光纤测温系统技术方案

EN.SURE分布式光纤温度系统方案

保证当今世界电力的可靠供给

防止电力中断的预防措施

随着对电力的需求不断增加，对于电力公司和电网的挑战也越来越大。电力供给行业继续迅速自由化发展，致使了国内和国际网络的重组。过去几年中发生的事件，包括主要区域大规模的停电和短路，以及替代能源不断被应用于现存的网络中，表明了现在的结构需要作出改善。同时，对开支能否降至最低的压力也越来越大。

温度监测是地下能源传输分配系统优化的关键因素。导体的温度取决于负载，但其余诸如土壤热阻力，电力线路的排布，相邻的电缆和其他来源扩散到导体周围的热量等因素也会对系统表现产生重要影响。

即使现今，要预测电缆沿线的温度分布是几乎不可能的，所以系统的最大载流量通常妥协于操作条件和风险最小化。

安装工业分布式温度测量系统（DTS）来测量电缆沿线的实时温度是传输分配系统监测的第一步。LIOS技术有限公司提供的集成动态电缆分级（DCR）或者也可称为实时热额定值（RTTR）解决方案不仅仅能够持续监测高压电缆沿线的实时温度，而且能帮助电网在安全的前提下达到最大能力。此外，它也使得电网运营商能在原定运作条件发生重大改变时预测传输系统的动向。

[测量原理]

光纤测温系统由激光二极管发出的连续波照射光纤内的玻璃芯。当光波沿着光纤玻璃芯下移时，会产生多种类型的辐射散射。如瑞利(Rayleigh)散射、布里渊(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等。其中拉曼散射是对温度最为敏感的一种。光纤中光传输的每一点都会产生拉曼散射，并且产生的拉曼散射光是均匀分布在整个空间角内的。

拉曼散射是由于光纤分子的热振动和光子相互作用发生能量交换而产生的，具体地说，如果一部分光能转换成为热振动，那么将发出一个比光源波长更长的光，称为斯托克斯光（Stokes光），如果一部分热振动转换成为光能，那么将发出一个比光源波长更短的光，称为反斯托克斯光（Anti-Stokes光）。其中Stokes光强度受温度的影响很小，可忽略不计，而Anti-Stokes光的强度随温度的变化而变化。Anti-Stokes光与Stokes光的强度之比提供了一个关于温度的函数关系式。光在光纤中传输时一部分拉曼散射光（背向拉曼散射光）沿光纤原路返回，被光纤探测单元接收。DTS通过测量背向拉曼散射光中Anti-Stokes光与Stokes光的强度比值的变化实现对外部温度变化的监测。在频域中，利用OFDR技术，根据光在光纤中的传输速率和入射光与后向拉曼散射光之间的强度差，可以对不同的温度点进行定位，这样就可以得到整根光纤沿线上的温度并精确定位。

其工作原理如下图所示：

[技术优势]

LIOS技术有限公司提供的监测系统能通过以下措施保证用户在事故前定位热点，动态分析电力负荷以及保证可靠的电力供应：

1）热点的精确定位

可以准确地定位发热点的位置，位置精确到1米以内。

2）每个区域都具有多重可自定义参数警报

可针对各个区域进行预报警和报警设置

3）光纤可同时监测不同电缆

光纤优于传统感温元件的测温效率，使得光纤可及时地感应电缆沟槽内的电缆热点。

4）趋势分析以及在线连接至精确分级系统

通过实时分析软件可及时地分析电力传输系统的效能

5）实时连续分布式测量

分布式光纤传感器是真正的分布式测量，可以连续的得到沿着探测光缆几十公里的测量信息，误报和漏报率大大降低。同时实现实时监测。

6）抗电磁干扰，在高电磁环境中可以正常的工作。

光纤本身是由石英材料组成的，完全的电绝缘；同时光纤传感器的信号是以光纤为载体的，本征安全，不受任何外界电磁环境的干扰。

7）本征防雷。

雷电经常破坏大量的电测传感器。光纤传感器由于完全的电绝缘，可以抵抗高电压和高电流的冲击。

8）测量距离远，适于远程监控。

光纤的两个突出优点就是传输数据量大和损耗小，在无需中继的情况下，可以实现几十公里的远程监测。

9）灵敏度高，测量精度高。

理论上上大多数光纤传感器的灵敏度和测量精度都优于一般的传感器，实际已成熟的产品也证明了这一点。

10）寿命长，成本低，系统简单。

光纤的材料一般皆为石英玻璃，其具有不腐蚀、耐火、耐水及寿命长的特性，通常可以服役30年。综合考虑传感器的自身成本以及以后的维护费用，使用光纤传感器可以大大降低整个工程的最终经营成本。

[产品介绍]

1．EN,SURE主机——分布式光纤温度测量系统

特点：

●整条光纤既传输信号又感应被测量

●测试距离：8km

●空间分辨率高： 1m

●温度分辨率优于1 o C

●通道数：8

●单通道测量时间≤20s

●主机工作环境温度： -10 to +60 °C

●激光器使用寿命≥25年

●光转换开关使用寿命≥25年

●友好的中文用户界面

●特殊设计的传感光缆

●多种温度报警方式

●嵌入的网络接口和调制解调器

●设备产地：德国

DTS系列分布式光纤测温系统代表着目前国际上的最高水平，无论在温度分辨率、空间分辨率、测量距离，还是测量时间上都高于其他公司的产品，下面几点是出示了LIOS的领先水平：

●高度可靠的工业设计

关键部件通过国际电信工业的认证（根据Telecordia GR - 468标准测试，使用寿命> 25年）

●基于具有专利的拉曼OFDR技术的信号处理技术（光频域反射技术）

OFDR技术采用由激光二极管发出的连续波和光学后向散射信号

的窄带检测，以此取得了比常规脉冲技术（OTDR）更高的信噪比。

●沿整个传感电缆长度的精准热点定位检测

即使在最遥远的距离，恒定不变的OFDR空间分辨率

OFDR技术可在长距离的探测范围内保证恒定的空间分辨率。据此在温度的探测方面，无论距离远近，都能够在早期阶段提供准确的温度信息，如非典型温度信号或异常温度信号。而其他探测技术（如激光脉冲技术，OTDR），在远距离温度探测时，色散效应非常明显，空间分辨率因此变宽大。换句话说，脉冲式探测使得系统对热点温度的灵敏度随距离渐远而降低。

●灵活和直接连接到管理系统

如SCADA（通过DNP3，IEC60870 - 5或IEC61850标准）和以IEC，AEIC和IEEE标准为基础的实时热能RTTR）软件计算引擎。