光纖測溫及應用

馬曉斌

摘 ?要：光纖測溫系統是一種利用光在光纖中傳播的某種特性，實現實時測量光纖所在空間溫度場分布的新技術，對光纖沿線場所的溫度進行分布式連續檢測，光纖本身就是溫度傳感器，該技術特別適用于電力電纜在線溫度實時監測。

關鍵詞：光纖傳感;溫度檢測;電力電纜

引言

烏石化是一家大型煉化企業，擁有集發電輸電用電的復雜電力系統，在電廠主站到各分廠裝置變配電所的電纜溝及電纜橋架中，敷設有大量的電力電纜，在這之間存在數量眾多的電纜中間頭及電纜終端頭，它們的安全運行關系到我們煉化企業安全生產的正常運轉，根據以往的經驗和教訓，電纜及電纜中間頭過熱，如不能及時發現和處理，會引發爆炸與火災等惡性事故，是影響生產安全的重要因素之一。為防患未然，光纖監測系統隨之被引入。通過對電纜表面溫度進行測量和監視，可以了解電纜某處不正常溫升，及時發現其故障隱患，對提高電纜運行可靠性，減少故障發生次數，降低故障損失具有重要的意義。

烏石化公司生產用電來源于自備熱電廠，從熱電廠送出到各分廠及主要裝置的35kV電纜，我們均已裝設電纜光纖測溫，使用上海華晨光纖傳感技術有限公司的DTS600光纖分布式測溫系統，系統測溫光纖采用兩芯多模光纖，而兩芯多膜光纖既是傳感光纖也是數據傳輸光纖。安裝完成后為保證系統檢測點位準確性，需對系統顯示測點距離及溫度進行驗證，我們使用80度熱水對光線沿線不同點位測試，測試情況如下：

從測試數據來看，在電纜抽測點與后臺顯示均有70米差值，原因為從光纖測溫主機出來的光纖線到開關柜出線電纜之間的間距，我們在系統參數中將其減除，這樣就能準確顯示測點距離。抽取的各測試點溫度，后臺顯示溫度基本上略低于測試使用的開水溫度1至4度。滿足技術要求。

光纖測溫線緊貼電纜表面敷設，每1米使用幫扎帶與電纜固定，確保光纖感溫線有效檢測電纜溫度。下圖是我廠電纜光纖測溫安裝情況：

自從安裝電纜在線檢監裝置以來，值班人員能夠通過后臺監控了解各電纜全部運行情況。在幾次電纜負荷增加、中間頭發熱等溫度異常升高時發出報警，工作人員采取應急處理，避免了由此引發的重大事故。

1、光纖溫度傳感器的檢測原理

光纖溫度傳感器原理的主要依據是光纖的光時域反射原理以及光纖背向拉曼散射，溫度效應，當一個光脈沖從光纖的一端射入光纖時，這個光脈沖會沿著光纖向前傳播，因光纖內壁類似鏡子，故光在傳播中每一點都會產生反射，反射之中有一小部分的反射光，其方向正好與入射光的方向相反，亦可稱對象，這種背向反射光的強度，與光纖中的反射點的溫度有一定的關系。反射點的溫度，即該點的光纖環境溫度越高，光反射的強度也越大，這就是說背向反射光的強度可以反映出反射點的溫度，利用這個現象測量出背向反射光的強度，就可以計算出反射點的溫度。

2、分布式光纖測溫系統DTS結構

主要由溫度傳感系統，光纖測溫主機，監控預警系統等幾部分組成。

測溫系統，就是負責光纖信號處理、報警和參數設定，放置在配電室的控制室內，通過rs485等接口與報警器連接。同時測溫主機通過與一臺專用的計算機相連接，將所測環境內的任何一點的實時溫度通過分布曲線，直觀的顯示出來。

3測溫系統特點

3.1實現溫度監測對象，由于其他原因，過熱故障，早期的預測，防患于未然，

3.2發生過熱故障時，系統能提供報警并準確確定過熱位置，指導檢修工作。

3.3具有crt顯示器，直觀顯示溫度監測對象的具體位置及名稱，適時連接溫度監測保存歷史數據，以便日后積累的經驗和事故分析的依據。

3.4具有局域網接口可與站內的管理網絡相連，實現信息的共享，連接站內局域網的計算機可同樣具有溫度顯示和報警功能，安裝于主控室的主機和聯網的計算機能夠自動顯示相應的報警提示。

3.5能夠連續測量光纖沿線所在處的溫度，可以實現幾十公里的測量，空間定位精度高，能夠進行不間斷的自動測量，特別適合需要大范圍多點測量的應用場合。

3.6本征防雷，光纖傳感器完全電絕緣，可以抵抗高電壓和高電流的沖擊。

4注意事項

4.1為保證測量到的溫度準確，必須使光纖緊貼在電纜表面。實際應用維護中，光纖沿電纜表面距離一長就有部分光纖線脫離電纜表面，這樣造成測量到的溫度，不是電纜的溫度，而是周圍物體的或者空氣的溫度，要確保光纖線緊密與電纜接觸，每隔0.5至1米通過綁扎帶將光纖固定在電纜上。

4.2電纜敷設沿線有施工時，一定要注意防止損傷光纖線，如有損壞斷裂及時熔接。避免測控失效。

4.3在讀取測溫點距離時，需要把測溫主機到電纜起始端的距離考慮在內，才能精確故障點的距離。

結束語

分布式光纖測溫系統是電纜的體溫計，能夠實時監測電力電纜每一段溫度信息，準確反映電纜線路溫度最高點，為電纜故障、火災提供預警功能，避免電力事故發生。

參考文獻

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