光纤测温预警系统在唐山不锈钢110kV变电站的应用

　　1 引言

　　近年来,火灾事故在电力、钢铁、石化等企业频频出现。研究发现,大多数火灾事故是由于温度过高引起的,比如宝钢、太钢等企业电缆隧道内电缆发热引起的大火造成上亿元的损失。因此,一套可靠、高性能的测温预警系统能够有效地对火灾事故的发生进行实时监测和报警,从而可以及时的采取措施,避免给国家和企业造成巨大损失,这也正是本文研究的关键　　[1]。

　　目前,对于高压电缆的在线监测,普遍采用局部放电监测技术和电缆在线温度检测技术。而实施局部放电技术,现场存在较大的电磁场,并且局部放电检测设备存在灵敏度不高、维护费用高等缺点,因此,温度检测成为国内外电缆监测中最重要的一种手段[4,8]。相比传统的热电偶局部点测温技术,分布式光纤测温技术更适合电缆线路运行温度连续在线检测,采用该技术不仅能够连续实时的检测线路的表面温度,及时发现局部过热点位置,同时可检测和分析运行中线路绝缘状态[5]。

　　本文的分布式光纤测温预警系统应用于唐山不锈钢110kV 变电站,该系统是一种实时监测温度场的空间连续分布系统,适用于大范围多点的温度测量,可以测量一条或多条测温光纤所在区域温度场的分布,具有防燃、防爆、抗腐蚀、耐高压、抗电磁辐射、测量范围广、定位精度高、使用方便等优点[9,10]。

　　2 分布式光纤温度传感的原理

　　本次工程采用的是北京迪恩康硕科技发展有限公司的 DSC-DTS3K-4A 连续分布全光纤测温系统,该系统采用分布式光纤感温方式,其原理是利用激光在光纤中传输时产生的自发喇曼(Raman) 散射和光时域反射(OTDR)原理来获取空间温度分布信息。当在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲时,它在光纤中向前传输的同时不断产生后向喇曼散射光,这些后向喇曼散射光的强度受所在光纤散射点的温度影响而有所改变,散射回来的后向喇曼光经过光学滤波、光电转换、放大、模-数转换后,送入信号处理器,便可将温度信息实时计算出来,同时根据光纤中光的传输速度和后向光回波的时间对温度信息定位。由于后向喇曼散射光的强度非常微弱,因此测温系统需要非常高的处理增益、非常低的噪声电平才能检测到该信号;同时为了实现足够高的空间定位精度,系统必须具有足够高的时间分辨率,即带宽和采样频率[3,7]。图1 是连续分布全光纤测温主机的原理框图。

　　3 系统的主要指标和技术参数

　　通道数量:4

　　光纤连接器:FC/APC

　　测量距离:4 × 3km/ 通道

　　空间分辨率:1m

　　取样间隔:1m