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解决方案

光纤测温

随着我国电力系统的不断发展,一个突出的问题显现了出来,这就是电缆的平均故障率要明显高于发达国家,对输电电缆的实时监测,已经成为保障电缆正常工作的必要手段之一。

 

传统的测温方法,例如热电偶式,其缺点很明显。比如它只能反映电缆局部位置的温度情况,无法反映整条电缆以及所敷设环境全部情况;测试范围有限;安装繁琐并且不可靠;易受电磁干扰等等。

 

在研究测温技术的过程中,发现分布式光纤测温(Distributed Temperature Sensing,以下简称DTS)技术可以利用光纤作为传感器,将光纤直接敷设在被测物体表面,在一定条件下将被测物体各个位置的温度信号以光波的形式回传到光纤端部,最终被提取并显示出来。这种技术只需一根光纤就可以监测长达数公里的线型设备(电缆)或点式设备。

 

此外,电缆的载流量与环境条件有着密切的关系。根据IEC 6028标准,电缆的最大载流量是由一系列参数决定的,如所敷设位置的环境条件等。因此,为了确定电缆系统最佳的和最安全的载流能力,有必要对所安装电缆及其环境进行实时的精确的温度监测。

 

光纤测温的机理是依据后向喇曼(Raman) 散射效应。激光脉冲与光纤分子相互作用, 发生散射,散射有多种,如瑞利(Rayleigh)散射、布里渊(Brillouin)散射和喇曼(Raman)散射等。其中喇曼散射是由于光纤分子的热振动,它会产生一个比光源波长长的光,称斯托克斯(Stokes)光,和一个比光源波长短的光,称为反斯托克斯(Anti-Stokes)光。光纤受外部温度的调制使光纤中的反斯托克斯(Anti-Stokes)光强发生变化,Anti-StokesStokes的比值提供了温度的绝对指示,利用这一原理可以实现对沿光纤温度场的分布式测量。

 

结合高品质的脉冲光源和高速的信号采集与处理技术,就可以得到沿着光纤所有点的准确温度值。DTS用一个10ns延迟的激光脉冲,能够实现对最大30km的光纤空间分辨率1m的温度测量,也就是相当于30,000个测量点。

 

基于上面的原理,分布式光纤测温技术特别适合于皮带机及导辊过热及火灾预警,它可以得到沿着皮带机及导辊每个点的温度信号大大减小了误报和漏报。