【优质】光纤测温系统技术方案

1、EN.SURE分布式光纤温度系统方案保证当今世界电力的可靠供给预防电力中断的预防举措随着对电力的需求不断增加,对于电力公司和电网的挑战也越来越大.电力供给行业继续迅速自由化开展,致使了国内和国际网络的重组.过去几年中发生的事件,包括主要区域大规模的停电和短路,以及替代能源不断被应用于现存的网络中,说明了现在的结构需要作出改善.同时,对开支能否降至最低的压力也越来越大.温度监测是地下能源传输分配系统优化的关键因素.导体的温度取决于负载,但其余诸如土壤热阻力,电力线路的排布,相邻的电缆和其他来源扩散到导体周围的热量等因素也会对系统表现产生重要影响.即使现今,要预测电缆沿线的温度分布是几乎不可能的,

2、所以系统的最大载流量通常妥协于操作条件和风险最小化.安装工业分布式温度测量系统DTS来测量电缆沿线的实时温度是传输分配系统监测的第一步.LIOS技术提供的集成动态电缆分级DCR或者也可称为实时热额定值RTTR解决方案不仅仅能够持续监测高压电缆沿线的实时温度,而且能帮助电网在平安的前提下到达最大水平.此外,它也使得电网运营商能在原定运作条件发生重大改变时预测传输系统的动向.测量原理光纤测温系统由激光二极管发出的连续波照射光纤内的玻璃芯.当光波沿着光纤玻璃芯下移时,会产生多种类型的辐射散射.如瑞利(Rayleigh)散射、布里渊(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等.其中拉曼散射是对

3、温度最为敏感的一种.光纤中光传输的每一点都会产生拉曼散射,并且产生的拉曼散射光是均匀分布在整个空间角内的.拉曼散射是由于光纤分子的热振动和光子相互作用发生能量交换而产生的,具体地说,如果一局部光能转换成为热振动,那么将发出一个比光源波长更长的光,称为斯托克斯光(Stokes光),如果一局部热振动转换成为光能,那么将发出一个比光源波长更短的光,称为反斯托克斯光(Anti-Stokes光).其中Stokes光强度受温度的影响很小,可忽略不计,而Anti-Stokes光的强度随温度的变化而变化.Anti-Stokes光与Stokes光的强度之比提供了一个关于温度的函数关系式.光在光纤中传输时一局部拉

4、曼散射光(背向拉曼散射光)沿光纤原路返回,被光纤探测单元接收.DTS通过测量背向拉曼散射光中Anti-Stokes光与Stokes光的强度比值的变化实现对外部温度变化的监测.在频域中,利用OFDR技术,根据光在光纤中的传输速率和入射光与后向拉曼散射光之间的强度差,可以对不同的温度点进行定位,这样就可以得到整根光纤沿线上的温度并精确定位.其工作原理如下列图所示：Flbaraptlcumbl电Principl*gth*liehtiiieAsnreni-entCakulatiedtemperatureprofile>:£AmT附演匕ErtidiAnti-Theofthefiberin

5、cre-a&ethflticeh'ibrbon.vhi-clilesdst6密inb配上女1aA|nmTtkf诫*筝andafitt-Sit9kcs高EtunqisgalledRananring：Wlhilethft稣nHMth«StokedKSttefinEisfrnly41就出丫inIucnCfdlbi,sturebin我nsriykh«anfej-Stoketiftcreate£*.ilihinertl4csltempershjrecf：a-e£udedearl-,.Tlxtemrpcrniure(-»thushedct-

6、ftcmincdbycom<Mrinsth<gq"即才受StolegtKldetermined技术优势LIOS技术提供的监测系统能通过以下举措保证用户在事故前定位热点,动态分析电力负荷以及保证可靠的电力供给：1)热点的精确定位可以准确地定位发热点的位置,位置精确到i米以内.2每个区域都具有多重可自定义参数警报可针对各个区域进行预报警和报警设置3光纤可同时监测不同电缆光纤优于传统感温元件的测温效率,使得光纤可及时地感应电缆沟槽内的电缆热点.4趋势分析以及在线连接至精确分级系统通过实时分析软件可及时地分析电力传输系统的效能5实时连续分布式测量分布式光纤传感器是真正的分布式测量

7、,可以连续的得到沿着探测光缆几十公里的测量信息,误报和漏报率大大降低.同时实现实时监测.6抗电磁干扰,在高电磁环境中可以正常的工作.光纤本身是由石英材料组成的,完全的电绝缘；同时光纤传感器的信号是以光纤为载体的,本征平安,不受任何外界电磁环境的干扰.7本征防雷.雷电经常破坏大量的电测传感器.光纤传感器由于完全的电绝缘,可以反抗高电压和高电流的冲击.8测量距离远,适于远程监控.光纤的两个突出优点就是传输数据量大和损耗小,在无需中继的情况下,可以实现几十公里的远程监测.9灵敏度高,测量精度高.理论上上大多数光纤传感器的灵敏度和测量精度都优于一般的传感器,实际已成熟的产品也证实了这一点.10寿命长,

8、本钱低,系统简单.光纤的材料一般皆为石英玻璃,其具有不腐蚀、耐火、耐水及寿命长的特性,通常可以服役30年.综合考虑传感器的自身本钱以及以后的维护费用,使用光纤传感器可以大大降低整个工程的最终经营本钱.产品介绍1.EN,SURE主机一一分布式光纤温度测量系统特点：整条光纤既传输信号又感应被测量测试距离:8km空间分辨率高：1m温度分辨率优于10c通道数：8单通道测量时间20s主机工作环境温度：-10to+60C激光器使用寿命?25年光转换开关使用寿命?25年友好的中文用户界面特殊设计的传感光缆多种温度报警方式嵌入的网络接口和调制解调器设备产地：德国EN.SUREDTS型号-分布式温度监测EN.S

9、URE20,EN.SURE40,EN.SURE60,EN.SURE80每通道测量范围2km,4km,6km,8km|EN.SURE100,EN.SURE120,EN.SURE140每通道测量范围10km,12km,14kmEN.SURE160,EN.SURE180,EN.SURE200每通道测量范围16km,18km,20km可选通道数1,2,3,4,6,8,9,12,16空间分辨率1m通讯/SCADA协议可编程的输入接口4路可增至40路可编程的输出接口|10路可增至106路模拟输出口420mA可选,外置通讯接口EthernetTCP/IP(2x),RS232,USB通讯协议MODBUS,DN

10、P3,IEC60870,IEC61850外置传感器数据输入接口Pt100(2x),Current0-20mA(2x),Voltage0-10V(2x)(可选)机械数据主机尺寸19寸机柜中占三个高度单位尺寸数据高x长x宽13.5x44.9x29cm13kg电子数据工作电压DC主机DC12至48V主电压AC主机AC100至240V额定功率DC主机j小于25W(最大45W/60°C)光纤数据光纣类型50/125gm多模光纣光纤接头E2000/APC激光等级1M(EN60825-1:2007)工作环境条件储藏温度-35至+75°C工作温度J-10至+60°C湿度非冷凝条件

11、下<95%rel.防护等级IEC60529IP51测试报告TuVRheinlandAG(Germany)-德国杜夫莱茵集团VdSSchadenverhutungGmbH(Germany)电子产品平安IEC/UL61010-1,IEC61140EMCEN61326-1,EN61000-6-2,3,-4-2,3,4,5,6,8,11-3-2,3,EN50130-4,EN55011,FCC47CFRCh.1Part15,环境测试IEC60068-2-6,14,27,30,64,电子电气设备中限制使用有害物质指令2002/95/EC,废旧电子电气设备指令2002/96/EC,低电压指令2006/

12、95/EC无论在温度分辨率、空间分辨率、LIOS的领先水平：TelecordiaGR-468标准DTS系列分布式光纤测温系统代表着目前国际上的最高水平,测量距离,还是测量时间上都高于其他公司的产品,下面几点是出示了高度可靠的工业设计关键部件通过国际电信工业的认证根据测试,使用寿命25年基于具有专利的拉曼OFDR技术的信号处理技术光频域反射技术OFDR技术采用由激光二极管发出的连续波和光学后向散射信号的窄带检测,以此取得了比常规脉冲技术OTDR更高的信噪比.沿整个传感电缆长度的精准热点定位检测即使在最遥远的距离,恒定不变的OFDR空间分辨率OFDR技术可在长距离的探测范围内保证恒定的空间分辨率.

13、据此在温度的探测方面,无论距离远近,都能够在早期阶段提供准确的温度信息,如非典型温度信号或异常温度信号.而其他探测技术如激光脉冲技术,OTDR,在远距离温度探测时,色散效应非常明显,空间分辨率因此变宽大.换句话说,脉冲式探测使得系统对热点温度的灵敏度随距离渐远而降低.灵活和直接连接到治理系统如SCADA通过DNP3,IEC60870-5或IEC61850标准和以IEC,AEIC和IEEE标准为根底的实时热能RTTR软件计算引擎.多达16个内部光纤通道1台DTS单位可以覆盖最复杂的电源线电路温度分辨率优于1°C根据DINEN60825-1:2007,激光产品类1M免维护和简易的户外安装

14、-可在较高的环境温度下运行工作和无风扇DTS限制单元设计国际认证和证书-形式测试和认证市场对产品的平安要求越来越高,LIOS的产品获得了各个独立国际机构的认可,严格遵循国际质量标准.例如TuVRheinland,VdS,EXAM,FM,ISO9001,ISO14001.全球超过2500个永久的成功应用LIOS技术是分布式光纤感温产品行业领先的制造商.可为客户提供工厂测试报告和现场测试报告2.探测光缆o外护套芳纶纱0填充凝胶的松管？2,0mmLIOS探测光缆是一个内部50/125am的多模光纤,外部为低烟无卤,阻燃型热塑材料.此种光缆更加柔软,便于安装.同时也具有很好的热传导特性和抗腐蚀特性.此

15、外该光缆不带有任何金属结构,完全绝缘,非常适合高压电缆的温度监测.带涂层的红色和绿色光纤SensorCableMetalFreeFRNC,4.0mmPartnumber:2BU3xkxd,pgndig史fib2setupLoosetubewiihito4fibres,aramidyamsandoutersheath：OuterisheathAramid*rn&Lo«elubeRedandgreenfibrewithprimarycoating光缆类型纤芯数14光缆重量17Kg/km光缆直径4.0mm最小弯曲半径无拉力负载60mm有拉力负载80mm最大允许拉力长期400N短期8

16、00N最大碾压阻力900N/cm冲击阻力3次冲击,每次1.5Nm温度范围运行/存储温度-25+70安装温度-5+50短期温度-50+150最多一小时3.系统的介绍德国LIOS的EN.SURE限制器具有广泛的网络扩展功能.可以通过本机的接点信号与本地报警模块连接,通过RS232接口与本地电脑连接.也可通过网络,与远程限制中央联络显示.特性：通讯水平信息交换十路输出最大可扩展至106路输出四路输入最大可扩展至40路输入通讯接口USB以太网TCP/IPRS232可选通道数目：1,2,3,4,6,8,9,12,16可选空间分辨率：1m主机工作环境温度：-10to+60C0SwitchBoardAlar

17、mRelaysLocalPCCL-iumTCP/IPLIOSDTSSystemEndUserApplication$CADA,DCS.HMIModbusIEC60870DMP3PC-Client4. DTS系列广品的标准和标准国际标准DTS系列产品着眼于电子平安和激光平安,具有非常严格的平安指标.已经通过了一系列第三方测试,并满足了以下多个标准.5. DTS系统治理软件DTS系统治理软件是一套功能强大、界面友好的光纤测温工具软件,操作十分简单.1DTS主限制界面数据记录信息区域显示了有关分布式温度测量内容的数据信息.调整空间分辨率可以查看某区域的详细温度信息.用户可以设置多个重点监测的区域点或

18、段,如电缆接头,进行重点监测.2光学参数显示0246510121416FrequencyxiOb可以同时连续的显示沿光纤的拉曼散射斯托克斯和反斯托克斯光强分布,分布式的温度信息正是通过这两个量的比值得到的.3数据记录信息区域数据记录信息区域包含了被存在硬盘中有关分布式温度测量数据的信息4远程数据访问本地的DTS可以通过网络远程的限制5设定感兴趣的区域,来判断这些位置的情况.这里用户可以设置多个感兴趣的点和段热点、皮带长廊的特殊地段6数据存储和备份DTS的主机可以存储所有的温度信息,这样当DTS和限制器通信失败时,可以调出主机中的原始数据.7多种报警方式LIOS的报警软件专门用于DTS主机,用户

19、可以根据自己的要求设置报警方式预报警和报警模式和报警区域.idChaa-pn0J|,I*1H.im中im2«-tjFpi立>/f-俳1|.通道编辑icrtow匚LFJQ口1FUl_E11WMM3Mr>jw»口皿.1总wnniw»I3jtI.4wvwnjw»CEJ|席皿虹加4卜iigJf2fn?DJH41AH7/11fSB?3-blAHTnan?bjb*i曲i打小口"口耳丁阿rmetirur小Tninm.hnrtmmIEEI,Ki阳EIE间FF11基的声HJIRqHwiHMN4Mif-iih'Hnifixm1J11r-irti

20、-h霹的皿fjiir-iiirh.nir4AHfjiir4iiirhciriM冉rAtt?ft：-5H；jw.叫j-JWHIV-ir4k*-rrrvai-n-rriIriien'白,4arT1«JXmImjlA*waawd!«!«'!J'AmTi1asnnuandInflim"0'-»ww41SimMhiiMWd"0"iMwrdvn*1hKkmichim口M4VKnrabn|LAdMtriEniUI11LchntdHrrFd-iif*rripm-l-iikimiitfi-liuuPiH-!?i

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22、L-II'L"YwLhnriiauxI,询aw-iwHip.Ti,lf匚斗如日京武£-但,lmi.的£!个的c'-Mf时'为c-ii1c-1aJiTei,.-,jlrrc,vi4Dww»iI'rMYrHM«*-3ndfat*OAi-M1a!crctI：F、1田V12a!Apir+C>2MIEfl!>r*I-rnCE|-*J|A-Hr-rI'M.M2VIIIHa-wiITnnf¥川AaAnm|v*riii7-M.?A3K该报警软件完全的对应DTS,由于DTS主机最大可扩展到16个通道,

23、可以对每个通道的不同区域设置报警.报警方式设置这里用户可以对感兴趣的地方设置报警,既可以对一个单点,也可以对一段长度.如果温度超过设置的报警温度,一个报警信号就被发出.用户也可以编辑报警时的行动.报警方式可以是：定温报警,设定最大温度/最低温度报警差温报警,设定温度的变化报警温度范围报警,设定温度/温度变化的上下限LIOS门TECHNOLOGYD电力电缆监测与前次温度比拟报警,设置与上一次温度的相对变化报警超出环境温度报警,设置一段区域的任意点超过平均温度报警光纤破坏报警.设置报警区域用户根据光缆的距离与实际情况的对应关系,对不同的光纤段和点都可以设置报警.可以根据实际电缆沿线的情况,分别设置

24、报警方式.软件功能用户治理参数设置报警治理远程访问联网功能具体应用1 .电缆状态监测通过整个电力电缆网的温度信息,判断其工作状态,当发现问题时,及时地处理.2 .探测和识别电力电缆的热点DTS可以探测到由于负荷变化和环境变化引起的温度变化,同时能够精确的定位1m.并可以设置报警温度,连接到SCADA系统.3 .电力设备的保护DTS可以实时的在线监测,同时对各个点的温度信息可以设置预警,减小突发事件的发生.4 .优化输配电的资本根据温度可以确定电缆的负荷变化,合理的配置负荷,同时合理的扩大现有电缆的容量,增减电缆的工作寿命.5 .变电站和开关柜的监测可以沿变电站关键位置铺设电缆,通过温度数据计算

25、变压器的负荷指数.6 .电缆隧道火灾监测沿着电缆隧道顶部配置探测光缆,同时DTS可以通过继电器模块与火灾限制器相连,实现自动火灾报警系统.DTS主机放置在隧道限制室中监测,可以通过各种接口和外界通信：EthernetTCP/IP接口+56KModem*RS232/485 SCADA、继电器模块继电器数量可以根据用户定制报警形式如下： Email 短信息 Relay/Modbus 网络、电缆温度监测和动态载流量监测下列图表示了光纤测温系统在电力电缆监测系统应用的系统图限制中央电缆外表安装2730mLIOS温度探测光纤EN.SUREDTSNetworkPIUCModbusSCADA限制中央/T273咪M2730米JT电缆外表及环境温度电缆载流量分布式光纤温度测量主机动态载流量分析系统SCADA系