般较微弱，因而要求信号处理系统具有较高的信噪比；（6）由于在检测过程中需进行大量的信号加法平均、频率的扫描、相位的跟踪等处理，因而实现一次完整的测量需较长的时间。
分布式光纤传感技术一经出现，就得到了广泛的关注和深入的研究，并且在短短的十几年里得到了飞速的发展.依据信号的性质，该类传感技术可分为4类：
（1）利用后向瑞利散射的传感技术；（2）利用喇曼效应的传感技术；（3）利用布里渊效应的传感技术；（4）利用前向传输模耦合的传感技术。
利用外界信息具有敏感能力和功能的特殊光纤作为传感元件，将“传”和“感”合为一体，传感光纤在外界物理因素（如运动、振动和压力）的作用下，改变光纤中的光纤相位，从而对外界参数进行检测，具体来说是当外界的振动作用于光缆时，引起光缆中纤芯发生形变，使纤芯折射率与长度发生变化，导致光缆中光的相位发生变化。
当光在光缆中传输时，由于光子和纤芯晶格发生作用，不断地向后传输瑞利散射光。
当外界存在振动时，背向瑞利散射光的相位变化转换为光强变化，再经光电转换和信号处理之后，进入计算机进行数据分析。
3 分布式光纤振动传感防外力破坏系统
分布式光纤振动传感防外力破坏技术是利用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。
光纤振动传感防外力破坏系统是利用激光、光纤传感和光通信等高科技技术构建的安全报警系统，是一种对威胁公众安全的突发事件进行监控和警报的现代防御体系。
该系统主要应用于边界防卫、周界安防警戒、管道防护、通讯和电力通道、电力线缆保护等领域，在军用与民用领域具有广泛的应用前景。
分布式光纤振动传感防外力破坏系统由传感光纤、光纤振动信号测量主机、振动传感监测报警主机和振动传感监测报警软件组成。
分布式光纤振动传感系统采用普通通信光缆中的一根空闲纤芯作传感单元，进行分布式光纤传感器多点振动测量。
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。
3.1 多种入侵行为识别
分布式光纤振动系统对电缆管道沿线的第三方非法入侵行为，经过模式分析、后台模式识别、准确判定入侵事件。
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。
如图1，图2，图3所示。
3.2 重大事故事前预防
基于统一的振动事件行为模式识别库，智能区分不同外力行为事件产生的振动信号特征，在电力通道可能遭受外力破坏造成严重后果之前，系统即可给出预警、报警信号，较之事故发现之后的故障报警，通常具有4个小时之提前量，管理人员通过事件复核，完全可以在事故萌芽之初将问题消解，避免重大经济责任事故和社会不良影响。
4 结语
分布式光纤振动防外力破坏系统，是近几年来新发展出来的一种具有广泛应用前景的新型技术应用系统。
通过在电缆通道建设项目中，实施应用该技术，对于地下输电线路的长距离传输进行定位实时安全监控，对可能造成输电线路破坏的外部威胁进行提前预警，以便及时制止破坏、强化防范，或准确奔赴意外现场，采取补救措施，可从根本上防止电缆通道因外界破坏造成重大经济损失，杜绝环境污染，避免社会危害。
分布式光纤振动防外力破坏系统的应用，。