分布式光纤测温系统在冶金电气工程中的应用.pdfVIP

《冶金自动1L))2010年S1 分布式光纤测温系统在冶金电气工程中的应用 赵恒 (唐山钢铁设计研究院有限公司电气工程技术部，河北唐山063000) 摘要：介绍分布式光纤测温系统的工作原理和其在电气工程中的应用，分析光纤中的拉曼散射现象。针对高压 开关柜运行时触头、接点过热以及电力传输时电缆和中间头过热等现象，使用分布式光纤测温系统对高压开关 柜、电力电缆及中间头实施温度在线监测，对温度变化进行智能分析，便于事故隐患的及早发现、准确定位、及时 处理，为电力系统安全运行提供有效的保障。 关键词：分布式光纤测温；拉曼散射；斯托克斯线；测温原理 O 引言 光纤传感技术是伴随着光导纤维和光纤通信 技术发展的一种新的传感技术。基于拉曼散射的 分布式光纤测温系统以光纤传感技术为基础，是 近十几年来迅速发展的新型测温技术，它利用光 纤作为温度信息的传感和传输介质。随着无人值 守变电站的增多以及集约化、智能化管理水平的 传送光脉冲 注入光脉冲I ，疗 提高，分布式光纤测温系统在冶金电气工程中已 有应用。 1 分布式光纤测温系统原理 L莲蒌兰 分布式光纤测温系统主要由光纤测温仪、感 温光纤光缆、测量软件及其它附属设备构成。 当在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲 时，激光脉冲在光纤中传输的过程中与光纤分子 相互作用，它在向前传输的同时不断产生多种形 式的散射，有瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射。 其中后向拉曼散射光波的强度与所在光纤散射点 的温度有关，光纤测温原理就是依据后向拉曼散 射的温度效应和光时域反射原理。由于瑞利散射 对温度不敏感；布里渊散射对温度和应力都敏感， 容易受外界环境干扰，影响测量的准确度；而拉曼 散射效应可以用人射光与散射介质的相互作用、 能量转移加以解释，入射光与散射介质发生非弹 性碰撞，在相互作用时，入射光可以放出或吸收一 个与散射介质分子振动相关的高频声子，称为斯 托克斯光或反斯托克斯光。长波一侧波长为jL。 (A。；J)L。+AA)的谱线称为斯托克斯线，短波一侧 波长为A。(A。=A。一△A)的谱线称为反斯托克斯 收稿日期：2009—12—11；修改疆收到日期：2010-01-05 作者简介：赵恒(1981．)，男，河北衡水人，助理工程师，主要从事电气工程设计工作。 ·200· 《冶金自动化}2010年Sl 及名称，进行实时连续的温度监测。 不同于发射波长的拉曼散射光耦合至分光器。分 (6)可以对各被监测点的故障趋势进行智能 光器由两个不同中心波长的光滤波器组成，分别 分析，并准确定位。 滤出斯托克斯光和反斯托克斯光，两路光信号经 (7)保存并可随时查询历史数据，有利于经验 过接收机进行光电转换和放大，然后由数据采集 的积累和为事故趋势分析提供依据。 单元进行高速数据采样并转换为数字量，最后对 (8)系统具有局域网络接口，可联入企业局域 信号进一步处理，用于温度的计算。 网系统或其它网络系统，实现信息共享。 测温系统框图如图2所示。 (9)系统具有自诊断功能，可瞬时判定光纤或 光缆故障。 (10)技术先进，应用领域广泛。 分光器 3在冶金电气工程中的应用 由南尚n础如光 3．1应用内容 (1)变电站高压开关柜运行监测。高压开关 柜运行时由于过流或接触不良造成的触头、接点 过热是一种严重事故隐患，轻者造成线路断电，重 者引发爆炸与火灾，严重影响生产安全。随着无 图2测温系统示意图 人值守变电站的增多以及集约化、智能化管理水