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1、附录A（资料性）典型电力场景下光纤传感器布设的种类、方式及性能要求表A.1典型电力场景下宜使用的光纤传感器环节应用场景宜重点关注的环境参量宜使用的光纤传感器输电电力电缆分布式光纤测温温度R0TDR/DTSOPGW综合状态监测温度、应变B0TDR输电管廊综合状态监测压强、应变、沉降、温度FBG、F-P.RoTDR/DTS、-OTDR/DAS、BOTDR/A海底光电复合缆防外破监测振动、应变-OTDR/DAS、BoTDR/A、ROTDR/DTS输电铁塔倾斜监测倾角、应变FBG、F-P变电变电站防入侵监测振动-OTDRDAS开关柜温度监测温度FBGsF-P油浸式变压器综合状态监测温度、振动、压强FB
2、G、F-P变压油中氢气含量监测特征气体含量F-P储能抽水蓄能站坝体健康监测沉降、压强、应变、倾角FBG、F-P其他场景可参照本文件执行，如遇特殊情况可与用户进行协商确定。A.1电力电缆分布式光纤测温见DL/T1573电力电缆分布式光纤测温系统技术规范。A.2OPGW综合状态监测光脉冲机柜光纤配线架ADSS光缆起始杆塔（OPGW光缆、对端杆塔ADSS光缆光纤配线架通信机房图A1OPGW状态监测光纤传感器连接示意图架空输电线路是电能的输送管道，大部分处于野外，容易受到雷击、大风、覆冰等恶劣天气影响,严重时可能造成区域性停电，可利用地线中的光纤，采用分布式光纤传感技术对架空线路的运行状态进行在线监测
3、。安装时将分布式光纤传感器及KVM显示器（如有）放置在试验基地通信机房的机架上（二者通过VGA视频线相连），将传感器的FC/APC光纤接口通过FC/ACP-FC/PC转接跳线与光纤配线架上的待测试线路FaPC光纤接口相连，即可利用传感器可对待测OPGW线路在微风振动、舞动等环境条件下的温度、应力等多个物理参量进行在线监测0A.3电缆隧道综合状态监测表A2OPGW综合状态监测性能要求序号性能参数描述技术指标1最大测量距离应优于80km2温度测量范围应优于10C至+70C范围3测温准确度应优于2七8Okm4应变测量范围应优于。至150OH范围6应变准确度应优于308Okm7定位准确度应优于IOnI
4、8Okm8单次测量最低耗时应低于Iomin8Oknl图A.2管廊状态监测光纤传感器布设示意图（左：侧视图右：剖面图）作为智能电网中的一个重要组成部分，电力综合管廊常敷设于地下，并将电力线路及各种设备安装于管廊内，而山川、河流、道路、建筑物等因素的长期影响可能会对输电管廊结构产生裂缝、变形、不均匀沉降等损害，最终造成重大灾难事故，因此需要管廊地表沉降、土体位移、衬砌应力、裂缝发展等参量进行监测。相应传感器的布设位置及方式如下：位移传感器分点安装在管廊隧道衬砌接缝处，监测土体位移；应变传感器分点安装在管廊隧道衬砌内，监测衬砌应力；温度传感器安装在管廊中与隧道墙壁内，监测光缆温度与环境温度；沉降传感
5、器分布式安装在管廊内壁与地面，监测地表沉降和管廊结构收敛；针对特殊环境需埋设压强传感器在管廊衬砌外围堰土中，监测土压和水渗。此外可以对管廊内的电缆进行分布式温度、振动监测。对于有条件的情况下宜对三相单芯电缆均紧贴敷设外置式光纤，光纤绑扎间隔应不小于Im,转弯处等位置应增加绑扎密度，对电缆接头等重点部位宜采取环绕绑扎方式，使光纤尽可能贴近被测电缆。对于有条件的情况下宜采取传感主机的一个测量通道对应测量一回电缆线路，当同一电缆通道内的多回线路共用同一测量通道时，最大测量电缆线路长度不宜超过该通道标称测量距离的3/4（详见DL/T1573电力电缆分布式光纤测温系统技术规范）。表A.3输电管廊综合状态
6、监测性能要求序号性能参数描述技术指标1压强标准量程0.07/0.35/0.7l23MPa2压强分辨率应优于0.025%FS3应变标准量程30004应变分辨率应优于0.125%FS5沉降标准量程50100150300600un6沉降分辨率应优于0.025%FS7位移标准量程20/50/100300mm8位移分辨率应优于0.025%FS9环境温度标准量程-30至+80C+120C+15(C10环境温度分辨率应优于0.rc11环境测温准确度应优于0.5%FS12测量非线性度直线：应不高于0.5%FS;多项式：应不高于0.1%FS13电缆温度测量范围应优于-40C至+150C范围14电缆测温准确度应优
7、于Ie15振动频率测量范围应优于10至2kHz范围16振动频率准确度应优于IOHz17电缆测量距离应优于IOkm18电缆定位准确度应优于IOm19单次测量最低耗时应低于IsA.4输电铁塔倾斜监测加速度传感器，应力传感器位移传感觉/t徐荽的、鸟移传感器倾角传感器做为传想器X L倾角传礴器倾角传感器倾角传感器图A.3铁塔倾斜监测光纤传感器布设示意图架空输电线跨度大，且杆塔多置于山区，沿线地区复杂地质、气象状况容易产生滑坡、大风、覆冰等自然灾害，这可能会导致杆塔倾斜甚至倒塌，因此需要重点对杆塔倾斜、受力等状态进行监测。全面的杆塔结构健康监测项目应包括杆塔整体沉降、不规则沉降，塔横担弯曲、变形杆塔倾斜
8、，塔身关键部位的振动，杆根或塔底位移，塔关键部位的温度，覆冰舞动、异物悬挂，风速风向等。表A.4输电铁塔倾斜监测性能要求序号性能参数描述技术指标1倾角标准量程土5/152倾角分辨率应优于0.023应变标准量程30004应变分辨率应优于0.125%FS5位移标准量程2050mm6位移分辨率应优于0.05%FS7沉降标准量程50100150300600mm8沉降分辨率应优于0.025%FS9测量非线性度直线：应不高于0.5%FS:多项式：应不高于0.1%FS相应传感器的布设位置及方式如下：倾角传感器分布安装在塔身各处，监测多向倾斜；应变、应力传感器安装在塔体结构连接处、输电线路连接处等杆塔关键位置
9、，监测振动、关键点损伤状态、高压线缆舞动、非正常攀爬、撞击等；沉降传感器安装在塔基处，监测沉降和地表水平影响；温度传感器同样安装在塔基处，用来针对如火山等地区的极端气候温度的监测。此外可在塔顶加装加速度传感器用以监测风速、风偏。A.5变电站防入侵监测图A.4变电站防入侵监测光纤传感器布设示意图变电站是电力系统需要重点保护的区域，为防止未经授权的非法入侵行为，可以利用分布式振动传感器(DAS/-OTDR)实现针对变电站的周界安全防护。根据变电站的实际建设情况，传感光缆可采用挂网方式安装在栅栏或围墙上，也可采用地埋方式。根据实际需要，传感光缆可采用单通道直线/Z字型布设，也可采用多通道网状布设，整
10、段光缆均为敏感区域。传感器会将监测到的振动信号实时传回主机并实现入侵点定位，主机可手动设置报警阈值、防区划分等以提高报警准确率，经过后续处理后的数据可实时回传至远程综合监控平台组成立体监控网络。表A.5变电站防入侵监测性能要求序号性能参数描述技术指标1最大测量距离应大于2km2定位分辨率应优于Im3定位准确度应优于IOm4单次测量最低耗时应低于Is5振动频率测量范围应优于10至200HZ范围A.6开关柜温度监测用户主机打印机图A.5开关柜温度监测光纤传感器连接示意图（左：系统框图右：传感器布设及连接）动/静触点接头、高压电缆接头、连接器导体部分接触不良引起异常过热，加速绝缘老化导致击穿，是高压
11、开关柜的主要故障形式。将点式光纤温度传感器直接粘贴在需要监测的接头等易发热部位上，多个传感器之间以光纤串联（FBG,每根光纤通常可串10至20个）或并联（F-P）形式组成阵列并连接至光开关（光分路器），最终将传感器的温度信号汇总至主干光缆并传输至光纤传感主机。传感主机接收到传递过来的光信号，再把光信号转换为能标识温度的波长值，就能获取到每个通道上不同传感器的温度数据，实时多个监测点的温度在线监测与故障早期预警。表A.6开关柜温度监测性能要求序号性能参数描述技术指标1测温范围应优于（TC至IO（TC范围2温度分辨率应优于0.rc3测温准确度应优于IC1单次测量最低耗时应低于IOs5节点数量应大于
12、32个A.7油浸式变压器综合状态监测光纤频振动传身as.光纤油温传蟠器阵列,光纤很强传出器光纤低须忘动传忠器公用光纤温度传感器阵歼光?演通山图A.6油浸式变压器状态监测光纤传感器布设示意图变压器作为供电系统中最重要的电气设备之一，会因制造、运输、安装不良、过载及老化等原因出现安全故障，对变压器内部温度、振动等参量进行智能化在线监测，提前预警，及时介入，可大幅降低人工巡检工作量，有效避免事故的发生。将光纤传感器植入变压器内部，利用多种光纤传感器组成准分布式传感网络，可以克服电学监测技术无法对变压器绕组等关键部位接触式测量的缺点，具备变压器内部多参量综合状态智能感知功能。相应传感器的布设位置及方式
13、如下：温度传感器安装在顶部铁芯、器身木支撑件处以及预埋绕组线圈垫块内，监测油温及绕组温度；压强传感器安装在顶部铁芯、箱底，监测内部压力；低频、高频振动传感器安装在铁芯顶部及底部，监测器身振动及可能发生的局部放电。一 I - 光纤配g 一光纤配线架表A.7油浸式变压器综合状态监测性能要求序号性能参数描述技术指标1测温范围应优于OC至150范围2测温准确度应优于0.VC3温度准确度应优于1匕4附加压强范围0至100kpa5低频振动频率测量范围应优于5至100Hz范围6高频振动（超声）频率测量范围应优于IkHz至200kHz范围A.8海底光电复合缆防外破监测图A.7海缆防外破监测光纤传感器连接示意图
14、海底电缆是保障海岛经济、海上石油、海上风电的“生命线”。据统计，近5年来，仅我国海缆故障就发生30多起，造成直接经济损失约1亿元，其中因渔船捕鱼作业和船舶抛锚引起的外力损伤导致的事故率约占95%。现有技术手段无法同时满足海缆全天候、无盲区、快速实时响应的需求，可考虑利用光电复合海缆中的光纤以及分布式振动传感技术实现海缆防外破监测。监测时将分布式光纤振动传感器放置在木地变电站通信机房的机柜中，并可提前在远端变电站通信机房的光纤配线架上将线路尾端做适当处理。将传感器的FC/APC光纤接口通过FC/ACP-FC/PC转接跳线与光纤配线架上的待测试线路FC/PC光纤接口相连，即可对待测海缆线路周围的振
15、动情况进行在线监测。表A.8海底光电复合缆监测性能要求序号性能参数描述技术指标1最大测量距离应大于20km2振动测量频率范围应优于1至IkHz范围3频率分辨率应优于2Hz4频率测量准确度应优于IOHz5频率定位准确度应优于100m分级6单次频率测量最低耗时应低于Is7应变测量范围应优于0至1500范围8应变分辨率应优于15,DLT1057-20219应变测量准确度应优于30He10应变定位准确度应优于IOm11单次应变测量最低耗时应低于2minl20kmA.9水电站坝体健康监测图A.8抽蓄坝体光纤传感器布设示意图抽蓄电站坝体十分重要且结构复杂，为掌握其健康状态及演变规律，需重点对位移、渗流渗压
16、、应力应变、温度等参量进行监测，其中位移包括坝体表面变形、坝体剪切位移、坝体内部水平位移及沉降等监测，渗流渗压主要为坝基和坝体的渗流渗压与库底廊道渗漏量监测，应力应变包括混凝土面板、钢筋、锚杆、围岩等关键位置监测，温度包括坝体内部及其他关键位置温度检测。相应传感器的布设位置及方式如下：位移传感器安装在廊道或坝面混凝土上相邻坝段（A、B坝段）的接缝处，两端分别安装传感器和探杆挡板，传感器探杆顶在挡板上，通过探杆伸缩量测接缝处变形；倾角传感器安装在被测体表面，以量测建筑物倾斜;压强传感器分点埋设于坝基、坝体和廊道结构内部，以监测孔隙水压力和渗透压，防止漏水涌水；应变和温度传感器分点安装在衬砌、锚索
17、等关键位置，防止应变过大导致的断裂、破裂；沉降传感器分布式安装于廊道内墙壁上，并设置参考点，沉降点置于地面，通过水管或弹簧等将两点连接，传感器直接测量液位、水压、形变等再转化为沉降量。表A.9抽水蓄能站坝体健康监测性能要求序号性能参数描述技术指标1沉降标准量程50/100/150/300/60Omnl2沉降分辨率应优于0.025%FS3压强标准量程0.07/0.35/0.7l23MPa4压强分辨率应优于0.025%FS5应变标准量程30006应变分辨率应优于0.125%FS7倾角标准量程2/+5o10o8倾角分辨率应优于0.029位移标准量程2050100300mm10位移分辨率应优于0.02
18、5%FS11温度标准量程-30匕至+80C+120C+150C12温度分辨率应优于0.rc13测温准确度应优于0.5%FS14测量非线性度直线：应不高于0.5%FS;多项式：应不高于0.KFSA. 10变压器油中氢气含量在线监测图A.9变压器油中氢气在线监测光纤传感器布设示意图油色谱能够发现变压器的缺陷和故障，但由于分析间隔时间较长，一般2个小时左右，不能覆盖突发性故障或快速发展的故障。氨气作为过热或局部放电等故障主要特征气体，通过监测氧气含量变化，尽早发现变压器的早期故障，提升油色谱的灵敏度。由于氢气传感器无任何电子元器件，可以克服油温对传感器的影响，提升传感器稳定性和使用寿命，同时由于不受
19、油温、安装位置影响，均可以有效监测油中氢气的含量，实现变压器油中氢气的实时感知。变压器油中氢气传感器布置方式如下：可在图中的推荐位置安装点式氢气传感器，考虑油的循环回路，可按推荐位置进行安装。表A.10变压器油中氢气含量监测性能要求序号性能参数描述技术指标1油中氢气监测范围及测量误差(1)5至150口L/L测量误差限值：A级：5uLL或20%B级：10uLL或25%C级：15uLL或30%(2)150至5000uL/L测量误差限值：A级：20%B级：25%C级：30%2取油1I耐受压力不低于0.6MPa3响应时间(T90)不高于30分钟4最小采样间隔时间不高于3分钟5油温引起的测量误差油温-4
20、0至105C变化引起的测量误差满足项目1要求6(CO、Co2、C2H2)交叉敏感测量误差满足项目1中的要求附录B（资料性）电力光纤传感器的标定方法标定所需的主要标准具有：a）位移台（准确度不低于10m）；b）应变标定架（准确度不低于l）；c）电子数显角度尺（分辨率不低于0.01。）;d）恒温槽（工作温度-400C2000C,均匀性：0.02,稳定性：0.04oC10min）；e）标准水银温度计（测温范围-30久“300。（：,允差：（0.150.25）；f）光纤应变拉伸仪（振动频率范围：DClOkHz,应变范围：lnC10Q；g）高电压信号发生器（输出电压：0200V,频率：DriMHz）；h
21、）光时域反射仪（测量范围：080km,定位分辨力：1m）。B. 1点式光纤传感器a）位移传感器标定首先将位移传感器固定到底座上，在探杆一端通过位移台施加位移，位移台的移动量通过光栅尺或数显千分尺获得，光栅尺或数显千分尺的准确度要求不低于IOUm。通过标定0%,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%,100%FS（满量程）11个点标定光信号与位移之间的关系，通过曲线拟合，得到光信号特征量与位移之间的关系。通过对标定曲线进行线性拟合，非线性度要05%FS;再对标定曲线进行多项式拟合，通常为二次函数,非线性度要O1%FS。对位移传感器的分辨力进行标定,位移台每次移动0
22、.125%FS,连续移动10次，每次都可以测到光信号特征量的变化，而且11个测点线性拟合后得到R-square不低于0.98。挡板图B.1位移传感器标定示意图b）应变传感器标定把传感器粘在某个物体上，通常为等弯矩梁、等强度梁等，通过准确度不低于lw的外部装置对物体进行拉伸、弯曲等应变，测出物体上的应变和解调仪输出的光波变化量，实现对传感器的标定。通过标定0%,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%,100%FS（满量程）11个点标定光信号与应变之间的关系，通过曲线拟合，得到光信号特征量与应变之间的关系。通过对标定曲线进行线性拟合，非线性度要W05%FS;再对标定
23、曲线进行多项式拟合，通常为二次函数，非线性度要0.1%FS0对应变传感器的分辨力进行标定,标定装置每次增加应变量0125%FS,连续增加10次，每次都可以测到光信号特征量的变化，而且11个测点线性拟合后得到R-square不低于0.98。应变体拉伸/压缩10%FS卜标定装置图B.2应变传感器标定示意图c）倾角传感器标定将分辨率不低于0.01的电子数显角度尺一边水平固定，另一边垂直于地面方向开合并固定传感器。从初始角度0开始10%FS逐次增加角度至满量程，之后逆程重免操作，得到Il个标定光信号与角度之间的关系，通过曲线拟合，得到光信号特征量与角度之间的关系。通过对标定曲线进行线性拟合，非线性度要
24、05%FS;再对标定曲线进行多项式拟合，通常为二次函数，非线性度要W0.1%FS.对倾斜传感器的分辨力进行标定，角度尺每次增加角度0.02,连续增加10次，每次都可以测到光信号特征量的变化，而且11个测点线性拟合后得到R-square不低于0.98。倾角传感器d）压强传感器标定用液压标定方式，将传感探头密封到油压装置中，比较传感探头的输出比值和压力校验仪的输出压力值，通过标定0%,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%,100%FS（满量程）11个压力标定光信号与压力之间的关系，通过曲线拟合，得到光信号特征量与压力之间的关系。通过对标定曲线进行线性拟合，非线性度
25、要05%FS;再对标定曲线进行多项式拟合，通常为二次函数，非线性度要0.1%FS0对压强传感器的分辨力进行标定，油压装置压力每次升高0.025%FS,连续升高10次，每次都可以测到光信号特征量的变化，而且11个测点线性拟合后得到R-square不低于0.98。图B.4压强传感器标定示意图e）沉降传感器标定将基准点和沉降点置于两平台，通过高精度步进电机等位移装置移动沉降测量点。通过标定0%,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%,100%FS（满量程）11个点标定光信号与沉降位移之间的关系，通过曲线拟合，得到光信号特征量与沉降位移之间的关系。通过对标定曲线进行线性
26、拟合，非线性度要05%FS;再对标定曲线进行多项式拟合，通常为二次函数，非线性度要0.1%FS0对沉降传感器的分辨力进行标定，位移台每次移动0.025%FS,连续移动10次，每次都可以测到光信号特征量的变化，而且11个测点线性拟合后得到R-square不低于0.98。水箱水箱图B.5沉降传感器标定示意图f）温度传感器标定将传感器固定在金属块上，从-30C开始对被测物进行加热，加热量通过高精度电子温度计获得，通过标定0%,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%,100%FS（满量程）11个温度标定光信号与温度之间的关系，通过曲线拟合，得到光信号特征量与温度之间的关
27、系。对温度传感器的分辨力进行标定，被测物温度每次升高0lC,连续升高10次，每次都可以测到光信号特征量的变化，而且11个测点线性拟合后得到R-SqUare不低于0.98。图B.6温度传感器标定示意图g）金属应力传感器标定将传感器固定在金属应变片上，通过外部装置对应变片施加设定载荷，通过标定0%,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%,100%FS（满量程）11个应力标定光信号与应力之间的关系，通过曲线拟合，得到光信号特征量与应力之间的关系。通过对标定曲线进行线性拟合，非线性度要0.5%FS;再对标定曲线进行多项式拟合，通常为二次函数，非线性度要0.2%FS0对应
28、力传感器的分辨力进行标定，施力装置每次增加0.05%FS应力，连续增加10次，每次都可以测到光信号特征量的变化，而且H个测点线性拟合后得到R-square不低于0.9810%FS应力金属片图B.7金属应力传感器标定示意图h）加速度传感器标定将传感器固定在标定平台上，施加0%,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%,100%FS（满量程）的加速度，标定光信号与加速度之间的关系。位移台加速度传感器光谱仪10%FS加速度图B.8加速度传感器标定示意图B.2分布式光纤传感器分布式温度/应变光纤传感器在测试前需要进行标定。a）温度/应变系数标定标定时使用与待测光缆中光纤同批次生产的标定光纤接入分布式传感主机,取长度至少10米的标定光纤放入恒温槽/应变标定架中，并至少选取2个温度/应变点进行标定，记录数据并计算温度/应变初始值与系数，后再选取2个不同于标定点的温度/应变点进行验证。b）位置标定将主机内测量软件系统的测量起点置0,读取温度/应变标定时系统显示的位置值，同时实际测量标定位置与主机光纤接口间的光纤长度，两者相减即为主机内部光纤余长，将其作为后续测量时的零点位置。
