【優(yōu)質】光纖測溫系統(tǒng)技術方案

1、EN.SURE分布式光纖溫度系統(tǒng)方案保證當今世界電力的可靠供給預防電力中斷的預防舉措隨著對電力的需求不斷增加,對于電力公司和電網的挑戰(zhàn)也越來越大.電力供給行業(yè)繼續(xù)迅速自由化開展,致使了國內和國際網絡的重組.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用于現(xiàn)存的網絡中,說明了現(xiàn)在的結構需要作出改善.同時,對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)化的關鍵因素.導體的溫度取決于負載,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散到導體周圍的熱量等因素也會對系統(tǒng)表現(xiàn)產生重要影響.即使現(xiàn)今,要預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)于操作條件和風險最小化.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時溫度是傳輸分配系統(tǒng)監(jiān)測的第一步.LIOS技術提供的集成動態(tài)電纜分級DCR或者也可稱為實時熱額定值RTTR解決方案不僅僅能夠持續(xù)監(jiān)測高壓電纜沿線的實時溫度,而且能幫助電網在平安的前提下到達最大水平.此外,它也使得電網運營商能在原定運作條件發(fā)生重大改變時預測傳輸系統(tǒng)的動向.測量原理光纖測溫系統(tǒng)由激光二極管發(fā)出的連續(xù)波照射光纖內的玻璃芯.當光波沿著光纖玻璃芯下移時,會產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

3、溫度最為敏感的一種.光纖中光傳輸?shù)拿恳稽c都會產生拉曼散射,并且產生的拉曼散射光是均勻分布在整個空間角內的.拉曼散射是由于光纖分子的熱振動和光子相互作用發(fā)生能量交換而產生的,具體地說,如果一局部光能轉換成為熱振動,那么將發(fā)出一個比光源波長更長的光,稱為斯托克斯光(Stokes光),如果一局部熱振動轉換成為光能,那么將發(fā)出一個比光源波長更短的光,稱為反斯托克斯光(Anti-Stokes光).其中Stokes光強度受溫度的影響很小,可忽略不計,而Anti-Stokes光的強度隨溫度的變化而變化.Anti-Stokes光與Stokes光的強度之比提供了一個關于溫度的函數(shù)關系式.光在光纖中傳輸時一局部拉

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光的強度比值的變化實現(xiàn)對外部溫度變化的監(jiān)測.在頻域中,利用OFDR技術,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度差,可以對不同的溫度點進行定位,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技術優(yōu)勢LIOS技術提供的監(jiān)測系統(tǒng)能通過以下舉措保證用戶在事故前定位熱點,動態(tài)分析電力負荷以及保證可靠的電力供給：1)熱點的精確定位可以準確地定位發(fā)熱點的位置,位置精確到i米以內.2每個區(qū)域都具有多重可自定義參數(shù)警報可針對各個區(qū)域進行預報警和報警設置3光纖可同時監(jiān)測不同電纜光纖優(yōu)于傳統(tǒng)感溫元件的測溫效率,使得光纖可及時地感應電纜溝槽內的電纜熱點.4趨勢分析以及在線連接至精確分級系統(tǒng)通過實時分析軟件可及時地分析電力傳輸系統(tǒng)的效能5實時連續(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,誤報和漏報率大大降低.同時實現(xiàn)實時監(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；同時光纖傳感器的信號是以光纖為載體的,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,適于遠程監(jiān)控.光纖的兩個突出優(yōu)點就是傳輸數(shù)據(jù)量大和損耗小,在無需中繼的情況下,可以實現(xiàn)幾十公里的遠程監(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,實際已成熟的產品也證實了這一點.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費用,使用光纖傳感器可以大大降低整個工程的最終經營本錢.產品介紹1.EN,SURE主機一一分布式光纖溫度測量系統(tǒng)特點：整條光纖既傳輸信號又感應被測量測試距離:8km空間分辨率高：1m溫度分辨率優(yōu)于10c通道數(shù)：8單通道測量時間20s主機工作環(huán)境溫度：-10to+60C激光器使用壽命?25年光轉換開關使用壽命?25年友好的中文用戶界面特殊設計的傳感光纜多種溫度報警方式嵌入的網絡接口和調制解調器設備產地：德國EN.SUREDTS型號-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)機械數(shù)據(jù)主機尺寸19寸機柜中占三個高度單位尺寸數(shù)據(jù)高x長x寬13.5x44.9x29cm13kg電子數(shù)據(jù)工作電壓DC主機DC12至48V主電壓AC主機AC100至240V額定功率DC主機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1M(EN60825-1:2007)工作環(huán)境條件儲藏溫度-35至+75°C工作溫度J-10至+60°C濕度非冷凝條件

11、下<95%rel.防護等級IEC60529IP51測試報告TuVRheinlandAG(Germany)-德國杜夫萊茵集團VdSSchadenverhutungGmbH(Germany)電子產品平安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,電子電氣設備中限制使用有害物質指令2002/95/EC,廢舊電子電氣設備指令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的領先水平：TelecordiaGR-468標準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,還是測量時間上都高于其他公司的產品,下面幾點是出示了高度可靠的工業(yè)設計關鍵部件通過國際電信工業(yè)的認證根據(jù)測試,使用壽命25年基于具有專利的拉曼OFDR技術的信號處理技術光頻域反射技術OFDR技術采用由激光二極管發(fā)出的連續(xù)波和光學后向散射信號的窄帶檢測,以此取得了比常規(guī)脈沖技術OTDR更高的信噪比.沿整個傳感電纜長度的精準熱點定位檢測即使在最遙遠的距離,恒定不變的OFDR空間分辨率OFDR技術可在長距離的探測范圍內保證恒定的空間分辨率.

13、據(jù)此在溫度的探測方面,無論距離遠近,都能夠在早期階段提供準確的溫度信息,如非典型溫度信號或異常溫度信號.而其他探測技術如激光脈沖技術,OTDR,在遠距離溫度探測時,色散效應非常明顯,空間分辨率因此變寬大.換句話說,脈沖式探測使得系統(tǒng)對熱點溫度的靈敏度隨距離漸遠而降低.靈活和直接連接到治理系統(tǒng)如SCADA通過DNP3,IEC60870-5或IEC61850標準和以IEC,AEIC和IEEE標準為根底的實時熱能RTTR軟件計算引擎.多達16個內部光纖通道1臺DTS單位可以覆蓋最復雜的電源線電路溫度分辨率優(yōu)于1°C根據(jù)DINEN60825-1:2007,激光產品類1M免維護和簡易的戶外安裝

14、-可在較高的環(huán)境溫度下運行工作和無風扇DTS限制單元設計國際認證和證書-形式測試和認證市場對產品的平安要求越來越高,LIOS的產品獲得了各個獨立國際機構的認可,嚴格遵循國際質量標準.例如TuVRheinland,VdS,EXAM,FM,ISO9001,ISO14001.全球超過2500個永久的成功應用LIOS技術是分布式光纖感溫產品行業(yè)領先的制造商.可為客戶提供工廠測試報告和現(xiàn)場測試報告2.探測光纜o外護套芳綸紗0填充凝膠的松管？2,0mmLIOS探測光纜是一個內部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.同時也具有很好的熱傳導特性和抗腐蝕特性.此

15、外該光纜不帶有任何金屬結構,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載60mm有拉力負載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溫度范圍運行/存儲溫度-25+70安裝溫度-5+50短期溫度-50+150最多一小時3.系統(tǒng)的介紹德國LIOS的EN.SURE限制器具有廣泛的網絡擴展功能.可以通過本機的接點信號與本地報警模塊連接,通過RS232接口與本地電腦連接.也可通過網絡,與遠程限制中央聯(lián)絡顯示.特性：通訊水平信息交換十路輸出最大可擴展至106路輸出四路輸入最大可擴展至40路輸入通訊接口USB以太網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主機工作環(huán)境溫度：-10to+60C0SwitchBoardAlar

17、mRelaysLocalPCCL-iumTCP/IPLIOSDTSSystemEndUserApplication$CADA,DCS.HMIModbusIEC60870DMP3PC-Client4. DTS系列廣品的標準和標準國際標準DTS系列產品著眼于電子平安和激光平安,具有非常嚴格的平安指標.已經通過了一系列第三方測試,并滿足了以下多個標準.5. DTS系統(tǒng)治理軟件DTS系統(tǒng)治理軟件是一套功能強大、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)域顯示了有關分布式溫度測量內容的數(shù)據(jù)信息.調整空間分辨率可以查看某區(qū)域的詳細溫度信息.用戶可以設置多個重點監(jiān)測的區(qū)域點或

18、段,如電纜接頭,進行重點監(jiān)測.2光學參數(shù)顯示0246510121416FrequencyxiOb可以同時連續(xù)的顯示沿光纖的拉曼散射斯托克斯和反斯托克斯光強分布,分布式的溫度信息正是通過這兩個量的比值得到的.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分布式溫度測量數(shù)據(jù)的信息4遠程數(shù)據(jù)訪問本地的DTS可以通過網絡遠程的限制5設定感興趣的區(qū)域,來判斷這些位置的情況.這里用戶可以設置多個感興趣的點和段熱點、皮帶長廊的特殊地段6數(shù)據(jù)存儲和備份DTS的主機可以存儲所有的溫度信息,這樣當DTS和限制器通信失敗時,可以調出主機中的原始數(shù)據(jù).7多種報警方式LIOS的報警軟件專門用于DTS主機,用戶

19、可以根據(jù)自己的要求設置報警方式預報警和報警模式和報警區(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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23、可以對每個通道的不同區(qū)域設置報警.報警方式設置這里用戶可以對感興趣的地方設置報警,既可以對一個單點,也可以對一段長度.如果溫度超過設置的報警溫度,一個報警信號就被發(fā)出.用戶也可以編輯報警時的行動.報警方式可以是：定溫報警,設定最大溫度/最低溫度報警差溫報警,設定溫度的變化報警溫度范圍報警,設定溫度/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警,設置與上一次溫度的相對變化報警超出環(huán)境溫度報警,設置一段區(qū)域的任意點超過平均溫度報警光纖破壞報警.設置報警區(qū)域用戶根據(jù)光纜的距離與實際情況的對應關系,對不同的光纖段和點都可以設置報警.可以根據(jù)實際電纜沿線的情況,分別設置

24、報警方式.軟件功能用戶治理參數(shù)設置報警治理遠程訪問聯(lián)網功能具體應用1 .電纜狀態(tài)監(jiān)測通過整個電力電纜網的溫度信息,判斷其工作狀態(tài),當發(fā)現(xiàn)問題時,及時地處理.2 .探測和識別電力電纜的熱點DTS可以探測到由于負荷變化和環(huán)境變化引起的溫度變化,同時能夠精確的定位1m.并可以設置報警溫度,連接到SCADA系統(tǒng).3 .電力設備的保護DTS可以實時的在線監(jiān)測,同時對各個點的溫度信息可以設置預警,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荷變化,合理的配置負荷,同時合理的擴大現(xiàn)有電纜的容量,增減電纜的工作壽命.5 .變電站和開關柜的監(jiān)測可以沿變電站關鍵位置鋪設電纜,通過溫度數(shù)據(jù)計算

25、變壓器的負荷指數(shù).6 .電纜隧道火災監(jiān)測沿著電纜隧道頂部配置探測光纜,同時DTS可以通過繼電器模塊與火災限制器相連,實現(xiàn)自動火災報警系統(tǒng).DTS主機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)用戶定制報警形式如下： Email 短信息 Relay/Modbus 網絡、電纜溫度監(jiān)測和動態(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動態(tài)載流量分析系統(tǒng)SCADA系