其實(shí)只是檢測設(shè)備某個(gè)位置絕緣出現(xiàn)了缺陷，不完整了，LEAKSHOOTER是比較專業(yè)的變壓器局放和GIS放電技術(shù)提供者，我們就是用的他們的，百度：LEAKSHOOTER
成都創(chuàng)新互聯(lián)服務(wù)項(xiàng)目包括臨潁網(wǎng)站建設(shè)、臨潁網(wǎng)站制作、臨潁網(wǎng)頁制作以及臨潁網(wǎng)絡(luò)營銷策劃等。多年來，我們專注于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，利用自身積累的技術(shù)優(yōu)勢、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、深度合作伙伴關(guān)系等，向廣大中小型企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)等提供互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的解決方案，臨潁網(wǎng)站推廣取得了明顯的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。目前，我們服務(wù)的客戶以成都為中心已經(jīng)輻射到臨潁省份的部分城市，未來相信會繼續(xù)擴(kuò)大服務(wù)區(qū)域并繼續(xù)獲得客戶的支持與信任！
基金項(xiàng)目：國家杰出青年基金項(xiàng)目（40225006），國家教育部重點(diǎn)項(xiàng)目（010886），南京大學(xué)985工程項(xiàng)目。
索文斌 王寶軍 施斌 劉杰
（南京大學(xué)地球科學(xué)系地球環(huán)境計(jì)算工程研究所，南京，210093）
【摘要】BOTDR是一種新型的分布式光纖傳感監(jiān)測技術(shù)，其分布式、高精度、長距離、實(shí)時(shí)性、遠(yuǎn)程控制等特點(diǎn)，已逐漸受到工程界的廣泛關(guān)注。由于監(jiān)測是分布式的，所以得到的數(shù)據(jù)與地理位置具有重要的相關(guān)性。結(jié)合工程實(shí)踐中遇到的具體問題，研發(fā)了一套基于GIS的大型工程分布式光纖傳感監(jiān)測系統(tǒng)。本文重點(diǎn)論述系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，包括設(shè)計(jì)目標(biāo)、技術(shù)框架和特色功能。結(jié)合某隧道 BOTDR監(jiān)測工程開發(fā)的一套相應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了工程監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集與管理、監(jiān)測結(jié)果的可視化、監(jiān)測信息的對比查詢等功能，是一套集智能化分析與決策化管理為一體的多功能管理系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】BOTDR GIS 分布式光纖傳感器 監(jiān)測系統(tǒng)
1 引言
光纖傳感技術(shù)以其良好的耐久性、抗腐蝕、抗電磁干擾，適合于在惡劣環(huán)境中長期工作等優(yōu)點(diǎn)受到越來越多的工程建設(shè)者和科研人員的重視[～3]。BOTDR(Brillouin Optic Time-Domain Reflectometer）布理淵光時(shí)域反射計(jì)，作為新型的分布式傳感技術(shù)，逐漸得到工程界的認(rèn)可。日本、加拿大、瑞士等國已成功地將該技術(shù)應(yīng)用到水壩、樁基、邊坡、堤岸等工程的監(jiān)測中[～3]。我國自2001年由南京大學(xué)地球環(huán)境計(jì)算工程研究所率先從日本引進(jìn)該技術(shù)以來，開展了大量的室內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究，并成功地完成了多個(gè)工程項(xiàng)目，取得了一系列重要的研究成果[4-7]。
在具體應(yīng)用中，BOTDR所提供的監(jiān)測結(jié)果存在諸如直觀表現(xiàn)差、數(shù)據(jù)配準(zhǔn)和空間定位困難、綜合管理功能弱等方面的缺陷，未經(jīng)過系統(tǒng)培訓(xùn)的工程技術(shù)人員，很難讀懂 BOTDR的監(jiān)測結(jié)果，后期成果處理也非常繁瑣。本文針對大型工程分布式光纖傳感監(jiān)測領(lǐng)域存在的數(shù)據(jù)分析與管理中存在的不足，提出了一套比較切合工程實(shí)際的解決方案，并結(jié)合具體工程實(shí)例設(shè)計(jì)和開發(fā)了一套應(yīng)用系統(tǒng)。實(shí)踐表明，該系統(tǒng)可以很好地實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集與管理、監(jiān)測結(jié)果的可視化顯示以及監(jiān)測信息的對比查詢等功能。
2 問題的提出
2.1 BOTDR的監(jiān)測原理[1]
激光在光纖中傳播時(shí)，光波與光聲子相互作用即會產(chǎn)生布理淵散射光。當(dāng)環(huán)境溫度的變化量不大（T≤5°）時(shí)，布理淵光頻率漂移量（vB）與光纖所受的應(yīng)變量（ε）成正比，其關(guān)系式如下式所示：式中：υB（ε）表示光纖受到ε應(yīng)變時(shí)的布理淵頻率漂移量；υB(0）表示光纖不受應(yīng)變時(shí)的布理淵頻率漂移量；
為比例系數(shù)，約為0.5GHz；ε為光纖的實(shí)際應(yīng)變量。
地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測技術(shù)方法論文集
為了得到沿光纖分布的應(yīng)變信息，只需測量沿光纖分布的布理淵頻率漂移量的變化情況，沿光纖距離光源為Z長度的點(diǎn)可由下式求得：
地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測技術(shù)方法論文集
式中：c為光速，n為光纖折射率，T為自激光發(fā)射與接收到布理淵散射光所經(jīng)歷的時(shí)間。
監(jiān)測原理如圖1所示。
圖1 BOTDR的應(yīng)變監(jiān)測原理圖
2.2 BOTDR在結(jié)果表現(xiàn)上存在的問題
在實(shí)際工程應(yīng)用中，根據(jù)工程實(shí)際情況的不同，可按照不同的黏著方式將傳感光纖粘貼在所需監(jiān)測結(jié)構(gòu)（或材料）的表面，從而獲得被粘貼結(jié)構(gòu)（或材料的）沿光纖的徑向應(yīng)變分布信息。但 BOTDR所提供的監(jiān)測結(jié)果存在以下幾個(gè)方面的缺陷：
（1）海量數(shù)據(jù)的綜合管理缺陷。BOTDR提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)是沿光纖徑向的每一點(diǎn)的應(yīng)變信息（點(diǎn)之間的間距和儀器的距離分解度相關(guān)），而這些點(diǎn)的應(yīng)變信息是以數(shù)據(jù)點(diǎn)的形式給出的，造成原始數(shù)據(jù)繁多復(fù)雜。
（2）實(shí)際里程與監(jiān)測結(jié)果的數(shù)據(jù)配準(zhǔn)問題。分布式光纖傳感器在實(shí)際鋪設(shè)過程中，出于定位需要，經(jīng)常預(yù)留一些冗余光纖，為了將所測得的應(yīng)變量和實(shí)際的光纖里程對應(yīng)起來，必須獲得發(fā)生應(yīng)變部位距離光纖光源的實(shí)際里程，而 BOTRD提供的監(jiān)測里程是光纖的實(shí)際長度（包括冗余部分），并不是工程實(shí)際里程，也就是說監(jiān)測結(jié)果與實(shí)際里程之間存在數(shù)據(jù)配準(zhǔn)問題。
（3）監(jiān)測結(jié)果的直觀表現(xiàn)不佳。BOTDR原始監(jiān)測系統(tǒng)并不提供閾值設(shè)定功能，即對于特定的工程而言，我們必須人為地設(shè)定閾值尋找應(yīng)變異常信息。
（4）實(shí)測數(shù)據(jù)影響因子多。BDTOR監(jiān)測結(jié)果是在諸如溫度影響在內(nèi)的多種因子的影響下測得的數(shù)據(jù)，未經(jīng)處理的實(shí)測數(shù)據(jù)可信度差。
（5）缺乏面向最終用戶的監(jiān)測數(shù)據(jù)。BOTDR監(jiān)測結(jié)果是未經(jīng)配準(zhǔn)和處理的純文本文件，這些數(shù)據(jù)并不是面向最終用戶，而是面向具有 BOTDR操作經(jīng)驗(yàn)的科研人士，也就是說未經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)的工程技術(shù)人員很難讀懂 BOTDR的原始成果。
3 基于GIS的大型工程分布式光纖傳感監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)
針對上述所存在的問題，基于GIS的大型工程分布式光纖傳感監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)該遵循以下的總體設(shè)計(jì)目標(biāo)：
（1）完成對所監(jiān)測工程的日常健康診斷，分析工程安全性。以應(yīng)變分析為核心，建立工程安全評價(jià)體系，完成對影響規(guī)劃、管理、決策及科學(xué)研究的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存更新、查詢檢索、智能評價(jià)、統(tǒng)計(jì)分析、類比判別和制圖制表等任務(wù)，提高工程管理質(zhì)量和效率。
（2）利用BOTDR提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)系統(tǒng)處理后再配合工程實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)，完成以工程質(zhì)量為目標(biāo)的各項(xiàng)監(jiān)測工作。應(yīng)用橫向縱向兩方面類比模式監(jiān)測工程安全性，即利用不同光纖反饋回來的數(shù)據(jù)，以及同一根光纖不同時(shí)間測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行類比分析，得出工程可信的結(jié)果。
3.2 系統(tǒng)技術(shù)框架
結(jié)合目前GIS的發(fā)展趨勢，并考慮工程實(shí)際的可操作性，系統(tǒng)應(yīng)用ESRI公司提供的MapOb-jects組件，在Visual Basic 6.0環(huán)境下開發(fā)了以組件式GIS為核心的管理系統(tǒng)，系統(tǒng)的技術(shù)框架如圖2所示：
圖2 系統(tǒng)技術(shù)框架圖
從圖2的技術(shù)框架圖中可以直觀地看出，系統(tǒng)設(shè)計(jì)以各種不同用戶的需求作為指導(dǎo)，并在開發(fā)中通過信息反饋不斷更新和完善系統(tǒng)功能及工作模式。系統(tǒng)以基礎(chǔ)地理及屬性數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)利用GIS的開發(fā)實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的提取，結(jié)合光纖監(jiān)測數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)以及可視化表示，以不斷更新和完善的管理與決策數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策，構(gòu)建集基礎(chǔ)功能、智能分析、決策管理于一體的多功能系統(tǒng)。
3.3 系統(tǒng)的功能與特色
基于GIS的大型工程分布式光纖傳感監(jiān)測系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了如圖3所示功能。
從圖3可以看出，該系統(tǒng)基本上可以解決工程監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集與管理、監(jiān)測結(jié)果的可視化顯示、監(jiān)測結(jié)果的智能化分析，是一個(gè)以工程應(yīng)用為目標(biāo)，以監(jiān)測結(jié)果為核心的多功能管理與智能化分析系統(tǒng)。
（1）圖層控制：系統(tǒng)加載多個(gè)圖層（ESRI的Shape文件、AutoCAD的DXF文件或圖像文件JPG、BMP、GIF、TIF等）。在使用中用戶可以通過圖層控制圖層是否可見、圖元顏色、可視化范圍、圖層順序等，以便于對特定圖層進(jìn)行瀏覽。
圖3 系統(tǒng)的功能與特色
（2）視圖控制：系統(tǒng)提供圖像的放大、縮小，全局顯示、局部顯示，漫游等基本功能。
（3）動態(tài)標(biāo)注：系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了空間任意位置的動態(tài)跟蹤標(biāo)注。用戶點(diǎn)擊鼠標(biāo)后可隨時(shí)獲得鼠標(biāo)所在位置的屬性信息。
（4）數(shù)據(jù)維護(hù)：用戶可以選擇兩種不同方式查詢、檢索、更改數(shù)據(jù)，提供完善的從圖到屬性和從屬性到圖的數(shù)據(jù)查詢、檢索、更改方式。
（5）繪圖功能：系統(tǒng)提供自助的繪圖方式，用戶可按照自己的想法和要求新建圖層或者在原圖上自行繪制圖形，并根據(jù)程序提供的屬性表為數(shù)據(jù)添加屬性。
（6）元素選取：系統(tǒng)能夠識別圖中選取的元素，通過線、矩形、區(qū)域、多邊形、圓來拾取物體，并顯示拾取元素的屬性數(shù)據(jù)。當(dāng)選中特定位置的光纖時(shí)，光纖以閃爍3次來回應(yīng)用戶選中的光纖。
除上述功能之外，鑒于分布式光纖監(jiān)測的工程特點(diǎn)，本系統(tǒng)還具備以下幾個(gè)特色功能：
（1）數(shù)據(jù)分析：系統(tǒng)以繪制專題應(yīng)變曲線圖的方式提供數(shù)據(jù)分析功能。通過 BOTDR實(shí)測數(shù)據(jù)，繪制光纖應(yīng)變曲線專題圖，根據(jù)不同的閾值設(shè)置不同顏色的應(yīng)變曲線圖。
（2）數(shù)據(jù)配準(zhǔn)：在實(shí)測數(shù)據(jù)與工程實(shí)際里程之間，根據(jù)實(shí)際工程光纖鋪設(shè)的特征數(shù)據(jù)信息（光纖定位信息），系統(tǒng)提供一個(gè)精確的配準(zhǔn)模塊，誤差小，應(yīng)用性強(qiáng)。
（3）圖例顯示：系統(tǒng)提供獨(dú)特的圖例，便于工程管理。如，實(shí)際工程若鋪設(shè)5根光纖，并且光纖鋪設(shè)在不同墻面，采取二維示意圖顯示，可以繪制不同的圖例顯示，用以區(qū)別不同墻面鋪設(shè)的不同光纖。
（4）對比查詢：系統(tǒng)提供了由系統(tǒng)操作主界面至應(yīng)變曲線繪制界面的對比查詢方式，用戶可選則從圖到曲線或從曲線到圖的兩種方式進(jìn)行結(jié)果查詢，這樣，工程監(jiān)測的質(zhì)量和效率就大大提高了。
4 工程應(yīng)用實(shí)例
4.1 工程概況
某隧道工程是一湖底隧道，全長約2.56km，其中湖底隧道長約1.66km，為雙向六車道，三箱室結(jié)構(gòu)形式，其中左右兩個(gè)箱式為車行道，中間箱室為凈寬3m的管廊與檢修通道。隧道設(shè)計(jì)寬約32m，凈空高度4.5m，設(shè)計(jì)車速為60km/h。
2002年7月，隧道項(xiàng)目指揮部經(jīng)反復(fù)調(diào)研和論證后，決定采用BOTDR技術(shù)進(jìn)行隧道整體變形監(jiān)測。2002年11月～12月，項(xiàng)目組完成了傳感光纖鋪設(shè)，鋪設(shè)情況如圖4所示，并分階段對隧道變形進(jìn)行監(jiān)測。2003年1月～4月，為施工監(jiān)測階段，2003年5月通車后至9月為常規(guī)監(jiān)測階段。施工監(jiān)測階段主要進(jìn)行由于后期施工對隧道變形的影響以及隧道箱體接縫變形監(jiān)測，監(jiān)測頻率為2天/次。常規(guī)監(jiān)測階段主要進(jìn)行通車條件下隧道穩(wěn)定性監(jiān)測，監(jiān)測頻率3～5次/周。
圖4 某隧道光纖總體平面布置圖
4.2 隧道工程監(jiān)測數(shù)據(jù)管理的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
4.2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)包括施工區(qū)域圖、隧道信息、光纖鋪設(shè)信息、光纖監(jiān)測數(shù)據(jù)等四大類。這四類數(shù)據(jù)既包含了空間信息數(shù)據(jù)又包含了屬性數(shù)據(jù)，是構(gòu)成系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，又是系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析和管理的前提。
（1）施工區(qū)域圖。主要提供隧道基本信息與周邊環(huán)境狀況，用以確定施工地理信息、施工線路等，為繪制隧道二維示意圖提供標(biāo)準(zhǔn)。
（2）隧道信息。主要提供隧道縱剖面、橫剖面信息。橫剖面信息用于了解光纖鋪設(shè)里程和方位，縱剖面信息主要用于掌握具體施工操作面，為準(zhǔn)確繪制隧道二維示意圖做數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
（3）光纖鋪設(shè)信息。主要提供傳感光纖鋪設(shè)信息。擬鋪設(shè)的5條傳感光纖處在隧道南洞、北洞不同的墻面上，每條光纖的實(shí)際鋪設(shè)長度與工程里程必有誤差，通過在鋪設(shè)過程中了解光纖定位信息，為數(shù)據(jù)配準(zhǔn)模塊提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
（4）光纖監(jiān)測數(shù)據(jù)。主要指 BOTDR實(shí)測應(yīng)變數(shù)據(jù)，這些實(shí)測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)配準(zhǔn)、閾值設(shè)定等系統(tǒng)轉(zhuǎn)換處理后，將得到精確的隧道不同位置的應(yīng)變信息。
4.2.2 系統(tǒng)工作流程
數(shù)據(jù)管理與分析是該系統(tǒng)的核心組成部分，是得到精確工程監(jiān)測信息的重要組成部分。數(shù)據(jù)管理與分析主要靠以下流程來實(shí)現(xiàn)：
步驟一：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
將BOTDR實(shí)測數(shù)據(jù)以＊.txt文件存放到指定位置，以備數(shù)據(jù)處理調(diào)用。
步驟二：選擇光纖
在5根鋪設(shè)的光纖中，在主操作界面中點(diǎn)擊所需監(jiān)測光纖，即完成所需光纖的選擇，點(diǎn)擊所選光纖時(shí)，與之相對應(yīng)的系列在后臺被調(diào)入。
步驟三：選擇系列
所謂系列，就是不同時(shí)間監(jiān)測的不同光纖的應(yīng)變信息和數(shù)據(jù)配準(zhǔn)信息。選擇系列操作包括調(diào)入監(jiān)測數(shù)據(jù)，選擇數(shù)據(jù)配準(zhǔn)，設(shè)置隧道變形閾值等。
步驟四：應(yīng)變分析
進(jìn)行系列選擇之后，選擇繪制曲線，系統(tǒng)即在新窗口繪制出經(jīng)數(shù)據(jù)配準(zhǔn)的隧道整體應(yīng)變分析圖。
除上述主要數(shù)據(jù)管理與分析功能之外，系統(tǒng)還設(shè)置了分段管理與分析的功能，即通過對所需監(jiān)測段進(jìn)行設(shè)置起點(diǎn)、設(shè)置終點(diǎn)操作，進(jìn)行局部數(shù)據(jù)的管理與分析。另外，系統(tǒng)還提供了由圖到曲線（或曲線到圖）的對比查詢方式，選擇圖到曲線（或曲線到圖）的菜單項(xiàng)之后，圖和曲線完美地對應(yīng)起來，并提供了閾值設(shè)定功能，做到自動預(yù)警，避免人為干擾。圖5至圖7顯示了系統(tǒng)數(shù)據(jù)與管理功能的操作界面，其中，圖5為數(shù)據(jù)分析界面，圖6為選擇系列界面，圖7為隧道應(yīng)變分析曲線界面。
圖5 數(shù)據(jù)分析界面圖
圖6 選擇系列界面
圖7 隧道應(yīng)變分析曲線界面
5 結(jié)語
綜上所述，應(yīng)用GIS管理分布式光纖監(jiān)測工程可實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的高效管理。GIS以其獨(dú)特的數(shù)據(jù)管理、查詢、檢索、分析模式成為工程管理的首選。它的海量數(shù)據(jù)分層管理、數(shù)據(jù)結(jié)果的可視化表現(xiàn)、實(shí)現(xiàn)雙向查詢、面向最終用戶的特點(diǎn)更顯示其理想的工程管理能力。具體的說，系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）系統(tǒng)改善了BOTDR原系統(tǒng)中海量數(shù)據(jù)的綜合管理模式，結(jié)果顯示更加清晰直觀。
（2）系統(tǒng)設(shè)置了數(shù)據(jù)配準(zhǔn)、閾值管理等模塊，監(jiān)測結(jié)果可直接應(yīng)用，避免了人為判別的誤差，提高了工作效率。
（3）系統(tǒng)采用可視化顯示，面向最終用戶，無須對具體工程監(jiān)測人員進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)。
（4）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工程監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集與管理、監(jiān)測結(jié)果的可視化顯示、監(jiān)測信息的對比查詢等功能，是一個(gè)集智能化分析與決策化管理為一體的多功能管理系統(tǒng)。
本系統(tǒng)以具體工程為實(shí)例，具有更加科學(xué)、高效、直觀、方便等優(yōu)點(diǎn)，并減少了BOTDR監(jiān)測結(jié)果的后期人為干擾，使得測試結(jié)果更加客觀、準(zhǔn)確，有利于科學(xué)管理和提高效率。
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GIS技術(shù)，即地理信息系統(tǒng)，在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中發(fā)揮著不容忽視的作用，不僅能整合、分析過去的研究結(jié)果，還能為未來的研究方向和保護(hù)工作提供建議及對策。具體來說，GIS在監(jiān)測農(nóng)家生態(tài)旅游環(huán)境中的主要應(yīng)用領(lǐng)域如下：
（1）建立稀有動物數(shù)據(jù)庫。利用野外調(diào)查數(shù)據(jù)，確定野生動物的分布地點(diǎn)和族群量，再將這些數(shù)據(jù)及動植物基本數(shù)據(jù)輸入GIS。這些數(shù)據(jù)可與其他空間性數(shù)據(jù)如植被分布圖、土地利用圖、土地發(fā)展趨勢圖等相結(jié)合。這些數(shù)據(jù)也可與同級程序結(jié)合，進(jìn)行仿真模擬，以預(yù)測環(huán)境改變對這些動植物的影響，同時(shí)還可用來進(jìn)行資源保護(hù)和經(jīng)營管理等。
（2）生物資源調(diào)查的規(guī)劃。地理信息系統(tǒng)可通過數(shù)據(jù)處理，將環(huán)境劃分為均質(zhì)（Homogeneous）的小區(qū)域，以方便研究者在每一個(gè)區(qū)域內(nèi)選定觀測點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查，并進(jìn)行各區(qū)域內(nèi)生物族群組成的比較研究。
（3）建立動植物分布數(shù)據(jù)庫。使用GIS能建立生物分布的數(shù)據(jù)庫，若能配合遙測技術(shù)所得的數(shù)據(jù)，就可得到生物所在地的狀況，再借由圖形數(shù)據(jù)來展現(xiàn)動物的分布，以提高數(shù)據(jù)可讀性，并可進(jìn)行深入的分析。生物資源數(shù)據(jù)庫的建立，可幫助了解周圍的環(huán)境狀況，在資源規(guī)劃、利用、生態(tài)保護(hù)、景觀生態(tài)學(xué)研究、環(huán)境教育和國際交流上，都有其應(yīng)用范圍。
伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化GIS高壓變電站——PASS技術(shù)，最近幾年得到迅速的推廣和應(yīng)用，介紹如下： PASS是具有金屬外殼的、氣體絕緣的、內(nèi)裝有斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電壓/電流傳感器的全封閉組合電器。PASS反映了GIS制造技術(shù)的最新成果。其主要特點(diǎn)概括如下：
3.1.1 采用了先進(jìn)的組合式電壓/電流傳感器技術(shù)和組合式隔離開關(guān)/接地開關(guān)技術(shù)，使設(shè)備更加緊湊，體積更加小型化。
3.1.2 在測量、控制、保護(hù)系統(tǒng)中，采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，數(shù)字化技術(shù)，光纖通訊技術(shù)，支持?jǐn)?shù)字式繼電器，繼電保護(hù)系統(tǒng)引入了微機(jī)處理和分段監(jiān)控保護(hù)。
3.1.3 采用了預(yù)安裝技術(shù)，整套設(shè)備在出廠前安裝、調(diào)試完畢。 在PASS中，常規(guī)的電壓、電流互感器已被新一代組合電壓/電流傳感器取代，采用羅柯夫斯基(Rogowiski)電流傳感器技術(shù)來測量電流，其很寬的線性特性，保證了在所測量或保護(hù)的電流范圍內(nèi)不會出現(xiàn)飽和。電壓的測量采用的是具有金屬外殼封裝的電容分壓器，很好地避免了鐵磁諧振。
檢測到的電壓、電流信號由PASS自身進(jìn)行處理，先由傳感器和執(zhí)行器的處理器接口PISA(Process Interface for Sensors and Actuators)將模擬信號數(shù)字化后經(jīng)光纖通訊母線以串行方式傳輸?shù)骄偷氐拈g隔控制柜中的智能控制和保護(hù)單元。傳感器安裝在斷路器的出口處，這樣既可以滿足繼電保護(hù)系統(tǒng)和計(jì)量表計(jì)的需要，也可以用于其他的目的。如有必要，也可以在斷路器的母線側(cè)安裝額外的傳感器。 PASS采用了如下技術(shù)：
3.3.1 所有測量、保護(hù)信號經(jīng)PISA預(yù)處理后經(jīng)串行光纖總線送至間隔控制柜。
3.3.2 面向間隔的控制、保護(hù)、測量功能的裝置設(shè)在就地控制柜內(nèi)。
3.3.3 間隔與間隔之間、間隔與變電站之間的通訊也采用串行通訊光纖總線。
3.3.4PASS支持保護(hù)用的數(shù)字繼電器，也兼顧了傳統(tǒng)的機(jī)電式繼電器，若使用后者，需另行安裝電磁式互感器。
PASS的操作機(jī)構(gòu)控制、氣體絕緣強(qiáng)度的測量以及其他物理量的在線狀態(tài)監(jiān)測也可采用先進(jìn)的傳感器技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，例如設(shè)備自檢、絕緣氣體強(qiáng)度趨勢分析、斷路器狀態(tài)(操作能量需求、觸頭位移、剩余壽命預(yù)測)等。 AIS和PASS間隔的單線圖，PASS技術(shù)和常規(guī)AIS模式，兩者的差別就在于PASS在間隔的線路側(cè)省去一組隔離開關(guān)和接地開關(guān)。在常規(guī)的AIS中，線路側(cè)的隔離開關(guān)主要用于當(dāng)設(shè)備檢修時(shí)隔離之用，在PASS中，因?yàn)镻ASS具有高度的可靠性，故可不用該隔離開關(guān)和接地開關(guān)。
采用PASS技術(shù)后，除了提高了變電站的整體技術(shù)水平外，由于整個(gè)變電站的占地面積大大減少，土地利用率大大提高，帶來的益處是顯而易見的：
3.4.1 由于PASS可采用管型母線布置，從而減小了相間距離，可大大縮短軟母線。
3.4.2 可減小間隔的長度和寬度，由于絕緣子的數(shù)量減少，絕緣子閃絡(luò)的危險(xiǎn)大大降低；需用更少的鋼構(gòu)架和接地鋼材，電纜溝的數(shù)量也隨之減少。
重慶分公司
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