分布式光纖測溫系統(tǒng)用于電力電纜的溫度在線監(jiān)測

隨著我國城市化建設(shè)的逐步推進(jìn)，大量基礎(chǔ)設(shè)施如電力電纜、油氣管線、橋梁隧道、大型建筑和城市綜合管廊等的數(shù)量快速增加，隨之帶來的消防安全問題也備受人們關(guān)注。特別是我國電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，對電力電纜溫度的監(jiān)測水平亟需繼續(xù)提高。對電力電纜進(jìn)行實(shí)時分布式溫度監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)局部溫度異常位置，分析線路的絕緣問題，從而預(yù)防電纜火災(zāi)的發(fā)生，保障電纜持續(xù)安全運(yùn)行。此外還可為測算穩(wěn)態(tài)載流量提供輔助。目前常用的電力電纜測溫手段有感溫電纜，點(diǎn)式溫度傳感器和紅外測溫等。與傳統(tǒng)手段相比，分布式光纖測溫技術(shù)具有檢測距離長、抗電磁干擾、外形可變、本質(zhì)安全、安裝簡便和可長期使用等優(yōu)點(diǎn)，成為電力電纜測溫的發(fā)展趨勢。

針對分布式光纖測溫技術(shù)的測量距離和空間分辨率的問題，光纖測溫系統(tǒng)基于拉曼散射效應(yīng)的時分復(fù)用分布式光纖測溫系統(tǒng)用于電力電纜的溫度在線監(jiān)測，通過時分復(fù)用數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)了延長傳感距離和提高空間分辨率，可對電力電纜進(jìn)行分區(qū)監(jiān)測。組建分布式光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用于電力電纜溫度檢測方面有實(shí)際應(yīng)用。

分布式光纖測溫原理，包括光纖散射原理和光時域反射定位技術(shù)，設(shè)計了基于拉曼散射效應(yīng)的時分復(fù)用分布式光纖測溫方案，對脈沖激光器，波分復(fù)用器，雪崩光電放大器等關(guān)鍵器件進(jìn)行了分析研究，進(jìn)行了器件選型設(shè)計，以微處理器為核心的嵌入式硬件，通過協(xié)議與上位機(jī)通信，并實(shí)現(xiàn)了在上位機(jī)的控制下進(jìn)行參考溫度采集和光纖通道切換； 采用平臺開發(fā)了上位機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)了測量通道切換控制、散射信號的采集、信號的小波降噪算法處理、實(shí)時動態(tài)溫度曲線的繪制、溫度數(shù)據(jù)庫的建立等功能；
最后對DTS系統(tǒng)進(jìn)行了測試并完成樣機(jī)的集成化，達(dá)到的性能參數(shù)為：溫度測量范圍為-25℃到 200℃，測溫精度為±1℃，單通道定位精度為±1m，單通道測量范圍為10km。通過時分復(fù)用數(shù)據(jù)擬合，提高了測量距離，使系統(tǒng)可以適應(yīng)更復(fù)雜工況。進(jìn)行了電力電纜溫度場仿真實(shí)驗(yàn)和電纜故障 DTS檢測模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明樣機(jī)滿足電力電纜故障監(jiān)測的需求。