光纖傳感器在電力新能源中的應用

趙玉杰　高欣

【摘要】：電力的發展是推動新時代發展的基礎，而在電力的發展過程中，需要重視新能源與節能技術的提高。盡管短期內煤炭、石油、天然氣等傳統能源仍是我國能源供應的主力軍，但從長遠來看，低碳的能源結構才是發展趨勢，水能、核能、太陽能、風能等新型的低碳能源是我國能源未來的發展方向。

【關鍵詞】：光纖傳感器；電力新能源；應用

引言

光纖傳感器系統作為高科技產物，不僅能實現電纜載流量的優化配置，也能建構實時監控框架，需要相關技術人員結合實際需求建構更加完整的管控措施，提高經濟適配性，進一步為我國電力產業發展奠定堅實基礎。

1、光纖傳感器

光纖傳感器FOS（Fiber Optic Sensor）是一種新型現代傳感器，在1977年開始出現在人們的視野中。

1.1光纖傳感器的原理

其原理是把光源通過光纖送達到調至器中，使得壓力、位移、溫度、電場、應變等待測參數和調制器內的光進行互相作用，之后，致使光的相位、波長、頻率等性質產生變化，從而變成被調制的信號光，然后，再通過光纖送到光探測器，經解調器解調后，取得被測參數。

1.2光纖傳感器的分類

光纖傳感器通常情況下分成兩個類型：傳感型光纖傳感器，這種類型也被稱之為功能性光纖傳感器，這之中光纖不只作為傳播光的介質，并且還具有對外界信息的檢測功能和傳感功能；另一種類型是傳光型光纖型傳感器，同時也可以稱之為非功能型光纖傳感器，這之中光纖的作用只是用當傳播光的介質，在光纖中間或者端面加裝其它傳感材料感受被測量的變化。

1.3光纖傳感器的組成

光源、光纖、光探測器、信號處理電路、傳感材料（光纖或非光纖的）等部分構成了光纖傳感器，如圖1所示。由光源發出的光經過光纖送達到傳感材料，被測參數作用于傳感材料，其中，光的任何性質受到了被測量參數的調整，調整之后的光信號經接收光纖耦合到光探測器，把光信號轉換成電信號，最終，被信號處理后獲得到理想的被測量參數。傳統的傳感器存在很多的弊端，光纖傳感器能夠彌補這些不足，比如，靈敏度高、體積小、重量輕、抗電磁干擾、耐腐蝕、可彎曲、電絕緣、測量對象廣泛、可傳輸信號的頻帶寬、對被測介質影響小、成本低、容易實現遙測、容易復用等優勢。光纖傳感器能用在溫度、磁場、壓力、速度、加速度、流量、電流、位移、液面、PH值、光、轉矩、應變等多種物理量的測量，在故障檢測、在線檢測、自動控制等方面具有非常廣闊的應用前景。

2、電力新能源的概念和特性

我國目前正處于社會經濟發展的關鍵階段，對電力能源的需求量非常大。就目前我國電力能源的發展現狀而言發電方式主要有：火力發電、水力發電、風能發電、太陽能發電、核能發電等，新能源發電所占的比例不足總發電量的5%?；鹆Πl電是通過燃燒煤炭、石油等不可再生能源進行發電，消耗的能源非常大，而且會對周圍的生態環節造成嚴重污染。在不可再生能源日漸枯竭的背景下，開發新能源進行發電就顯得尤為迫切。所謂新能源指的是除了傳統能源之外的一切可利用和可推廣的能源。在電力系統新能源指的是利用相應的科學技術對可再生能源進行開發利用，然后應用在電力領域當中，比如：水能、風能、沼氣能、太陽能等。而且新能源在發電應用中，并不會對周圍的環境和人群造成影響。是21世紀電力系統的主要能源。但目前我國在電力新能源利用技術有限，很大程度上限制了我國電力新能源利用率的提高。

3、電力行業新能源發展中存在的問題

3.1目標調整頻繁，無法有效銜接

由于受各方面因素影響，發展目標調整頻繁，很難有相對穩定的五年目標，一些省中長期規劃目標遠遠大于國家能源主管部門確定的各省中長期目標，兩級規劃目標缺乏制約。

3.2新能源產業仍不能滿足時代發展的需求

經過多年的產業結構轉型升級，我國經濟發展已向建設資源節約型經濟邁出了堅實的一步，在二氧化硫排放量、單位GDP能耗、氮氧化物排放量、化學需氧量等許多領域已處于全國領先水平。但仍未完全走出的粗放型發展模式，可持續發展的能源戰略注重開拓能源特別是新能源的供應渠道，提高能源的利用效率?？梢?，新能源產業仍不能滿足時代發展的需求。

3.3新能源發電規劃其他電源規劃脫節

新能源發電的消納能力取決于電力系統發電出力特性，一些電力企業在制訂新能源發電規劃時未考慮調峰調頻電源規劃，大規模新能源發電項目并網直接導致調峰能力不足而限制新能源發電出力，主要表現在中西部新能源消納能力極其有限，導致新能源項目與配套電網項目投產不同步。加上缺乏有力的協調機制，造成新能源發電與消納市場脫節。

4、光纖傳感器在電力新能源中的應用

4.1光纖傳感器在電力新能源測功率中的應用

將光纖傳感器使用在電功率傳感器中，也具有很大的社會價值。電功率設備主要是為了有效完成電力系統中能量變換以及基本電量傳導，而電功率測量則是電力計量結構中一項關鍵技術，根據其本身標準和能耗較小，且具有較好的抗干擾和組網能力，不僅整體頻道較寬，測量中也能實施有效遙測。內蒙古區域多將其使用在測溫元件改造項目以及智能變電站建設項目中，能完成長途操控和系統監控，提升檢測數據穩定性，并且保證數據安全可靠。正是根據其技術使用的廣泛度和可靠性，這一技術在美國、日本等國家使用也較為廣泛，對實踐應用具有非常重要的參考價值，進一步提升內蒙古區域供電項目穩定性。

4.2光纖傳感器在電力新能源監測中的應用

電力系統光纜種類較為復雜，加之內蒙古區域氣候條件較為多變，對光纜檢測要求較高，在監測過程中，不僅要保障檢測數據和信息實時有效，也要集中處理檢測設備安全難度和具體要求，當地電力系統運轉項目中一般采用光時域反射進行集中監測，能在一定程度上替代人工監測中的費用負擔，并有效優化光纜監測功率。值得一提的是，在使用光纖傳感器進行新能源監測過程中，要集中處理瑞利散射光問題，保證其運轉條件，才可以有效提高項目運行效果。

結語

綜上所述，時代在發展，人類在進步，光纖傳感器也在不斷創新發展，，主要趨勢包括：實時通過傳感器進行多個參數的測量，且降低交叉靈敏度；全光纖微型化，整個傳感部分僅由一根光纖組成；智能化也是光纖傳感器發展的必然趨勢，傳感器形成分布式陣列網格，提高信息采集的精確度和效率，實現無線傳輸和遠程監測。

【參考文獻】：

[1]徐科軍.傳感器與檢測技術[M].北京：電子工業出版社，2004.endprint