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分布式光纤测温技术在智能电力电缆运行状态监测中的应用研究

更新时间：2026-09-01　点击量：15

摘要

高压电力电缆是城市电网、工业供配电系统的关键基础设施，电缆接头接触不良、过载运行、绝缘老化、沟道恶劣环境侵蚀容易引发局部过热，进一步发展为电缆绝缘击穿、短路起火，电缆隧道火灾会造成大面积停电事故。传统电缆监测手段以点式传感器、周期性红外巡检为主，存在监测盲区，且烟雾报警多属于事后报警，难以实现电缆全线过热隐患早期预警。分布式光纤测温（DTS）基于拉曼散射光学传感原理，感温光缆现场无源，具备抗潮湿积水、抗强电磁干扰能力，能够实现长距离电力电缆连续分布式温度采集。本文阐述分布式光纤测温系统工作原理，研究固定阈值与温升速率联合报警策略；针对电缆隧道、电缆沟、综合管廊电力舱、工业厂区电缆等典型场景开展应用分析；论述光缆敷设方案、报警参数整定、平台对接、载流量评估等工程关键技术。工程实践表明，DTS系统可以获取电缆全线温度分布，提前识别电缆局部过热隐患，同时可以基于温度数据开展电缆载流能力研判，实现电缆预测性维护，对智能电缆与智慧电网建设具备较高工程实用价值。

**关键词：**分布式光纤测温；DTS；智能电缆；高压电力电缆；电缆隧道；电缆沟；电缆接头过热；载流量评估；预测性维护；线型感温火灾探测

1 引言

在新型电力系统建设推进过程中，城市电网、工业园区、数据中心的电力电缆用量持续增长，大量高压电缆布置于地下电缆隧道、电缆沟、综合管廊电力舱。电缆长期运行，受负荷波动、潮湿积水、化学腐蚀、机械损伤影响，电缆接头、电缆本体容易出现劣化，产生局部过热。电缆过热属于渐进式隐患，从温度异常升高到起火存在较长窗口期，如果能够在此阶段识别隐患，就可以避免火灾事故。

传统运维模式下，依靠人工红外巡检，只能在一定时间窗口开展外部检测，电缆沟、密闭夹层人员很难进入；点式温度传感器仅布置于少数接头位置，电缆中间本体无法覆盖；烟雾报警需要燃烧产生烟气之后才触发，处置时间非常紧张。电缆沟道内电磁环境复杂、湿度大，有源电子传感器长期运行故障率较高。传统运维模式偏向事后抢修，很难满足智能电缆对状态感知、超前预警的要求。

分布式光纤测温DTS技术将感温光缆作为传感介质，沟道内无任何有源器件，依靠光信号感知沿线温度变化，能够实现数公里电缆全线连续测温，近些年逐步在电力电缆监测领域推广应用。本文围绕DTS技术原理、典型场景应用、工程实施要点、载流量评估应用开展研究，为同类电缆监测项目提供技术参考。

2 分布式光纤测温系统工作原理

分布式光纤测温基于拉曼散射效应。脉冲激光注入感温光缆，光在光纤内部产生瑞利散射、拉曼散射。拉曼散射包含斯托克斯光与反斯托克斯光，反斯托克斯光强度对温度变化十分敏感。DTS主机采集回传散射光信号，对比两种散射光光强比值解算出光纤沿线各点温度；依据光信号往返时间，计算温度异常对应的空间位置，同步得到温度数值与空间位置信息。

整套系统硬件主要包含DTS测温主机、感温光缆、声光报警器、工控显示单元、通讯接口模块。感温光缆敷设在电力电缆表面或者桥架之上，电缆沟/隧道现场只有光缆，无需供电；测温主机部署于控制室，完成光信号解调、温度计算、数据存储、报警逻辑判断。系统通过以太网、RS485协议向外输出数据，对接电力监控系统与消防联动设备。

系统采用双重报警机制：固定温度阈值报警，当测点温度超过设定限值触发告警；温升速率报警，监测单位时间温度上升幅度，针对短路、接触不良带来的快速发热实现快速预警。两种报警模式协同工作，适配电缆缓慢老化升温和突发性故障升温两类工况，同时具备米级空间定位精度。

3 典型应用场景分析

3.1 高压电缆隧道监测

电缆隧道集中敷设多回高压电缆，电缆价值高，一旦起火火势沿电缆快速蔓延，事故损失巨大。将感温光缆紧贴高压电缆外护套敷设，跟随电缆全程布设，实现多回电缆全线温度监测。可以及时发现电缆接头过热、电缆本体绝缘劣化发热，米级定位异常点，不等烟雾明火出现输出预警，提醒运维人员开展检修处置，防范隧道电缆火灾。

3.2 变电站及厂区电缆沟监测

变电站、大型工厂电缆沟空间狭小密闭，内部潮湿积水，日常人员巡检频次有限。电缆沟内电缆数量多，接头分布分散。感温光缆沿电缆桥架敷设，实现沟内电缆连续温度监测，解决人工巡检难以常态化进入沟道作业的痛点，及时捕捉沟内电缆过热隐患。

3.3 综合管廊电力舱监测

城市综合管廊电力舱集中收纳多条高压电缆，管廊属于密闭地下构筑物，消防与安全监测要求严格。DTS分布式光纤测温满足管廊无人值守运行要求，光缆沿电缆布置，实现舱内电缆全线温度监测，报警信号接入管廊智慧运维平台，满足综合管廊智能化建设规范要求。

3.4 基于温度数据的电缆载流量评估

电缆允许载流量受环境温度、散热条件影响。电缆实际运行温度数据由DTS系统连续采集，可以反演电缆真实发热状态，评估当前工况下电缆实际可承载负荷。在安全温度限值以内，充分挖掘现有电缆剩余载流能力，合理分配负荷，避免盲目扩容改造，优化输配电资产投入，延长电缆服役寿命。

4 工程实施关键技术

4.1 感温光缆选型与敷设工艺

电力电缆场景选用耐温、抗压、阻燃护套感温光缆。敷设优先紧贴电缆外护套；桥架敷设时固定于电缆上部；隧道内做好光缆防护，规避尖锐棱角、机械剐蹭。光缆熔接接头做好防水密封处理，降低光路损耗。存量电缆改造项目，可利用停电检修窗口期完成光缆布设，不破坏原有电缆结构。

4.2 报警阈值参数整定

报警阈值不能直接套用通用数值，需要结合电缆型号、额定载流量、沟道常年环境温度进行现场整定，区分电缆正常负荷温升与故障过热，设置预警、一级报警、火警多级阈值，同步配置温升速率参数，减少误报、漏报现象。

4.3 系统联动与平台对接

DTS主机输出标准通讯协议，对接电力监控后台、综合管廊运维平台、消防报警控制器，实现温度曲线存储、报警弹窗、声光报警联动，完成数据集中展示。

4.4 后期运维管理

系统投运后建立定期巡检机制，检查光缆护套完好情况，核查测温数据有效性，防止光缆外力破损，保障系统长期稳定可靠运行。

5 技术局限性与优化方向

分布式光纤测温同样存在应用局限：光缆一旦断裂，断裂点之后区段失去监测能力，工程实施必须重视光缆防护；光纤测温采集电缆外表面温度，电缆芯线内部温度需要依靠模型换算得到。后续可以结合电缆局部放电监测，形成温度‑局部放电多参量联合监测体系，进一步提升电缆故障综合研判能力。

6 结论

高压电力电缆过热起火事故隐蔽性强，事故后果严重，传统监测手段难以实现电缆全线状态感知。分布式光纤测温DTS技术依靠沟道现场无源、抗潮湿抗电磁干扰、长距离连续分布式测温的优势，能够实现电缆全线温度在线监测，提前识别电缆局部过热隐患；同时依托温度监测数据完成电缆载流量评估，支撑电缆预测性维护。该技术可以有效提升电缆运行安全水平，降低电缆火灾事故风险，在智能电缆、智慧电网、综合管廊领域具备广阔应用前景。