基于虚拟仪表的网络化电缆温度实时监测装置

　　与一些发达国家相比，我国电网的电缆平均故障率偏高，其中一个重要原因是缺乏对电缆系统有效的在线监测，而温度在线检测是很重要的一个方面。为确定电缆系统最佳的和最安全的载流能力，须对所安装电缆及其环境进行实时精确的温度监测，以防止电缆火灾，这是保证电力系统安全运行的重要方面。如能在事故发生早期通过温度测量进行预警并迅速采取措施，就能有效避免此类事故。

　　在目前的生产中，传统的监测方法是将点式感温装置如热电偶装在电缆重要部位进行测温。此方法只能对电缆系统局部位置进行测温，而无法对整条电缆线路实现温度在线监测。并且人工检测具有不完善性、非实时性、非预测性等不足，降低电缆设计使用寿命，增加了电缆成本和检修时间。因此，开发一套具有实时检测电缆表面温度的仪器具有重要意义。

　　1 监测系统基本组成

　　1.1 光纤测温传感器

　　分布式电缆光纤温度传感器的工作原理是采用光时域反射计(OTDR)[1-2]技术测量光在光纤中传输时由光纤上各点产生的后向散射光，再根据散射光所携带的温度信息，获取沿光纤路径上的电力线路不同位置的温度场的信息。其结构如图1所示。

　　工作过程如下[3-4]：分布式光纤温度传感系统工作时，在同步控制单元的控制下，脉冲驱动电路产生电流脉冲，该脉冲驱动半导体激光二极管产生的光脉冲注入到激光器中，从激光器输出的光脉冲经过光路耦合器再进入传感光纤。光在光纤中发生散射后，其携带有温度信息的拉曼后向散射信号(即斯托克斯和反斯托克斯光)返回到定向耦合器，定向耦合器不但可以将发射的光脉冲直接耦合进光纤，而且可以将散射回的不同于发射波长的拉曼散射光耦合至分光器。分光器由两个不同中心波长的光滤波器组成，斯托克斯和反斯托克斯光通过滤光片后，送入数据处理单元[3,6]。在数据处理单元中，光信号首先经APD组成的光电转换器转换为电信号，经放大后，进行高速采样，变为数字量，经进一步处理后得到温度分布信息。

　　1.2 网络化检测平台

　　网络化检测平台的基本功能单元包括：中央管理计算机、网络化仪器、传感器网络化接口、网关，防火墙等，如图2所示。

　　中央管理计算机是虚拟测试系统的关键部分。主要对基本功能单元采集来的数据进行计算、处理与综合，形成可视化显示。中央管理计算机上的在线监测应用软件主要包括仪器面板控制软件和数据分析处理软件两部分。采用LabVIEW数据流框图编程，利用计算机强大的图形功能实现虚拟在线监测仪器面板，给用户提供操作仪器、显示数据的人机接口及数据采集、显示、存储等任务。