一、分布式光纖測溫系統(tǒng)簡介

分布式光纖測溫系統(tǒng)是一款連續(xù)分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)。它利用光時域反射（OTDR）技術和拉曼（Raman）散射效應測量沿光纖分布的溫度變化。該系統(tǒng)中光纖既是傳輸介質(zhì)，又是傳感器，激光脈沖沿光纖向前傳輸，激光與光纖介質(zhì)相互作用，產(chǎn)生極為微弱的背向拉曼散射光（溫度敏感的anti-stokes光和溫度不敏感的stokes光），經(jīng)波分復用器分離后由高靈敏光電探測器所探測，再經(jīng)高速信號采集和微弱信號處理，得到背向散射信號光的光強比值和返回時間，從而實時獲得溫度分布信息。具有實時在線、測溫精度高、本質(zhì)安全和不受電磁干擾等優(yōu)點.對生產(chǎn)過程中的溫度和火災情況進行實時在線監(jiān)測，將故障和事故消除在萌芽狀態(tài)，真正做到防患于未然。

二、測量原理

分布式光纖測溫系統(tǒng)同時實現(xiàn)溫度測量和空間定位功能，其中溫度測量利用光纖自發(fā)拉曼（Raman）散射效應，空間定位基于散射信號的回波時間（OTDR技術）。高速驅(qū)動電路驅(qū)動激光器發(fā)出一窄脈寬激光脈沖，激光脈沖經(jīng)波分復用器后沿傳感光纖向前傳輸，激光脈沖與光纖分子相互作用，產(chǎn)生多種微弱的背向散射，包括瑞利（Rayleigh）散射、布里淵（Brillouin）散射和拉曼（Raman）散射等，其中拉曼散射是由于光纖分子的熱振動，產(chǎn)生溫度不敏感的斯托克斯（Stokes）光和溫度敏感的反斯托克斯（Anti-Stokes）光，兩者的波長不一樣，經(jīng)波分復用器分離后由高靈敏的探測器所探測。光纖中的Anti-Stokes光強受外界溫度調(diào)制，Anti-Stokes與Stokes的光強比值準確反映了溫度信息；不同位置的拉曼散射信號返回探測器的時間是不一樣的，通過測量該回波時間即可確定散射信號所對應的光纖位置；結(jié)合高速信號采集與數(shù)據(jù)處理技術，可準確、快速地獲得整根傳感光纖的溫度分布信息。分布式光纖測溫系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-1所示。

圖1-1分布式光纖測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

分布式光纖測溫系統(tǒng)利用分布式光纖測溫技術可獲得傳感光纖上每一點的溫度信息，并在用戶軟件界面上實時顯示，如圖1-2所示。

圖1-2分布式光纖測溫系統(tǒng)溫度分布曲線圖

三、應用領域

(一)油、氣、水綜合管道方面的應用
伴隨著分布式光纖傳感技術的快速發(fā)展，我們就能夠只利用幾根或一根光纖而對管道內(nèi)物質(zhì)的壓力、溫度、管壁應力、流量進行及時的在線測量。這有利于管道監(jiān)控系統(tǒng)的進一步發(fā)展，所以，在輸油管道的泄漏檢測技術中充分應用分布式光纖傳感器有著很好的前景。其不但有利于泄漏檢測技術在定位和精確性方面的發(fā)展，而且具有一定的便利性，經(jīng)濟性，以更好的維護輸油管道的發(fā)展。

在輸油管道運輸過程中經(jīng)常需要解決的問題是管道的泄漏檢測。因為管道泄漏不但會對管輸正常運行產(chǎn)生影響，而且在輸送腐蝕性、有毒害、易燃易爆的物體時，還會對環(huán)境造成污染，甚至造成爆炸、火災等事故。所以，對管道泄漏進行預防和發(fā)現(xiàn)泄漏時的及時定位、報警具有至關重要的意義。

（二）電力電纜的溫度監(jiān)測

在電力系統(tǒng)中，電纜線路起到傳輸高壓電能的作用。電纜常常會由于長期運行而絕緣老化，會由于所處外部環(huán)境惡劣及內(nèi)部高負荷電流而引起局部高溫甚至火災。因此，有必要對電纜進行實時、在線監(jiān)測，及時地發(fā)現(xiàn)故障，將事故消除在萌芽狀態(tài)。分布式光纖測溫系統(tǒng)可以通過對電力電纜的運行狀態(tài)進行在線監(jiān)測，實時掌握整條線路的運行狀態(tài)，有效監(jiān)測電纜在不同負載下的發(fā)熱狀態(tài)，提高對電纜的管理水平;可以對電纜溝內(nèi)的火情進行監(jiān)測與報警，識別電力電纜的局部過熱點，提前發(fā)現(xiàn)電纜故障并預警，預防事故的發(fā)生;可以優(yōu)化輸配電的資本，根據(jù)溫度可以確定電纜的負荷變化，合理地配置負荷，擴大現(xiàn)有電纜的容量，增加電纜的工作壽命;可以發(fā)現(xiàn)電纜運行過程中的外力破壞。

(三)高壓配電裝置的溫度監(jiān)測
開關柜內(nèi)的電纜接頭，10KV、35KV高壓開關柜中動靜觸頭及電氣設備的連接頭由于長期運行，可靠性和接觸性會變差，是易出故障的薄弱環(huán)節(jié)。其原因主要是這些部位接觸不良、接觸電阻較大，在大電流情況下熱功率很大，從而造成過熱，加劇接觸面氧化，使得接觸電阻進一步增大，形成惡性循環(huán)，發(fā)展到一定程度，便會造成嚴重故障，破壞供電的安全可靠。分布式光纖測溫系統(tǒng)可以將光纖纏繞在接頭上，實時監(jiān)測其溫度，在演變成事故前，及早發(fā)現(xiàn)并采取處理措施。對于發(fā)電機繞組、變壓器等體積比較大的重要部件，可將光纖纏繞在其表面，增加了測量該區(qū)域的光纖長度，提高了測量的準確性，并在溫度曲線中能快速地找到高溫故障點。
（四）變電站的溫度監(jiān)測
分布式光纖測溫系統(tǒng)被廣泛應用于變電站的溫度監(jiān)測中。它可以實現(xiàn)對主設備的溫度監(jiān)測，通常采用帶有外護套的光纖電纜作為主變壓器室火情監(jiān)視報警系統(tǒng)，采用熱塑料外護套的光纖電纜進行“0距離”實時監(jiān)測變壓器的套管、GIS穿墻管及導線連接處的溫度。它可以對開關柜內(nèi)易發(fā)熱部位實時進行監(jiān)測，將其同開關柜體的通風系統(tǒng)配合使用，可以使柜內(nèi)的溫度始終保持在允許的范圍內(nèi);將光纖纏繞在柜體內(nèi)電纜接頭上、斷路器小車的一次插頭隔弧罩上或靜觸頭熱縮套上，可以實時監(jiān)測其溫度，在演變成事故之前，及早發(fā)現(xiàn)并采取措施。

山東正瑞分布式光纖測溫系統(tǒng)具有測量精度高、測量時間短、測量距離長等特點，關鍵技術指標超過國內(nèi)外同類產(chǎn)品，為業(yè)內(nèi)領先的產(chǎn)品，可滿足客戶的不同應用需求。分布式光纖測溫系統(tǒng)具有定溫、差溫、溫升等多種報警算法，可提供聲、光、圖像和繼電器報警方式，同時提供豐富的標準接口通訊方式方便與其他各類設備相連及數(shù)據(jù)采集，具備良好的兼容性和擴展性。該系統(tǒng)已在國內(nèi)電力系統(tǒng)、管道測漏系統(tǒng)得到廣泛應用。

審核編輯 黃宇