隧道电力电缆温度监测系统解决方案

1、简介

近年来,我国经济高速发展工业生产和居民生活的用电量持续增长现有电缆的输电容量不断受到挑战随着“架空线入地”工程的不断推进电缆隧道的使用越来越普遍高压电缆的运行状态和隧道环境参数的监测问题也越来越突出通常情况下高压电缆线路和隧道的运行状况管理主要以定期巡检为主许多绝缘缺陷和潜在的故障无法及时发现所以采用现代化的技术手段来提高电力电缆运行维护水平是当务之急

DTS 是Distributed Temperature Sensing的缩写,中文含义是分布式温度传感,和光时域反射(OTDR)定位原理结合组成告警系统,通过监测光纤传感器上每个点的温度变化,从而对被监测的对象起到预警,监测或报警的功能。其具有光信号的发生、光谱分析、光电转换、信号放大和处理的等功能,具有良好的性能指标和系统稳定性。系统采用专用感温光缆作为温度传感器,集计算机、光纤通讯、光纤传感、光电控制等技术于一体,具有本质安全,耐腐蚀,不受电磁干扰等优点,连续监测长距离大范围环境温度信息,为电力、石油、煤矿、热力、交通等领域提供优质的温度监测方案。

分布式光纤温度传感可以实现感温光缆沿线几十公里的连续分布式温度测量,不会错过任何高温点,大大减少了漏报几率,同时还可以对高温点精确定位,得到实时的温度曲线,在最快的时间对火灾灾情进行预警,由于光纤本身不带电,不受电磁干扰,所以非常适合隧道电力电缆领域内的管道监测。

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2、技术途径

分布式光纤温度传感原理的主要是利用光时域反射(OTDR)测试技术以及光纤的后向喇曼散射 (Raman Scattering)温度效应来完成实现的。

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向光纤发射一束激光,该激光会以略低于真空中的光速的速度向前传播(与光纤折射率有关),同时向四周发射散射光。散射光的一部分又会沿光纤返回到入射端,测量发入射光和反射光之间的时间差T,根据光在光纤中的传播速度就可以计算出泄漏点的距离位置。这种方法就叫光时域反射技术OTDR,被探测到的反射光为瑞利散射光。

反射回入射端的反射光中,有一种拉曼散射光。该拉曼散射光含有两种成份:斯托克斯光和反斯托克斯光。其中斯托克斯光与温度无关,而反斯托克斯光的强度则随温度变化,成固定函数关系。那么通过解析函数就可以计算出泄漏点的温度,这样就能显示出探测点温度与距离位置的曲线。

典型的光纤光栅传感网络结构如图所示,其基本功能部分可概括为:光发射和接收终端,传输光纤(探测光纤)阵列、信号处理系统三个部分。

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从激光器出射的光经由光耦合器或光开关后,分别到达相应通道的传感器阵列。各传感器反射回来的波长信号经过耦合器和可调谐扫描滤波器后被光电探测器接收。当传感器阵列中某个传感器所处的温度场发生改变时,该传感器的反射图谱就会发生漂移,这种频域上的微小漂移被探测、采样并将采样数据送到信号处理模块进行计算分析,从而得到探测光纤上温度和距离的测量结果。

3、报警处理

报警处理单元中的电子设备将来自每个通道的光信号转换成电信号。然后电信号又通过模数转换器(ADC)将它变为数字信号。通过傅立叶变换,可以把时间域的电信号转换为频率域的数字信号,从而识别光信号在传输中受到干扰后产生相位的变化。在每个通道内各有两个独立的处理器,对进入的数字信号进行处理。可以独立编程,对不同状况产生报警。

4、系统优势

长盈通光电技术有限公司提供的管道泄漏监测系统,是一种数字化管道泄漏解决方案,具有很多独特的技术优势:

使用寿命25年,无后期维护费用;

(1)基于OTDR光时域反射技术的信号处理;

(2)超远距离的光纤温度探测,可达80km/通道;

(3)最高升级到16通道,支持单线探测和环路探测;

(4)不间断的监测隧道电力电缆沿线所有点,无盲区;

(5)超高空间分辨率最低达0.25米;

(6)最小温度分辨率达0.01℃;

(7)使用功耗低,提供自我诊断功能;

(8)耐腐蚀、耐高温、抗虫蚁咬,防震、抗电磁干扰。

5、型号介绍

我们提供短距离、中长距离、长距离、超长距离隧道电力电缆温度监测解决方案。

(1)短距离每通道监控距离为:2km、4km、6km、8km;

(2)中长距离为每通道:10km、12km、14km;

(3)长距离为每通道:16km、18km、20km;

(4)超长距离为每通道:20km、30km、40km;

(5)通道数量有:1、2、3、4、6、8、9、12、16可选;

(6)空间分辨率为:0.25m、0.5m、1m、2m、4m。

6、通信接口

采用独立开发的通信接口单元。

(1)有4个可编程输入端口、可扩展到40个;

(2)10个可编程输出端口,可扩展到106个;

(3)模拟信号输出0~20mA可选;

(4)2个标准TCP/IP接口、1个RS232接口、1个USB接口;

(5)支持协议MODBUS、DNP3、IEC60870、IEC61850可选。

7、传感光纤

(1)光纤连接采用E2000或APC方式;

(2)激光器类别采用Class 1M(EN60825-1:2007);

(3)光纤类型(范围2-20km):阶跃多模光纤,50/125um或62.5/125um可选;

(4)光纤类型(范围20-40km):单模光纤,9/125um;

(5)光缆最大承受拉力:短期800N、长期400N。

8、环境条件

(1)存储温度:-35-75

(2)运行温度:-10-60℃

(3)监测温度:-35-120℃(根据光纤耐受温度)

(4)湿度:小于95%

(5)保护等级(IEC60529):IP51

(6)运行电压(直流控制器):12-48V(最大10-60V)

(7)电源电压:交流100-240V或直流110-220V

(8)功耗(直流控制器):小于25W(最大45W/60℃)

因隧道电力电缆引发的火灾和爆炸事故时有发生,所造成的损失也是惊人的,找到高温点,准备预警排查,防患于未然,才能减少运行成本。但隧道电力电缆有其自身的特点,用传统的办法找高温点很费时费力,武汉长盈通光电技术有限公司提供分布式温度传感系统来监测隧道电力电缆高温点,为国家电力安全和道路安全提供高效的解决方案。