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1、基于拉曼散射的分布式光纤直流电缆测温系统葛鸿翔单鸿涛马强张艳杰上海工程技术大学电子电气工程学院摘要：直流电缆通常通过绝缘电阻检测来判断线缆破损情况，一般通过定期巡查以及针对故障进行排查，效率低下。文中研制基于拉曼散射的光纤直流电缆测温系统,围绕上海地铁直流供电电缆物理特性及其环境特点展开研究，通过电缆故障的搜集分析，找到故障线缆及其温度变化特性；同时，通过长期监测，以实现线缆温度异常检测、故障定位，预警和管理。并通过实际测量得到所设计系统可测量的温度范围为3*0km,温度分辨率为1°C,时间分辨率为5s,空间分辨率为lm。关键词：拉曼散
2、射;光纤;测温系统;故障定位;作者简介：葛鸿翔（1992-），男，硕士研究生。研究方向：电缆测温等。作者简介：单鸿涛（1971-），女，副教授。研究方向：电缆测温等。收稿日期：2017-02-18基金：上海市大学生创新训练基金（CS1502013）DistributedOpticalFiberDCCableTemperatureMeasurementSystemBasedonRamanSeatteringGEHongxiangSHANHongtaoMAQiangZHANGYanjieSchoolofElectronicandElectr
3、icalEngineering,ShanghaiUniversityofEngineeringScience;Abstract：DCcablesareusuallyusedtodeterminethedamageofthecablethroughtheinsulationresistancetest.Ingeneral,throughregularinspectionsandtroubleshooting,buttheefficiencyislow.Thedevelopmentoftemperaturemeasurementsystem
4、basedonRamanseatteringopticalfibercable,focusesontheresearchofShanghaisubwayDCpowersupplycableandthephysicalcharacteristicsofenvironmentalcharacteristics,throughthecollectionandanalysisofthecablefauIt,findfaultcableanditstemperaturecharacteristics.Atthesametime,achieveca
5、bletemperatureanomalydetection,faultlocation,earlywarningandmanagementthroughlong-termmonitoring.Andfinallythroughtheactualmeasurement,thetemperaturerangeofthesystemisfrom3kmto10km.Theresolutionoftemperaturemeasurementis1°C,timeresolutionis5s,spatialresolutionis1m.Keywor
6、d：Ramanseattering;opticalfiber;temperaturemeasurementsystem;fauItlocation;Received：2017-02-18随着上海轨道交通的发展，地铁运行里程不断延长，越来越多的低压直流电缆投入使用。直流馈电电缆用于连接高速直流开关和接触网，但由于其应用环境差,电缆较容易发生绝缘老化、受损等故障一旦发生问题，轻则跳闸、重则发生安全事故，给供电安全造成重大影响。因此，实时、可靠的直流电缆温度诊断和监测技术，在保障轨道交通安全运行方面具有重要作用。本文基于拉曼散射原理，提岀了基
7、于斯托克斯光与反斯托克斯光的实吋测温系统，实现对地铁直流电缆在运行的实时温度在线监测1±1。1分布式光纤测温原理由于光子与光纤介质的互相影响，当光进入到光纤时会引起光线方向的改变，这个过程叫做光的散射。当光子与光纤中的二氧化硅分子互相作用I］寸，就会发生有能量交换和没有能量交换两种情况。当光子与光纤介质发生弹性碰撞却没有发生能量之间的交换，这个过程就被称为瑞利(Rayleigh)散射；当光子与光纤介质发生非弹性碰撞并且有能量交换，这个过程就被称为布里渊(Brillouin)散射、拉曼(Raman)散射，利用这3种散射光可以实现光纤的分布
8、式测量。因此，要实现分布式光纤拉曼测温系统的功能，即在外界不可知的物理量对测量电缆的影响下，保证传输光对测量电缆进行调制，将光信号转化成电信号，利用响应时间与定位位置关系，得到定位被测量位置信息，最终得到空
