周莉

[摘 要]運(yùn)用分布式光纖測溫技術(shù)原理設(shè)計(jì)電纜溫度監(jiān)測系統(tǒng)，并簡單介紹該技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用效果，為預(yù)防電纜火災(zāi)事故提供技術(shù)支撐，

[關(guān)鍵詞]分布式光纖測溫技術(shù)；電纜溫度；實(shí)時(shí)監(jiān)測；光纖傳感

中圖分類號(hào)：TP109 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）08-0278-01

隨著電網(wǎng)的飛速發(fā)展和城網(wǎng)改造進(jìn)程的加快，電纜在電網(wǎng)中所占的比例顯著的升高，而電纜的火災(zāi)事故發(fā)生的頻率也在不斷的升高。傳統(tǒng)的電纜防火方法是在電纜裸露的部分加裝防火槽盒等，但這些方式十分的被動(dòng)，且效果不是很明顯，無法對電纜溫度的情況進(jìn)行及時(shí)的了解，在預(yù)防火災(zāi)事故上效果不佳。因此為了有效地預(yù)防電纜火災(zāi)事故的發(fā)生，需要設(shè)計(jì)出一種智能的光纖測溫系統(tǒng)，對電纜的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測。分布式光纖測溫技術(shù)是目前電纜測溫效果比較好的一項(xiàng)技術(shù)，在我國得到了廣闊的應(yīng)用前景。

一、分布式光纖測溫技術(shù)概述

分布式光纖測溫技術(shù)是一項(xiàng)實(shí)時(shí)、在線和多點(diǎn)光纖溫度測量技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測空間溫度場，在工業(yè)過程控制中廣泛應(yīng)用的一種新型的智能化的電纜溫度監(jiān)測技術(shù)。分布式光纖測溫技術(shù)在電纜溫度測量中可以實(shí)現(xiàn)對光纖沿線的測量點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)的實(shí)時(shí)測量，在1-30千米范圍內(nèi)都可以實(shí)現(xiàn)對電纜溫度的實(shí)時(shí)測量，空間定位精確到0.5米以內(nèi)，溫度分辨率高達(dá)0.5℃，能夠?qū)崿F(xiàn)對電纜溫度的實(shí)時(shí)、連續(xù)、自動(dòng)化測量，并且在大范圍多點(diǎn)測量中應(yīng)用效果比較佳。分布式光纖測溫技術(shù)主要應(yīng)用光纖的光時(shí)域反射原理以及光纖的后拉曼散射溫效應(yīng)。分布式光纖測溫技術(shù)作為一種智能化、新型的溫度測量技術(shù)，具有多方面的優(yōu)勢和特點(diǎn)。分布式光纖測溫技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍、多點(diǎn)的溫度測量，精確度較高，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的測量，為電纜絕緣在線檢測提供了可靠的技術(shù)支撐。

二、分布式光纖測溫技術(shù)的應(yīng)用

以某大學(xué)生城220KV 1、2號(hào)線電纜隧道環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)環(huán)境為220KV 1、2號(hào)線架空線與電纜線混合的線路，電纜段在整條線路中間的一段。電纜的程度為1.7千米，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)掌握，以及編程邏輯控制器（PLC）以及分布式光纖電纜測溫系統(tǒng)構(gòu)成，對電纜的溫度、隧道的積水情況、可燃性氣體等電纜環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，通過計(jì)算機(jī)軟件和PLC進(jìn)行實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，并對出現(xiàn)的情況進(jìn)行分析，對電纜隧道潛在的危險(xiǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程發(fā)布報(bào)警信息。該系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)、光纖通訊、傳感器等，由主機(jī)、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成。

（一）分布式光纖測溫系統(tǒng)的布置

整個(gè)電纜測溫光纜的長度為4.2千米，將光纜兩芯作為通信通道，溫度信息接入到供電公司的局域網(wǎng)中，并配置相應(yīng)的設(shè)備，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（二）分布式光纖測溫系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)功能

使用PLC帶485總線形式連接測溫系統(tǒng)的主機(jī)和各路傳感器，把各個(gè)測量單元，測溫主機(jī)和測溫控制層連接成一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集中的測量，報(bào)警信息集中顯示，達(dá)到集中管理和控制的效果。

分布式光纖測溫技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化、連續(xù)性、實(shí)時(shí)的監(jiān)測，及時(shí)掌握控制區(qū)域內(nèi)電纜的溫度變化情況，并能夠針對各種危險(xiǎn)信息及時(shí)發(fā)出預(yù)警。主機(jī)放置在室內(nèi)工作站，感溫電纜與主機(jī)相連接，并在電纜上沿線鋪設(shè)，每隔0.5米設(shè)置一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測，從而全面了解電纜的工作狀況，并將監(jiān)控點(diǎn)的電纜信息及時(shí)的傳遞到監(jiān)測控制站中，顯示出監(jiān)控到的信息，例如報(bào)警數(shù)據(jù)、事故報(bào)警數(shù)據(jù)、電纜溫度異常的情況和電纜每天每月的平均溫度數(shù)據(jù)等。溫度傳感器具有優(yōu)良的熱傳導(dǎo)、機(jī)械化等特性，既能傳遞溫度信號(hào)，又是信號(hào)的傳輸通道，能夠得到光纜內(nèi)不同位置光纖發(fā)射的信號(hào)，接收到溫度信息，能夠在各種復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行電纜溫度監(jiān)測。

光信道轉(zhuǎn)換多路開關(guān)是一種控制光路的器件，起著切換光路的作用，不受外界波長等因素的影響，測量的精確度比較高，能夠與測溫的主機(jī)相連接，進(jìn)行功能的切換。選擇開始通道和結(jié)束通道，并由光開關(guān)來進(jìn)行自由的切換，主界面可以顯示出當(dāng)前電纜的實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度變化情況。

測溫系統(tǒng)如果發(fā)現(xiàn)電纜的溫度出現(xiàn)異常，那么首先會(huì)進(jìn)行異常溫度數(shù)據(jù)和具體位置信息的記錄，將異常數(shù)據(jù)分析分類，及時(shí)的發(fā)出報(bào)警信息。其次通過繼電器傳輸出聲、光等報(bào)警信息，通過以太網(wǎng)傳遞出報(bào)警信息并傳送到制定的地址當(dāng)中，通過COM端口及時(shí)的將報(bào)警信息傳遞到工作控制站中。在對報(bào)警信息的處理過程中能夠?qū)﹄娎|溫度的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

分布式光纖測溫系統(tǒng)能夠及時(shí)的獲得任何復(fù)雜環(huán)境中的電纜溫度信息和變化情況。測溫系統(tǒng)能夠設(shè)定一個(gè)或者多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)和報(bào)警溫度點(diǎn)，如果環(huán)境下的電纜溫度出現(xiàn)任何異常的情況，電纜的溫度出現(xiàn)不正常的變化時(shí)，如果電纜的溫度達(dá)到設(shè)定溫度或者超過設(shè)定的溫度時(shí)，電纜的溫度曲線會(huì)在工作站的系統(tǒng)中顯示，并且測溫系統(tǒng)會(huì)隨時(shí)發(fā)出報(bào)警信息傳送到PLC上。PLC接收到各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)發(fā)來的指令后，內(nèi)部程序能夠根據(jù)設(shè)定的溫度數(shù)據(jù)對電纜的環(huán)境進(jìn)行控制，可以打開排風(fēng)系統(tǒng)，自動(dòng)關(guān)閉防火門，防止火災(zāi)發(fā)生蔓延，保障整個(gè)系統(tǒng)處于一種安全控操控的環(huán)境中。

總結(jié)：分布式光纖電纜溫度監(jiān)測技術(shù)以先進(jìn)的DTS技術(shù)為支撐，在電纜沿線鋪設(shè)探測光纜，能夠?qū)崿F(xiàn)對電纜沿線每一個(gè)溫度信息的連續(xù)性監(jiān)測，實(shí)時(shí)掌握電纜的動(dòng)態(tài)信息和溫度變化，對于優(yōu)化配置電纜具有重要的價(jià)值。分布式光纖電纜溫度監(jiān)測技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)、在線監(jiān)測電纜溫度的變化，同時(shí)可以設(shè)置多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的預(yù)警信息，防止危險(xiǎn)事故的發(fā)生。根據(jù)電纜的溫度能夠確定電纜的負(fù)荷變化情況，優(yōu)化配置電纜的負(fù)荷，有效地提高電纜的容量，提高電纜的使用效率。分布式光纖電纜溫度監(jiān)測技術(shù)以智能化的控制技術(shù)完善了傳統(tǒng)技術(shù)的不足，提高了我國電纜的運(yùn)行水平，降低了電纜事故的發(fā)生率。

參考文獻(xiàn)

[1] 郝學(xué)磊，陳鵬，王鯤鵬，呂琨. 基于分布式光纖測溫的電纜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]. 通信電源技術(shù)，2013，（02）：59-60.

[2] 張穎，于紅麗，舒彬，張亞富，歐陽曉梅，張凱，朱占巍，竇家本，劉俊宇，郝佳凱.利用OPPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)架空線路實(shí)時(shí)全程測溫與通信的研究[J]. 電子世界，2012，（09）：26-30.

[3] 李圣普，王小輝，劉建粉. 分布式光纖測溫在動(dòng)力電纜溫度監(jiān)測中的應(yīng)用[J]. 計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2012，（11）：99-101.