【優(yōu)質(zhì)】光纖測溫系統(tǒng)技術(shù)方案

1、EN.SURE分布式光纖溫度系統(tǒng)方案保證當(dāng)今世界電力的可靠供給預(yù)防電力中斷的預(yù)防舉措隨著對(duì)電力的需求不斷增加,對(duì)于電力公司和電網(wǎng)的挑戰(zhàn)也越來越大.電力供給行業(yè)繼續(xù)迅速自由化開展,致使了國內(nèi)和國際網(wǎng)絡(luò)的重組.過去幾年中發(fā)生的事件,包括主要區(qū)域大規(guī)模的停電和短路,以及替代能源不斷被應(yīng)用于現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)中,說明了現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)需要作出改善.同時(shí),對(duì)開支能否降至最低的壓力也越來越大.溫度監(jiān)測是地下能源傳輸分配系統(tǒng)優(yōu)化的關(guān)鍵因素.導(dǎo)體的溫度取決于負(fù)載,但其余諸如土壤熱阻力,電力線路的排布,相鄰的電纜和其他來源擴(kuò)散到導(dǎo)體周圍的熱量等因素也會(huì)對(duì)系統(tǒng)表現(xiàn)產(chǎn)生重要影響.即使現(xiàn)今,要預(yù)測電纜沿線的溫度分布是幾乎不可能的,

2、所以系統(tǒng)的最大載流量通常妥協(xié)于操作條件和風(fēng)險(xiǎn)最小化.安裝工業(yè)分布式溫度測量系統(tǒng)DTS來測量電纜沿線的實(shí)時(shí)溫度是傳輸分配系統(tǒng)監(jiān)測的第一步.LIOS技術(shù)提供的集成動(dòng)態(tài)電纜分級(jí)DCR或者也可稱為實(shí)時(shí)熱額定值RTTR解決方案不僅僅能夠持續(xù)監(jiān)測高壓電纜沿線的實(shí)時(shí)溫度,而且能幫助電網(wǎng)在平安的前提下到達(dá)最大水平.此外,它也使得電網(wǎng)運(yùn)營商能在原定運(yùn)作條件發(fā)生重大改變時(shí)預(yù)測傳輸系統(tǒng)的動(dòng)向.測量原理光纖測溫系統(tǒng)由激光二極管發(fā)出的連續(xù)波照射光纖內(nèi)的玻璃芯.當(dāng)光波沿著光纖玻璃芯下移時(shí),會(huì)產(chǎn)生多種類型的輻射散射.如瑞利(Rayleigh)散射、布里淵(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等.其中拉曼散射是對(duì)

3、溫度最為敏感的一種.光纖中光傳輸?shù)拿恳稽c(diǎn)都會(huì)產(chǎn)生拉曼散射,并且產(chǎn)生的拉曼散射光是均勻分布在整個(gè)空間角內(nèi)的.拉曼散射是由于光纖分子的熱振動(dòng)和光子相互作用發(fā)生能量交換而產(chǎn)生的,具體地說,如果一局部光能轉(zhuǎn)換成為熱振動(dòng),那么將發(fā)出一個(gè)比光源波長更長的光,稱為斯托克斯光(Stokes光),如果一局部熱振動(dòng)轉(zhuǎn)換成為光能,那么將發(fā)出一個(gè)比光源波長更短的光,稱為反斯托克斯光(Anti-Stokes光).其中Stokes光強(qiáng)度受溫度的影響很小,可忽略不計(jì),而Anti-Stokes光的強(qiáng)度隨溫度的變化而變化.Anti-Stokes光與Stokes光的強(qiáng)度之比提供了一個(gè)關(guān)于溫度的函數(shù)關(guān)系式.光在光纖中傳輸時(shí)一局部拉

4、曼散射光(背向拉曼散射光)沿光纖原路返回,被光纖探測單元接收.DTS通過測量背向拉曼散射光中Anti-Stokes光與Stokes光的強(qiáng)度比值的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)外部溫度變化的監(jiān)測.在頻域中,利用OFDR技術(shù),根據(jù)光在光纖中的傳輸速率和入射光與后向拉曼散射光之間的強(qiáng)度差,可以對(duì)不同的溫度點(diǎn)進(jìn)行定位,這樣就可以得到整根光纖沿線上的溫度并精確定位.其工作原理如下列圖所示：Flbaraptlcumbl電Principl*gth*liehtiiieAsnreni-entCakulatiedtemperatureprofile>:£AmT附演匕ErtidiAnti-Theofthefiberin

5、cre-a&ethflticeh'ibrbon.vhi-clilesdst6密inb配上女1aA|nmTtkf誡*箏andafitt-Sit9kcs高EtunqisgalledRananring：Wlhilethft穌nHMth«StokedKSttefinEisfrnly41就出丫inIucnCfdlbi,sturebin我nsriykh«anfej-Stoketiftcreate£*.ilihinertl4csltempershjrecf：a-e£udedearl-,.Tlxtemrpcrniure(-»thushedct-

6、ftcmincdbycom<Mrinsth<gq"即才受StolegtKldetermined技術(shù)優(yōu)勢LIOS技術(shù)提供的監(jiān)測系統(tǒng)能通過以下舉措保證用戶在事故前定位熱點(diǎn),動(dòng)態(tài)分析電力負(fù)荷以及保證可靠的電力供給：1)熱點(diǎn)的精確定位可以準(zhǔn)確地定位發(fā)熱點(diǎn)的位置,位置精確到i米以內(nèi).2每個(gè)區(qū)域都具有多重可自定義參數(shù)警報(bào)可針對(duì)各個(gè)區(qū)域進(jìn)行預(yù)報(bào)警和報(bào)警設(shè)置3光纖可同時(shí)監(jiān)測不同電纜光纖優(yōu)于傳統(tǒng)感溫元件的測溫效率,使得光纖可及時(shí)地感應(yīng)電纜溝槽內(nèi)的電纜熱點(diǎn).4趨勢分析以及在線連接至精確分級(jí)系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)分析軟件可及時(shí)地分析電力傳輸系統(tǒng)的效能5實(shí)時(shí)連續(xù)分布式測量分布式光纖傳感器是真正的分布式測量

7、,可以連續(xù)的得到沿著探測光纜幾十公里的測量信息,誤報(bào)和漏報(bào)率大大降低.同時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測.6抗電磁干擾,在高電磁環(huán)境中可以正常的工作.光纖本身是由石英材料組成的,完全的電絕緣；同時(shí)光纖傳感器的信號(hào)是以光纖為載體的,本征平安,不受任何外界電磁環(huán)境的干擾.7本征防雷.雷電經(jīng)常破壞大量的電測傳感器.光纖傳感器由于完全的電絕緣,可以反抗高電壓和高電流的沖擊.8測量距離遠(yuǎn),適于遠(yuǎn)程監(jiān)控.光纖的兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)就是傳輸數(shù)據(jù)量大和損耗小,在無需中繼的情況下,可以實(shí)現(xiàn)幾十公里的遠(yuǎn)程監(jiān)測.9靈敏度高,測量精度高.理論上上大多數(shù)光纖傳感器的靈敏度和測量精度都優(yōu)于一般的傳感器,實(shí)際已成熟的產(chǎn)品也證實(shí)了這一點(diǎn).10壽命長,

8、本錢低,系統(tǒng)簡單.光纖的材料一般皆為石英玻璃,其具有不腐蝕、耐火、耐水及壽命長的特性,通?？梢苑?0年.綜合考慮傳感器的自身本錢以及以后的維護(hù)費(fèi)用,使用光纖傳感器可以大大降低整個(gè)工程的最終經(jīng)營本錢.產(chǎn)品介紹1.EN,SURE主機(jī)一一分布式光纖溫度測量系統(tǒng)特點(diǎn)：整條光纖既傳輸信號(hào)又感應(yīng)被測量測試距離:8km空間分辨率高：1m溫度分辨率優(yōu)于10c通道數(shù)：8單通道測量時(shí)間20s主機(jī)工作環(huán)境溫度：-10to+60C激光器使用壽命?25年光轉(zhuǎn)換開關(guān)使用壽命?25年友好的中文用戶界面特殊設(shè)計(jì)的傳感光纜多種溫度報(bào)警方式嵌入的網(wǎng)絡(luò)接口和調(diào)制解調(diào)器設(shè)備產(chǎn)地：德國EN.SUREDTS型號(hào)-分布式溫度監(jiān)測EN.S

9、URE20,EN.SURE40,EN.SURE60,EN.SURE80每通道測量范圍2km,4km,6km,8km|EN.SURE100,EN.SURE120,EN.SURE140每通道測量范圍10km,12km,14kmEN.SURE160,EN.SURE180,EN.SURE200每通道測量范圍16km,18km,20km可選通道數(shù)1,2,3,4,6,8,9,12,16空間分辨率1m通訊/SCADA協(xié)議可編程的輸入接口4路可增至40路可編程的輸出接口|10路可增至106路模擬輸出口420mA可選,外置通訊接口EthernetTCP/IP(2x),RS232,USB通訊協(xié)議MODBUS,DN

10、P3,IEC60870,IEC61850外置傳感器數(shù)據(jù)輸入接口Pt100(2x),Current0-20mA(2x),Voltage0-10V(2x)(可選)機(jī)械數(shù)據(jù)主機(jī)尺寸19寸機(jī)柜中占三個(gè)高度單位尺寸數(shù)據(jù)高x長x寬13.5x44.9x29cm13kg電子數(shù)據(jù)工作電壓DC主機(jī)DC12至48V主電壓AC主機(jī)AC100至240V額定功率DC主機(jī)j小于25W(最大45W/60°C)光纖數(shù)據(jù)光紂類型50/125gm多模光紂光纖接頭E2000/APC激光等級(jí)1M(EN60825-1:2007)工作環(huán)境條件儲(chǔ)藏溫度-35至+75°C工作溫度J-10至+60°C濕度非冷凝條件

11、下<95%rel.防護(hù)等級(jí)IEC60529IP51測試報(bào)告TuVRheinlandAG(Germany)-德國杜夫萊茵集團(tuán)VdSSchadenverhutungGmbH(Germany)電子產(chǎn)品平安IEC/UL61010-1,IEC61140EMCEN61326-1,EN61000-6-2,3,-4-2,3,4,5,6,8,11-3-2,3,EN50130-4,EN55011,FCC47CFRCh.1Part15,環(huán)境測試IEC60068-2-6,14,27,30,64,電子電氣設(shè)備中限制使用有害物質(zhì)指令2002/95/EC,廢舊電子電氣設(shè)備指令2002/96/EC,低電壓指令2006/

12、95/EC無論在溫度分辨率、空間分辨率、LIOS的領(lǐng)先水平：TelecordiaGR-468標(biāo)準(zhǔn)DTS系列分布式光纖測溫系統(tǒng)代表著目前國際上的最高水平,測量距離,還是測量時(shí)間上都高于其他公司的產(chǎn)品,下面幾點(diǎn)是出示了高度可靠的工業(yè)設(shè)計(jì)關(guān)鍵部件通過國際電信工業(yè)的認(rèn)證根據(jù)測試,使用壽命25年基于具有專利的拉曼OFDR技術(shù)的信號(hào)處理技術(shù)光頻域反射技術(shù)OFDR技術(shù)采用由激光二極管發(fā)出的連續(xù)波和光學(xué)后向散射信號(hào)的窄帶檢測,以此取得了比常規(guī)脈沖技術(shù)OTDR更高的信噪比.沿整個(gè)傳感電纜長度的精準(zhǔn)熱點(diǎn)定位檢測即使在最遙遠(yuǎn)的距離,恒定不變的OFDR空間分辨率OFDR技術(shù)可在長距離的探測范圍內(nèi)保證恒定的空間分辨率.

13、據(jù)此在溫度的探測方面,無論距離遠(yuǎn)近,都能夠在早期階段提供準(zhǔn)確的溫度信息,如非典型溫度信號(hào)或異常溫度信號(hào).而其他探測技術(shù)如激光脈沖技術(shù),OTDR,在遠(yuǎn)距離溫度探測時(shí),色散效應(yīng)非常明顯,空間分辨率因此變寬大.換句話說,脈沖式探測使得系統(tǒng)對(duì)熱點(diǎn)溫度的靈敏度隨距離漸遠(yuǎn)而降低.靈活和直接連接到治理系統(tǒng)如SCADA通過DNP3,IEC60870-5或IEC61850標(biāo)準(zhǔn)和以IEC,AEIC和IEEE標(biāo)準(zhǔn)為根底的實(shí)時(shí)熱能RTTR軟件計(jì)算引擎.多達(dá)16個(gè)內(nèi)部光纖通道1臺(tái)DTS單位可以覆蓋最復(fù)雜的電源線電路溫度分辨率優(yōu)于1°C根據(jù)DINEN60825-1:2007,激光產(chǎn)品類1M免維護(hù)和簡易的戶外安裝

14、-可在較高的環(huán)境溫度下運(yùn)行工作和無風(fēng)扇DTS限制單元設(shè)計(jì)國際認(rèn)證和證書-形式測試和認(rèn)證市場對(duì)產(chǎn)品的平安要求越來越高,LIOS的產(chǎn)品獲得了各個(gè)獨(dú)立國際機(jī)構(gòu)的認(rèn)可,嚴(yán)格遵循國際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).例如TuVRheinland,VdS,EXAM,FM,ISO9001,ISO14001.全球超過2500個(gè)永久的成功應(yīng)用LIOS技術(shù)是分布式光纖感溫產(chǎn)品行業(yè)領(lǐng)先的制造商.可為客戶提供工廠測試報(bào)告和現(xiàn)場測試報(bào)告2.探測光纜o外護(hù)套芳綸紗0填充凝膠的松管？2,0mmLIOS探測光纜是一個(gè)內(nèi)部50/125am的多模光纖,外部為低煙無鹵,阻燃型熱塑材料.此種光纜更加柔軟,便于安裝.同時(shí)也具有很好的熱傳導(dǎo)特性和抗腐蝕特性.此

15、外該光纜不帶有任何金屬結(jié)構(gòu),完全絕緣,非常適合高壓電纜的溫度監(jiān)測.帶涂層的紅色和綠色光纖SensorCableMetalFreeFRNC,4.0mmPartnumber:2BU3xkxd,pgndig史fib2setupLoosetubewiihito4fibres,aramidyamsandoutersheath：OuterisheathAramid*rn&Lo«elubeRedandgreenfibrewithprimarycoating光纜類型纖芯數(shù)14光纜重量17Kg/km光纜直徑4.0mm最小彎曲半徑無拉力負(fù)載60mm有拉力負(fù)載80mm最大允許拉力長期400N短期8

16、00N最大碾壓阻力900N/cm沖擊阻力3次沖擊,每次1.5Nm溫度范圍運(yùn)行/存儲(chǔ)溫度-25+70安裝溫度-5+50短期溫度-50+150最多一小時(shí)3.系統(tǒng)的介紹德國LIOS的EN.SURE限制器具有廣泛的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展功能.可以通過本機(jī)的接點(diǎn)信號(hào)與本地報(bào)警模塊連接,通過RS232接口與本地電腦連接.也可通過網(wǎng)絡(luò),與遠(yuǎn)程限制中央聯(lián)絡(luò)顯示.特性：通訊水平信息交換十路輸出最大可擴(kuò)展至106路輸出四路輸入最大可擴(kuò)展至40路輸入通訊接口USB以太網(wǎng)TCP/IPRS232可選通道數(shù)目：1,2,3,4,6,8,9,12,16可選空間分辨率：1m主機(jī)工作環(huán)境溫度：-10to+60C0SwitchBoardAlar

17、mRelaysLocalPCCL-iumTCP/IPLIOSDTSSystemEndUserApplication$CADA,DCS.HMIModbusIEC60870DMP3PC-Client4. DTS系列廣品的標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)DTS系列產(chǎn)品著眼于電子平安和激光平安,具有非常嚴(yán)格的平安指標(biāo).已經(jīng)通過了一系列第三方測試,并滿足了以下多個(gè)標(biāo)準(zhǔn).5. DTS系統(tǒng)治理軟件DTS系統(tǒng)治理軟件是一套功能強(qiáng)大、界面友好的光纖測溫工具軟件,操作十分簡單.1DTS主限制界面數(shù)據(jù)記錄信息區(qū)域顯示了有關(guān)分布式溫度測量內(nèi)容的數(shù)據(jù)信息.調(diào)整空間分辨率可以查看某區(qū)域的詳細(xì)溫度信息.用戶可以設(shè)置多個(gè)重點(diǎn)監(jiān)測的區(qū)域點(diǎn)或

18、段,如電纜接頭,進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測.2光學(xué)參數(shù)顯示0246510121416FrequencyxiOb可以同時(shí)連續(xù)的顯示沿光纖的拉曼散射斯托克斯和反斯托克斯光強(qiáng)分布,分布式的溫度信息正是通過這兩個(gè)量的比值得到的.3數(shù)據(jù)記錄信息區(qū)域數(shù)據(jù)記錄信息區(qū)域包含了被存在硬盤中有關(guān)分布式溫度測量數(shù)據(jù)的信息4遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問本地的DTS可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程的限制5設(shè)定感興趣的區(qū)域,來判斷這些位置的情況.這里用戶可以設(shè)置多個(gè)感興趣的點(diǎn)和段熱點(diǎn)、皮帶長廊的特殊地段6數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和備份DTS的主機(jī)可以存儲(chǔ)所有的溫度信息,這樣當(dāng)DTS和限制器通信失敗時(shí),可以調(diào)出主機(jī)中的原始數(shù)據(jù).7多種報(bào)警方式LIOS的報(bào)警軟件專門用于DTS主機(jī),用戶

19、可以根據(jù)自己的要求設(shè)置報(bào)警方式預(yù)報(bào)警和報(bào)警模式和報(bào)警區(qū)域.idChaa-pn0J|,I*1H.im中im2«-tjFpi立>/f-俳1|.通道編輯icrtow匚LFJQ口1FUl_E11WMM3Mr>jw»口皿.1總wnniw»I3jtI.4wvwnjw»CEJ|席皿虹加4卜iigJf2fn?DJH41AH7/11fSB?3-blAHTnan?bjb*i曲i打小口"口耳丁阿rmetirur小Tninm.hnrtmmIEEI,Ki陽EIE間FF11基的聲HJIRqHwiHMN4Mif-iih'Hnifixm1J11r-irti

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22、L-II'L"YwLhnriiauxI,詢aw-iwHip.Ti,lf匚斗如日京武£-但,lmi.的£!個(gè)的c'-Mf時(shí)'為c-ii1c-1aJiTei,.-,jlrrc,vi4Dww»iI'rMYrHM«*-3ndfat*OAi-M1a!crctI：F、1田V12a!Apir+C>2MIEfl!>r*I-rnCE|-*J|A-Hr-rI'M.M2VIIIHa-wiITnnf¥川AaAnm|v*riii7-M.?A3K該報(bào)警軟件完全的對(duì)應(yīng)DTS,由于DTS主機(jī)最大可擴(kuò)展到16個(gè)通道,

23、可以對(duì)每個(gè)通道的不同區(qū)域設(shè)置報(bào)警.報(bào)警方式設(shè)置這里用戶可以對(duì)感興趣的地方設(shè)置報(bào)警,既可以對(duì)一個(gè)單點(diǎn),也可以對(duì)一段長度.如果溫度超過設(shè)置的報(bào)警溫度,一個(gè)報(bào)警信號(hào)就被發(fā)出.用戶也可以編輯報(bào)警時(shí)的行動(dòng).報(bào)警方式可以是：定溫報(bào)警,設(shè)定最大溫度/最低溫度報(bào)警差溫報(bào)警,設(shè)定溫度的變化報(bào)警溫度范圍報(bào)警,設(shè)定溫度/溫度變化的上下限LIOS門TECHNOLOGYD電力電纜監(jiān)測與前次溫度比擬報(bào)警,設(shè)置與上一次溫度的相對(duì)變化報(bào)警超出環(huán)境溫度報(bào)警,設(shè)置一段區(qū)域的任意點(diǎn)超過平均溫度報(bào)警光纖破壞報(bào)警.設(shè)置報(bào)警區(qū)域用戶根據(jù)光纜的距離與實(shí)際情況的對(duì)應(yīng)關(guān)系,對(duì)不同的光纖段和點(diǎn)都可以設(shè)置報(bào)警.可以根據(jù)實(shí)際電纜沿線的情況,分別設(shè)置

24、報(bào)警方式.軟件功能用戶治理參數(shù)設(shè)置報(bào)警治理遠(yuǎn)程訪問聯(lián)網(wǎng)功能具體應(yīng)用1 .電纜狀態(tài)監(jiān)測通過整個(gè)電力電纜網(wǎng)的溫度信息,判斷其工作狀態(tài),當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時(shí),及時(shí)地處理.2 .探測和識(shí)別電力電纜的熱點(diǎn)DTS可以探測到由于負(fù)荷變化和環(huán)境變化引起的溫度變化,同時(shí)能夠精確的定位1m.并可以設(shè)置報(bào)警溫度,連接到SCADA系統(tǒng).3 .電力設(shè)備的保護(hù)DTS可以實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測,同時(shí)對(duì)各個(gè)點(diǎn)的溫度信息可以設(shè)置預(yù)警,減小突發(fā)事件的發(fā)生.4 .優(yōu)化輸配電的資本根據(jù)溫度可以確定電纜的負(fù)荷變化,合理的配置負(fù)荷,同時(shí)合理的擴(kuò)大現(xiàn)有電纜的容量,增減電纜的工作壽命.5 .變電站和開關(guān)柜的監(jiān)測可以沿變電站關(guān)鍵位置鋪設(shè)電纜,通過溫度數(shù)據(jù)計(jì)算

25、變壓器的負(fù)荷指數(shù).6 .電纜隧道火災(zāi)監(jiān)測沿著電纜隧道頂部配置探測光纜,同時(shí)DTS可以通過繼電器模塊與火災(zāi)限制器相連,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng).DTS主機(jī)放置在隧道限制室中監(jiān)測,可以通過各種接口和外界通信：EthernetTCP/IP接口+56KModem*RS232/485 SCADA、繼電器模塊繼電器數(shù)量可以根據(jù)用戶定制報(bào)警形式如下： Email 短信息 Relay/Modbus 網(wǎng)絡(luò)、電纜溫度監(jiān)測和動(dòng)態(tài)載流量監(jiān)測下列圖表示了光纖測溫系統(tǒng)在電力電纜監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用的系統(tǒng)圖限制中央電纜外表安裝2730mLIOS溫度探測光纖EN.SUREDTSNetworkPIUCModbusSCADA限制中央/T273咪M2730米JT電纜外表及環(huán)境溫度電纜載流量分布式光纖溫度測量主機(jī)動(dòng)態(tài)載流量分析系統(tǒng)SCADA系