光纤感温火灾探测系统方案(电厂)概要

电厂火灾监测系统技术建议书线型光纤感温火灾探测系统

深圳市迅捷光通科技有限公司

2011年7月

目录

一、引言 (3)

二、光纤测温工作原理 (3)

三、线型光纤感温火灾探测系统方案 (5)

1.系统概述 (5)

2.系统组成 (5)

2.1感温光缆 (5)

2.2测温主机 (6)

2.3上位机监控软件 (8)

2.4火灾报警和报警控制器 (9)

2.5远程通信模块 (9)

3.系统特点 (9)

四、系统方案设计 (10)

五、施工方案 (12)

1.感温光缆的安装 (12)

2.测温主机的安装 (12)

3.上位机的安装 (12)

六、售后服务及技术支持 (13)

1.电话支持服务 (13)

2.现场支持服务 (13)

3.设备维修及投诉 (14)

3.1设备维修服务 (14)

3.2设备更换服务 (14)

3.3 区域经理服务 (14)

3.4投诉受理服务 (14)

七、技术规范和资质认证证书 (15)

一、引言

随着社会经济的不断发展，电力供应对社会各行业的价值日益重要，是社会发展的关键命脉之一，电力供应及其可靠运行已经成为各国的重要国家战略。电力系统包括发电、输电和变电三大重要环节，发电厂是整个电力系统的源头，保障发电厂的安全运行直接关系到电力供应的稳定。

煤矿、发电厂及其它大型厂矿内部大量的动力电缆和控制电缆分布在电缆沟、电缆桥架、电缆夹层内，输煤皮带的温度监控。各种电缆尤其是高压动力电缆，其负载过大、电缆接头老化等原因会导致温度升高，温度过高容易引起火灾，导致发电厂的发电业务中断。集中敷设的电缆起火影响范围将更广、修复时间更长、造成的损失更大。各单位迫切需要一种在线测温技术，实时自动采集电缆表面温度，在温度过高之前及时、准确的监测温度变化并发出预警，使管理者有充分的时间采取相应的措施，避免火灾发生。

为此，迅捷光通科技有限公司适时地开发出线型光纤感温火灾探测系统，实时对电缆进行温度监测，并进行预警和报警。该系统采用了全光纤传感无源测温方式，消除了监测系统自身的安全隐患，极大提高了监测系统对电力温度监测的可用性。该光纤测温系统被很多煤矿、电厂、大型厂矿和供电公司使用，大大降低了火灾事故的发生，真正地做到防患于未然，符合电力行业“安全第一，预防为主”的安全思想。

二、光纤测温工作原理

线型光纤感温火灾探测系统基于分布式光纤传感技术，利用光纤中散射光（拉曼）信号强度对温度的敏感特性，实现对温度变化的精确测量。

图1 光纤散射光谱图

分布式光纤温度传感是将整条传输光纤作为传感器，光纤（光缆）上的每一点都兼具“传”和“感”的功能。在分布式光纤温度传感系统中，一束较强的脉冲激光信号在光纤（光缆）中传输时，光纤中的每一点都会对激光信号产生极其微弱的背向散射，根据散射光信的波长可将其分为瑞利（Rayleigh）散射、拉曼（Raman）散射和布里渊（Brillouin）散射，如图1所示。其中拉曼散射信号的强度与该点所处位置的温度相关性最大，通过检测每一点散射光信号的光强，获得该点的温度信息，进而得到整条光纤（光缆）上的温度分布。

在拉曼散射光中，波长较短的称为反斯托克斯光，波长较长的成为斯托克斯光，它们在频谱图上的分布大致是对称的。反斯托克斯光的温度敏感性要比斯托克斯光强得多，通常将反斯托克斯光用作信号光，作为温度计算的主要依据，斯托克斯光作为参考光信号，用来消除应力、应变引起的光纤损耗等因素的影响。只要得到反斯托克斯光与斯托克斯光的光强比值，即可得到对应的温度值。同时通过检测脉冲信号返回光电探测器的时间，即可获得温度测点在光缆中的位置信息。

整个分布式光纤传感系统如图2所示。激光器发出激光脉冲，经耦合器到达连续光纤的各位置，在各位置会形成散射，通过光谱分离技术获得光纤各点的斯托克斯光和反斯托克斯光散射光谱。散射光谱经过光电转换单元转换成电信号并放大，再由采集单元进行降噪处理。散射光对应的电信号经过CPU处理单元进行计算，获得光纤各处的温度值和位置信息，并输出到监控主机显示和报警。

图2 分布式光纤传感系统示意图

三、线型光纤感温火灾探测系统方案

1.系统概述

迅捷光通科技有限公司基于分布式光纤传感技术研制开发的新型火灾探测系统，通过实时检测感温光缆中背向散射光信号强度随温度的变化情况，实现对电缆温度的连续在线监测和火灾报警。该系统主要由感温光缆、测温主机、工控机、上位机监控软件、火灾报警控制器、远程通信模块等组成，如图3所示。沿电力电缆部署感温光缆，光缆覆盖距离2KM、4KM、8km，测温主机为2通道、4通道、8通道。测温主机的输出信号送到上位机进行集中显示和报警输出，并可以送到火灾报警控制器进行告警和消防联动。如果要在远端集中监控所有测温主机，每个测温主机侧要增加远程通信模块，方便远程进行集中监控。

图3 发电厂电缆火灾监控组网示意图

2.系统组成

系统各部分详细说明如下：

2.1感温光缆

感温光缆内芯采用62.5/125µm多模光纤，内心外包有Kevlar套管，套管外采用铠装保护（不锈钢软管和不锈钢编制丝），外套采用阻燃的低卤PVC材料，如图4所示。整个感温光缆结构保证了感温光缆具有较快的温度响应速度、较强的抗拉、抗压能力和耐高温、阻燃能力。感温光缆通常安装在电力电缆表面，沿电缆铺设。采用扎带固定在电缆上，如需增大探测面积可沿电力电缆方向S型铺设。

图4 感温光缆结构示意图

2.2测温主机

迅捷光通科技有限公司本项目推荐使用的测温主机是FET系列，该主机由激光器、光开关、WDM模块（耦合器和光谱分离单元）、光电转换单元、CPU处理单元几部分构成。信号的处理过程为：激光器—> WDM模块—>光开关—>光电转换单元—>CPU处理单元。最终CPU系统进行大量计算处理，得到当前光纤通道中每一点的温度值；如果测量温度值大于预设的报警温度，则通过RS485接口发送信号到报警控制器触发报警；主机同时还能响应来自控制中心监控软件的网络命令请求，将实测温度通过网络发送到监控中心。

由于激光器和光电探测单元会受温度影响而发生光学特性漂移，因此传统光纤传感系统大多采用恒温箱结构为光学系统提供恒温环境。但是恒温箱结构容易出现故障，影响系统正常运行。迅捷公司采用创新的自带恒温电路系统，大大提高了光学系统的可靠性和设备的使用寿命。

对于多通道光纤测温主机，需要通过光开关频繁切换，在多个检测通道进行轮询检测。这就对光开关的切换寿命提出了较高要求，迅捷公司采用业界最先进的微机电（MEMS）光开关，其切换次数可达到109次，是传统机械式光开关切换次数的100倍，大大提高了设备的使用寿命。

在采集处理单元，采用了独创的插值采样技术，使得系统对测温点的位置定位可以精确到0.5米，大大超出了业界的定位精度（1-3米）。

FET序列测温主机安装在发电厂中控室的19英寸机架上，采用220V交流供电。FET8608L 测温主机的正视图如图5所示：

图5 FET8608L测温主机正视图