分布式光纤电力智能温度监测系统

发表时间: 2022-05-26 09:41:07

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近年来,由于城市发展的步伐不断加快,土地资源越来越紧缺,电力电缆因其安全可靠、节省土地等优点而得到广泛运用。电力电缆已经成为现代化城市电网的重要组成部分,为电网的安全运行提供重要保障,特别是对于特大型城市,电力电缆已成为城市主要供电手段。但电力电缆因其敷设于地下、运行环境恶劣,除去线路外力破坏导致故障外,高压电缆线路故障部位90%以上发生在中间接头处,而中间接头故障常伴随炸裂现场,但中间接头大多埋于地下,无法采用肉眼直观判断,然而现有的监测装置检测不准确,无法准确确定故障点,影响了线路抢修复电时间。


一根或两根测温光纤就能实现波动管温度的实时连续测量,有效监测整条波动管温度分层现象;光纤传感器抗电磁干扰、小型化、不带电、本质安全;采用耐辐照耐高温特种光纤,在核电厂应用具有较高的可靠性;校准了光纤传感器在辐照场中的测温误差,有效提高了测量精度。


智能电网属于电力系统,其中包括发电厂、高压电网、变电站、配电站等,具体的有发电机、变压器、电力电缆、开关等电力设备。这些设备通常在高电压、强电场、热负荷等环境下工作,且工作环境无人值守也无人为监控。电网作为工程基础设施系统,涉及千家万户的用电需求,电力设施设备的运行温度是保障电网安全运行的一个重要因素。无论是电力电缆、变压器还是其他电气设备,作为电力系统的重要环节都可能因为一些电路问题或者外界因素而导致局部过热或者产生电弧火花而导致火灾从而造成巨大的经济损失。因此为了避免这样的恶性事件,急需对电力设备进行全方位的温度监测。

目前传统的温度探测器均采用点探测工作方式,这样的工作方式不仅不适合强电磁的工作环境,并且对于长距离多点探测有着相当大的困难。针对传统探测方式的不足,近年来出现的分布式光纤测温方式结合后向拉曼散射效应和光时域分析(OTDR)技术利用传感光纤实现对温度场的一个分布式测量,与传统的温度测量方式相比,分布式光纤测温传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰、长距离多点探测等优点,因此可以广泛地应用在电力系统,轨道交通、煤矿巷道以及大型建筑的温度监控和火灾报警当中。


分布式光纤温度传感技术主要利用了光学非线性效应中拉曼散射光信号的强度与温度的相关性,通过对光纤不同位置处激发产生的拉曼散射光信号进行探测与强度分析进而实现光纤不同位置处温度的测量。分布式光纤温度传感技术中的光纤即是传感器也是信息传输媒介,该技术具有传感器结构灵活、分布连续、监测距离长、工作温度高等特点,因此在消防与火灾预警、油井勘测等领域具有广泛应用前景。

分布式光纤测温系统实时监测测温光纤沿线的温度分布数据,还可以根据历史的温度分布数据预测未来某个时间节点测温光纤沿线某位置节点的温度预测值,从而对未来的风险做到提前预知、提前防范;可有效避免大部分电缆温度异常导致的事故;另外,不仅支撑手动设置监测时间节点和位置节点,还提供时间节点和位置节点的自适应调节模式,系统可根据实时监测的温度数据波动和分布情况来自动调节时间节点和位置节点;从而在保证不漏检的前提下最大限度地节省系统能耗,降低系统负荷。


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