分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)用于電力電纜的溫度在線監(jiān)測(cè)

隨著我國(guó)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(lái)的消防安全問(wèn)題也備受人們關(guān)注。特別是我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，對(duì)電力電纜溫度的監(jiān)測(cè)水平亟需繼續(xù)提高。對(duì)電力電纜進(jìn)行實(shí)時(shí)分布式溫度監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部溫度異常位置，分析線路的絕緣問(wèn)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(cè)算穩(wěn)態(tài)載流量提供輔助。目前常用的電力電纜測(cè)溫手段有感溫電纜，點(diǎn)式溫度傳感器和紅外測(cè)溫等。與傳統(tǒng)手段相比，分布式光纖測(cè)溫技術(shù)具有檢測(cè)距離長(zhǎng)、抗電磁干擾、外形可變、本質(zhì)安全、安裝簡(jiǎn)便和可長(zhǎng)期使用等優(yōu)點(diǎn)，成為電力電纜測(cè)溫的發(fā)展趨勢(shì)。

針對(duì)分布式光纖測(cè)溫技術(shù)的測(cè)量距離和空間分辨率的問(wèn)題，光纖測(cè)溫系統(tǒng)基于拉曼散射效應(yīng)的時(shí)分復(fù)用分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)用于電力電纜的溫度在線監(jiān)測(cè)，通過(guò)時(shí)分復(fù)用數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)了延長(zhǎng)傳感距離和提高空間分辨率，可對(duì)電力電纜進(jìn)行分區(qū)監(jiān)測(cè)。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(cè)方面有實(shí)際應(yīng)用。

分布式光纖測(cè)溫原理，包括光纖散射原理和光時(shí)域反射定位技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于拉曼散射效應(yīng)的時(shí)分復(fù)用分布式光纖測(cè)溫方案，對(duì)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(jì)，以微處理器為核心的嵌入式硬件，通過(guò)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(tái)開發(fā)了上位機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量通道切換控制、散射信號(hào)的采集、信號(hào)的小波降噪算法處理、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)溫度曲線的繪制、溫度數(shù)據(jù)庫(kù)的建立等功能；
最后對(duì)DTS系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試并完成樣機(jī)的集成化，達(dá)到的性能參數(shù)為：溫度測(cè)量范圍為-25℃到 200℃，測(cè)溫精度為±1℃，單通道定位精度為±1m，單通道測(cè)量范圍為10km。通過(guò)時(shí)分復(fù)用數(shù)據(jù)擬合，提高了測(cè)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(chǎng)仿真實(shí)驗(yàn)和電纜故障 DTS檢測(cè)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(cè)的需求。