钢铁厂分布式光纤(DTS)测温系统设计方案
钢铁厂分布式光纤测温系统消防项目
技术方案
品傲光电科技
.pioptics.
目录
1总述 (3)
1.1概述 (3)
1.2温度监测的意义 (3)
1.3电缆火灾特点 (3)
1.3.1引起电缆火灾的原因 (3)
1.3.2电缆火灾特点 (4)
1.3.3测温方式 (4)
1.4公司简介 (7)
2技术原理 (9)
2.1基本原理 (9)
2.2技术优势 (9)
3设备介绍 (11)
3.1测温主机 (11)
3.2感温光缆 (12)
3.3适用领域 (13)
4系统架构 (14)
4.1系统模型 (14)
4.2系统总体组成 (15)
5解决方案 (15)
5.1监控围和系统配置 (15)
5.1.1监测围 (15)
5.1.2系统配置： (16)
5.1.3解决方案特点 (16)
5.2.敷设方案 (17)
5.2.1电缆隧道分布式光纤敷设方案 (17)
5.2.2电缆桥架分布式光缆敷设方案 (18)
5.2.3重要建筑温度监控系统 (18)
5.2.4输煤系统温度监控系统 (19)
5.3感温光纤敷设方式 (19)
5.3.1大于110kV电缆桥架电缆测温光缆敷设类型 (19)
5.3.2表贴式（外置式）光缆的敷设固定方式 (20)
5.3.3普通动力电缆桥架感温光缆敷设方式一 (21)
5.3.4普通动力电缆桥架感温光缆敷设方式二 (22)
5.2.5电缆隧道感温光纤的安装 (22)
5.4.光缆敷设固定的技术规 (23)
5.5.报警分区 (24)
6软件平台 (25)
6.1温度监控软件 (25)
6.2监测软件系统特点 (26)
6.3软件系统功能框图 (26)
6.4电缆测温温度报警设置 (28)
6.5系统软件可靠性措施 (28)
7系统性能指标 (30)
8标准与依据 (31)
8.1产品相关标准 (31)
8.2项目设计依据 (32)
9培训与技术服务 (33)
9.1技术支持 (33)
9.1.1强大的服务队伍和服务体系 (33)
9.1.2现场服务 (33)
9.1.3软件服务 (33)
9.2培训 (33)
9.2.1培训容 (33)
9.2.2时间与地点 (33)
9.3售后服务 (33)
9.3.1售后安装调试 (33)
9.3.2支持服务 (33)
9.3.3现场支持 (34)
9.3.4设备维修 (34)
9.3.5现场维修 (34)
9.4保修期 (34)
1总述
1.1概述
随着我国工业的不断发展，一个突出的问题显现了出来，这就是电缆的平均故障率要明显高于发达国家，对输电电缆的实时监测，已经成为保障电缆正常工作的必要手段之一。
1.2温度监测的意义
对电缆进行温度监测，会有如下益处：
●延缓投资花费；
●安全地增加回路载流量；
●可以实现周期性的紧急状态评估；
●驱动外部报警或其它应急系统；
●发现热点（特别是事故隐患的电缆接头）和其它环境异常。
1.3电缆火灾特点
1.3.1引起电缆火灾的原因
火灾原因分析
引起沟、隧道、桥架电缆火灾原因有两点：
其一、外因：可燃气体(如煤气、天然气、沼气等)串入电缆的沟隧道中，由于沟隧道比较密闭，当遇到明火(人为或电缆放电等)便立即引起整段电缆爆炸失火。
其二、因：由电缆自己本身引起火灾故障。电力电缆产生故障的原因很多，归纳有以下几点：
a、电缆产品的质量问题；
b、电缆运行时间较长，产生老化；
c、电缆长期过负荷运行或处于恶劣的环境中；
d、电缆施工质量或接头制作工艺水平较低；
e、人为对电缆的破坏；
作为电缆本身，无论是什么原因引起火灾事故，它们着火都要经历如下几个过程：
电缆某处绝缘受损→间歇或连续放电→电缆绝缘明显下降局部发热→电缆某处爆炸或发生电弧，并产生不良气体→整个电缆沟、隧道失火。
因此，如果人们能及时发现故障并采取措施，将完全可以防止火灾事故的发生。
1.3.2电缆火灾特点
a、蔓延快、火势猛电缆本身是一种易燃物，由于电缆隧道、沟的电缆数量越来越多，又采用隧道和架空密集敷设，有的还处于与高温热管道重叠或交错布置的环境中，电缆夹层更是布满蜘蛛网似的电缆，再加上电缆竖井的高差形成自然抽风，以及发生故障或火情的电缆又不能马上断电。因此，这些场所一旦着火，火势就特别凶猛，而且危害性也特别大。
b、抢修困难电缆着火时产生大量的烟雾和有毒气体，CO、CO2含量很高，特别是普通塑料电缆不但易着火，而且产生氯化氢气体通过缝隙、孔洞会弥漫到电气装置室，形成稀盐酸附着在电气装置上，并形成一层导电膜，严重降低了设备和接线回路的绝缘，因此即使火被扑灭后，仍影响安全运行。这种灾害称为二次危害。
1.3.3测温方式
传统的测温方法，例如热电偶式，其缺点很明显。比如它只能反映电缆局部位置的温度情况，无法反映整条电缆以及所敷设环境全部情况；测试围有限；安装繁琐并且不可靠；易受电磁干扰等等。
线性感温探测系统目前主要产品有：缆式线型感温火灾探测器、DTS分布式光纤温度监测系统。
在研究测温技术的过程中，发现分布式光纤测温(Distributed Temperature Sensing，以下简称DTS)技术可以利用光纤作为传感器，将光纤直接敷设在被测物体表面，在一定条件下将被测物体各个位置的温度信号以光波的形式回传到光纤端
部，最终被提取并显示出来。这种技术只需一根光纤就可以监测长达数公里的线型设备（电缆）或点式设备。
此外，电缆的载流量与环境条件有着密切的关系。根据IEC 6028标准，电缆的最大载流量是由一系列参数决定的，如所敷设位置的环境条件等。因此，为了确定电缆系统最佳的和最安全的载流能力，有必要对所安装电缆及其环境进行实时的精确的温度监测。
品傲光电科技的DTS型分布式光纤测温系统基于目前最先进的光纤、激光和信号处理技术。采用光纤作为温度信息采集的传感器。通过测量入射激光在光纤中不同距离处产生的散射波，测知延光纤分部的上万点的实时温度信息。该系统专门应用于区域（多点、线性、面型）测温，并可以实现对温度引起的过热、过冷、火情隐患等进行预判和报警。目前，该产品通过了已经由公安部消防所（国消防电子产品唯一认证机构）依据最新版本国标（GB21197-2007）进行消防认证，品傲光电的DTS系统是首批顺利通过认证的三个产品之一，并取得了定位精度等多项国最优指标。DTS产品推向市场以来，已经取得了较大的成功，应用于首钢妃甸焦化钢厂、钢铁、钢厂电缆沟温度在线监测、唐钢二铁、电网、首钢妃甸热轧厂、莱钢、油库等多个电力电缆测温与载流量监控、公路隧道火情监控项目。
大量的实际应用和测试证明，该系统具有极好的稳定性和可靠性，误报率、漏报率极低。加之光纤抗腐蚀、耐高温、无静电和无辐射的特质。使得DTS系统为各种基于温度检测的工业需求（尤其是电缆测温领域）提供了稳定、可靠和经济的优秀解决方案。
DTS系统的特点：
?测温速度快：每通道巡检最快达到5s。
?监测距离长：监测距离最长为12公里。
?精度高：温度精度可以达到1摄氏度以，温度分辨率可以达到0.1摄氏度以下。?定位精度高：定位精度优于1米。
?系统部署灵活多样：可采用单端、双端、回环以及级联的方式进行部署。
?DTS软件系统基于windows xp，中文界面，互动性强，简单易用。
?软件具有强大的数据存储、显示功能，能够提供在线采集、监测、分析、警报，等详细数据。
?可以与站管网连接，实现信息共享及远程管理。
1.4公司简介
位于亦庄经济技术开发区
品傲光电科技成立于2003年1月的高新技术企业，注册资金为2222.7万元，是专业从事光电监测、监控系统的研发、生产、销售及服务的技术型公司。品傲光电位于市经济技术开发区，被市科委认证为高新技术企业，取得软件企业及国家计算机信息系统集成三级资质
认证。
品傲公司与大学及其他科研机构共同承担了国家973光纤传感网与关键器件项目的研究。公司在成立7年的时间里，其产品荣获多项国家及省部级奖励，其中荣获2008年国家、教育部、仪器仪表协会等颁发的科技一等奖。04年1月被列入“市火炬计划项目”，荣获国家级新产品称号，拥有专利10余项，产品通过了有关权威机构的检测和鉴定，05年8月通过了ISO9001国际质量管理体系认证，09年被认定为中关村国家自主创新示区创新型试点企业。
品傲公司拥有自主研发机构和生产部门，同时，积极探索与科研机构及国外知名大学走产、学、研相结合的发展道路。在光纤传感领域中积极探索研究，对一些关键的技术进行攻关，尤其在光纤传感的超高温、超低温、大应变、高精度和特殊封装等方面有突出的成果，被有关权威部门鉴定为国领先国际先进的企业。品傲公司将自主研发的产品应用于国民经济的众多行业中，在国民经济发展过程中的安全问题上提供了全新的监测手段和模式，在业受到广泛好评。
公司主营产品：光纤光栅传感网络分析仪以及各种光纤光栅传感器。主要致力于为土木，桥梁等结构安全；电力、冶金行业温度在线监测以及石油、石化行业火灾在线报警提供有效的监测手段和仪器。截至2009年11月，品傲光电的产品已在国外300多个重大工程项目中得到成功应用，覆盖土木工程、电力、石油化工、工业消防、航空航海、科研教学等多个行业和领域。遍布全国各个省，得到行业用户的广泛认可。
公司的经营方针：关注客户、共筑和谐、鼓励竞争、求真务实。
公司的目标：使品傲公司成为国一流的光电监测、监控系统服务企业。
以高新技术为先导，以先进、优良的管理为依托，加速推进企业产业化进程。
通过持续的创新，为工业、环保等行业客户提供最佳的分析、测量设备和服务，让工作更加高效、安全，让生活更加健康、环保。
互惠互赢，共创共荣
2技术原理
2.1基本原理
DTS分布式光纤感温火灾报警探测系统综合利用了光纤拉曼散射效应和光时域反射技术。
光纤拉曼散射效应是指激光在光纤中传输时，由分子热振动所导致的微弱激光散射现象。散射光中的拉曼散射光由波长稍短的斯托克斯光和波长稍长的反斯托克斯光组成。其中，斯托克斯光光强对光纤形变敏感，反斯托克斯光光强对光纤温度和形变均敏感，两种光光强的比值则能准确反映光纤的温度信息。光时域反射技术是指激光在光纤中前向传播时，不同光纤位置的背向拉曼散射光返回光纤入射端的时间是不同的，通过区分该时间即可确定散射信号所对应的光纤位置。
通过对拉曼散射信号和时域反射时间的精确检测即可准确、快速地获得整条感温光纤的温度分布信息。
DTS技术原理
2.2技术优势
?连续分布式测量
分布式光纤传感器是真正的分布式测量，可以连续的得到沿着探测光缆的所有温度信息，误报和漏报率大大降低。同时实现实时监测。
?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，本征安全，不受任何外界电磁环境的干扰。
?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，可以抵抗高电压和高电流的冲击。
?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，可以实现十几公里的远程监测。
?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明了这一点。
?寿命长，成本低，系统简单。
光纤的材料一般皆为石英玻璃，其具有耐腐蚀、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成本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成本。
3设备介绍
3.1测温主机
测温主机是系统的核心设备，实现了温度解析功能。
技术参数：
主机性能指标
系统配置
测量距离2Km，4Km，8Km，12Km 通道数1，2，4，8可选
激光产品等级3A
备电续航时间10h
测温性能
测量时间最短2s/KM 温度分辨率最优0.1℃定位精度0.3m
测温精度优于1℃
系统接口通讯接口
Ethernet网口一个
USB 一个
RS232串口两个
继电器输出通过串口转接输出模块，方便实现扩展，每个模块可提供48路输出
光纤接口FC/APC
工作条件工作温度0℃-40℃
工作湿度0-95％R.H 工作电源DC24V 60W
3.2感温光缆
测温光缆的技术指标，见下表。
光缆遵从的阻燃标准IEC 60335.2-3C
3.3适用领域
在电力行业，光纤测温系统可用于发电厂里电缆桥架、电缆夹层、电缆沟、输煤皮带、原煤仓、油罐、变压器、润滑油箱、油管路的状态监测和火灾探测。
4系统架构
4.1系统模型
DTS系统采用了分层设计，系统模型，如图所示。
DTS系统模型图
模型图说明：
?模型图将DTS系统分为了三层，即传感器层、核心层和数据应用层。
?传感器层是由感温光纤组成。
?核心层是集成在DTS系统主机，包括了DTS系统的主要硬件和软件部分，按照功能可划分如下模块：DTS控制管理单元、激光发生单元、数据采集单元、数据处理单元、警报单元、网络通信单元、日志单元、数据存储单元等。
?数据应用层，是数据分析和呈现的软件程序。
?远程控制和综合管理平台是客户自建的平台系统。
?图中的绿色的箭头表示DTS系统的激光器产生的脉冲激光。
?图中的红色的箭头表示光纤返回的拉曼背向散射信号。
?图中的黄色的箭头表示网络（TCP/IP）通信连接。
?图中的蓝色的箭头表示DTS系统将处理完的数据传递给上层的应用程序。
4.2系统总体组成
DTS系统由以下四个部分组成
1）硬件平台：机柜系统（核心层）
2）软件平台：应用软件（数据应用层）
3）传感器：传感光缆（传感器层）
4）联动系统层
5解决方案
5.1监控围和系统配置
5.1.1监测围
线型光纤感温火灾探测器用于监测电缆沟道、竖井、桥架、主变、公用变、高厂变、辅机油系统、锅炉本体燃烧器，磨煤机润滑油箱、输煤皮带、转运站、原煤仓、油罐等处。
5.1.2系统配置：
1、在主厂房集控室布置1台上位机监控PC机（集中显示端）。
2、针对各个分区域设置主机，如图：区域一、区域二、区域N、区域N+1、区域X。
3、所有主机可以通过交换机或者厂局域网将报警信息传输到集中显示端。
4、局域网所有用户的PC均可通过局域网上服务器查询被测区域的报警信息。
系统网络图如下：
4、光纤测温主机通过报警输出单元上的继电器端口把报警信号传送给火灾自动报警系统。
5.1.3解决方案特点
1、实时在线监测：24小时在线监测，超温预报警，真正实现无人值守；
2、准确测温：光纤测温精度高、反应快，可以准确掌握电缆温度的变化情况，打破感温电缆只报警、不测温的落后局面；
3、快速反应：系统可随时反映全厂的电缆温度，实时捕捉火情，迅速发出报警；
4、报警设置：可按实际需要设置三级或多级报警温度，并辅助温升速率异常报警；
5、分区灵活：可任意把被测区域划分成若干个区域并分别设置报警温度，实现人性化
管理。
6、消防联动：系统可将火灾报警信号通过继电器干接点输入消防报警系统，实现消防联运；
7、数据共享：系统可以与厂MIS网连接，在网任意一台电脑上均可进行数据查询；
8、本质安全：从现场到控制室的传输线路全部以石英为工作介质，本质绝缘、抗电磁微波干扰，耐腐蚀、耐老化；
9、高压隔离：光纤是非常可靠的绝缘物质，可以起到很好的隔离作用，避免将现场的高电压引入控制室；
10、结构简单：整个系统由测温主机和感温光纤两大部分组成，没有繁多的中间环节和转换部件，大大降低了出现故障的机率以及日后的维护费用；
5.2.敷设方案
5.2.1电缆隧道分布式光纤敷设方案
电缆隧隧道电缆桥架分为两侧。每侧X层桥架。建议采用下列光缆敷设方式：
●每层桥架敷设一根光缆
●在电缆隧道顶部敷设一根光缆
5.2.2电缆桥架分布式光缆敷设方案
每层桥架敷设一根光缆
5.2.3重要建筑温度监控系统
感温光缆应安装在距离地面不高于8m ，距离墙壁、梁边应小于6m 、大于50~100mm ，光缆之间距离不应大于12m 。探测区域按实际防火分区设置
≤
6m
≤6m
感温光缆
≤12m
5.2.4输煤系统温度监控系统
输
运皮带光缆
光缆
光缆支架
5.3感温光纤敷设方式
5.3.1大于110kV电缆桥架电缆测温光缆敷设类型
DTS技术的核心问题是要提高测温精度，测温光缆的安装方式对温度测量的精度也有着直接影响。
测温光缆的安装方法通常有两种，一种是表贴式（外置式），另一种是绞合式，以电缆线路中使用的三芯电缆为例，示意图如图所示。
分布式光纤测温系统
分布式光纤温度监测系统 型号：CTM 4000 德国技术 激光器15年免维护 产 品 样 本 （2006版） 国内主要用户：北京电力公司杭州电力公司厦门电业局 宁波电力公司连云港核电站 北京兴迪仪器有限责任公司
目录 1 应用领域 2 测量原理 2.1 拉曼散射 2.2 测量原理 3 系统组成 4 系统整体性能和特点 5 系统技术规范 5.1 系统主要技术参数 5.2 控制器 OTS 5.2.1 主机 5.2.2 电气参数 5.2.3 光的连接器 5.3 感温光缆 5.3.1 外敷设式光缆 5.3.2 内嵌式光缆 6 多路光纤转换开关（可选件） 7 中文操作软件 CHARON_02 增强版 8 系统网络(可选件) 9 计算机和打印机 10 安装附件 11 国内电力行业用户典型应用举例
分布式光纤温度监测系统 型号：CTM 4000 目前，在很多场合下，温度已成为非常关键的因素，许多物理特性的变化都直接反映在温度的升降上，因此对温度的监测的意义越来越大。随着光纤应用技术的发展，基于拉曼散射原理的分布式光纤测温系统是目前世界上最先进、最有效的连续分布式温度监测系统。 CTM4000型分布式光纤温度监测系统，由北京兴迪仪器有限责任公司引进德国先进核心技术成套生产，并提供整套系统的安装，调试和售后服务。已得到国内用户的广泛认可。截止到2005年底，已经应用在北京电力公司220kV电缆，回路长9.7公里，杭州电力局12 根220KV电缆，厦门电业局10/110/220kV电缆，宁波电力局220 kV电缆，连云港核电站220KV电缆的温度监测上。同时向厦门电业局提供电缆载流量计算软件，实时提供电缆的负荷率和载流量预测。 在中国的高速公路隧道，过江隧道，办公大楼防火等领域也有50多套正在使用中。在全世界范围内共有约2500套系统投入使用。 1 应用领域 1) 电力电缆温度监测 电力电缆的在线实时温度监测，具有重大现实意义: 运行状态监测，有效监测电缆在不同负载下 的发热状态，积累历史数据； 载流量分析，可以保证在不超过电缆的允许 运行温度的情况下，最大地发挥电缆的传输 能力，降低运行成本； 老化监测，发现电缆上的局部过热点。及时采取降温措施，延缓电缆老化速度； 实时故障监测，发现电缆运行过程中的外力破坏； 电缆沟内火情监测与报警；
分布式光纤及电缆测温系统
分布式光纤及电缆测温系统 目录 一、分布式光纤温度监测系统 (1) 1、系统概述 (2) 2、分布式线型光纤感温火灾报警系统技术指标 (2) 3、分布式光纤感温光缆 (3) 4、系统技术特点 (4) 5、行业应用 (6) 二、XSJ-2000型电缆温度在线监测预警系统 (7) 1、系统概述 (7) 2、系统组成 (7) 3、总线系统 (9) 4、设计方案 (9) 三、XSJ-2000型电缆隧道自动防火门系统 (10) 1、概述 (10) 2、系统硬件构成 (10) 3、系统结构图及设计图 (11) 一、分布式光纤温度监测系统
1、系统概述 分布式线型光纤感温火灾报警系统主要是一种时域分布式光纤监测系统，它的技术基础是光时域反射技术OTDR，是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术，它能够连续测量光纤沿线所在处的温度，测量距离在几公里到几十公里范围，空间定位精度达到米的量级，能够进行不间断的自动测量，特别适用于需要大范围多点测量的场合，它具有精度高、数据传输及读取速度快、自适应性能好等优点。系统具有防燃、防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰、在有害环境中使用安全，实现实时快速线性测温并定位, 是光机电、计算机一体化技术的集成。 XSJ-2000基于拉曼散射技术的温度传感系统，其系统结构如图1。 图1拉曼散射温度传感系统结构 2、分布式线型光纤感温火灾报警系统技术指标
●测温范围：-50～150℃； ●额定动作温度：35 ～115℃； ●空间分辨率：1m； ●定位精度：±1.0m； ●采样速率（空间采样间隔）：100MHz(1m)； ●测量时间：10s； ●测量元件类型：感温电缆直接接入主机； ●温度分辨率：±1.0℃； ●温度稳定性：1.0℃； ●温度显示：显示连续温度曲线； ●测温方式：无盲区连续测试； ●系统联网方式：RS485，可以远程数据传输；（同时支持TCP/IP,232 接口）； ●分布式线型光纤感温探测系统主机能够进行手动报警复位和协议报 警复位功能； ●分布式线型光纤感温探测系统主机能够远程输出报警开关量信号，实 现系统报警与控制联动效应； ●分布式线型光纤感温探测系统主机有输入(键盘与鼠标)与显示(液晶) 功能，可视人机交互界面； ●分布式线型光纤感温探测系统主机可配接备用电源； ●分布式线型光纤感温探测系统主机可与报警控制器相配接； ●使用温度：-25～60℃； ●使用湿度：20～90%（无冷凝）； ●输出信号：开关量输出； 3、分布式光纤感温光缆 光缆特点：中心松套管光纤，采用不锈钢软管护套，再外包上外径3mm的聚合物材料，光缆外形如图2所示。
光纤测温系统技术方案
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 防止电力中断的预防措施 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发展，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，表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，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技术有限公司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，而且能帮助电网在安全的前提下达到最大能力。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，如果一部分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），如果一部分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部分拉曼散射光（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。 其工作原理如下图所示： [技术优势] LIOS技术有限公司提供的监测系统能通过以下措施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应： 1）热点的精确定位
分布式光纤测温系统在电力系统中的应用
分布式光纤测温系统在电力系统中的应用 作者：陆志1，林国栋1，简燕红2 （1.辽宁地质工程职业学院，辽宁丹东118008；2.华北电 力大学，河北保定071003） 发布时间：2009-5-21 摘要：文章主要介绍了基于拉曼散射的分布式光纤温度传感器的基本原理、实现方法，及其在电力电缆、变压器、高压配电装置等电力设备中的具体应用。 关键词：光时域反射仪；拉曼散射；分布式光纤温度传感 中图分类号：TN253 文献标识码：A 文章编号：1674-1145（2009）08-0168-02 一、引言 随着我国经济的发展，电力系统正在朝着超高压、大电网、大容量、自动化的方向发展，一旦发生事故便会对国民经济造成巨大损失。如何对正在运行的电力设备进行在线监测并进行安全预测和温度变化趋势分析？如何通过实时数据对设备质量、运行环境、运行方式、设备老化、负荷不平衡等进行科学分析？这些都是电力系统中迫切需要解决的问题。传统的红外测温仪、红外成像仪、感温电缆、热电阻式测温系统等只能对电力系统的局部位置进行测温，无法为安全、经济运行、高效检修提供科学依据。而分布式光纤测温系统能够实现多点、在线的分布式测量，实现了运行设备的实时在线监测，有效地解决了长期以来现场出现的高温、燃烧、爆炸、火灾等事故应急不备的问题。在电力系统中，这种光纤测温技术在高压电力电缆、电气设备因接触不良引起的发热部位、电缆夹层、电缆通道、大型发电机定子、大型变压器、锅炉等设施的温度定点传感场合具有广泛的应用前景。 二、分布式光纤测温的基本原理 分布式光纤测温系统依据后向散射原理可以分为三种：基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布里渊散射。目前发展比较成熟，且有产品应用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纤测温系统。它的传感原理主要依据的是光纤的光时域反射（OTDR）原理和光纤的后向拉曼散射温度效应。 （一）光时域反射(OTDR)原理 当激光脉冲在光纤中传输时，由于光纤中存在折射率的微观不均匀性，会产生散射。在时域里，入射光经后向散射返回到光纤入射端所需时间为t，激光脉冲在光纤中所走过的路程为 2L，，，其中v为光在光纤中的传播速度、C为真空中的光速，n为光纤折射率。在测得时刻t时，就可求得距光源L处的距离。 （二）光纤的后向拉曼散射温度效应 当一个激光脉冲从光纤的一端射入光纤时，这个光脉冲会沿着光纤向前传播。由于光脉冲与光纤内部分子发生弹性碰撞和非弹性碰撞，故光脉冲在传播中的每一点都会产生反射，反射中有一小部分的反射光，其方向正好与入射光的方向相反（亦可称为后向）。这种后向反射光的强度与光线中的反射点的温度有一定的相关关系。反射点的温度(该点光纤所处的环境温度)越高，反射光的强度也越大。利用这个现象，若能测出后向反射光的强度，就可以计算出反射点的温度，这就是利用光纤测量温度的基本原理。 如用公式来表达：当激光脉冲在光纤中传播时与光纤分子相互作用，会发生瑞利散射、布里渊散射、拉曼散射，其中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。如果一部分光能转换成热振动，那么将发出一个比光源波长长的光，称为斯托克斯光；如果一部分热振动转换为光能，那么将发出一个比光源波长短的光，称为反斯托克斯光。根据
井下光纤测温系统
井下温度监测解决方案
1系统设计简析 1.1项目背景 井温是生产测井中必不可少的一个测量参数，几乎所有的组合测井仪都包括此项测量内容。准确的井温测量对于地质资料解释和油井监测等都具有十分重要的意义，尤其在稠油热采工艺中，井温的监测显得非常重要。目前常规的井温测量方法存在不足：温度传感器的热平衡时间长；传感器的移动会影响井下原始温度场的分布；无法在高温高压环境下对井下的温度场分布进行长期的监测。 光纤传感器作为传感器中一支新秀，已被国内外公认为最具有发展前途的高新技术产业之一。它具有灵敏度高、体积小、易于敷设、对被检测场无破坏与干扰、抗电磁干扰能力强、本质防爆、能够进行分布测量以及传感信息易于通过光纤传输与组网等特点，是对已有的传感技术的发展与补充，它所具有的某些独特性是不能用其它传感技术代替的，尤其适用于石油化工、电力等行业的恶劣环境中。而分布式光纤测温技术作为近年来发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的新技术，20世纪70年代起伴随着光导纤维及光纤通信技术的发展而迅速发展起来，我国从20世纪90年代后期首次利用分布式光纤监测技术测量温度以来，至今已有多个工程应用。 油田中很大一部分是稠油区块，主要采用蒸汽吞吐的开采方式，高温监测最高测试温度达350℃以上。由于仪器工作环境恶劣，使传统的仪器无法进行有效测量。分布式光纤温度监测系统，提供了几近完美的探测性能。光纤分布式温度监测系统相比其他探测手段，这一新兴的线型应变监测手段正逐渐为各个领域的用户广为接受，石化油井由于其易燃易爆、线性结构的特点就更为适用。 1.2系统目标 油田井下温度分布监测——分布式光纤温度监测系统必须保证： (1)油田井下温度的实时监测； (2)根据实际工程需要情况，沿油井垂直方向，实现全方位分布式监测；
分布式光纤测温系统原理
分布式光纤测温系统原理 分布式光纤测温系统依据后向散射原理可以分为三种：基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布里渊散射。目前发展比较成熟，且有产品应用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纤测温系统。它的传感原理主要依据的是光纤的光时域反射(OTDR)原理和光纤的后向拉曼散射温度效应。 分布式光纤测温 一、引言 随着我国经济的发展，电力系统正在朝着超高压、大电网、大容量、自动化的方向发展，一旦发生事故便会对国民经济造成巨大损失。如何对正在运行的电力设备进行在线监测并进行安全预测和温度变化趋势分析?如何通过实时数据对设备质量、运行环境、运行方式、设备老化、负荷不平衡等进行科学分析?这些都是电力系统中迫切需要解决的问题。传统的红外测温仪、红外成像仪、感温电缆、热电阻 式测温系统等只能对电力系统的局部位置进行测温，无法为安全、经济运行、高效检修提供科学依据。而分布式光纤测温系统能够实现多点、在线的分布式测量，实现了运行设备的实时在线监测，有效地解决了长期以来现场出现的高温、燃烧、爆炸、火灾等事故应急不备的问题。在电力系统中，这种光纤测温技术在高压电力电缆、电气设备因接触不良引起的发热部位、电缆夹层、电缆通道、大型发电机定子、大型变压器、锅炉等设施的温度定点传感场合具有广泛的应用前景。 二、分布式光纤测温的基本原理 1. 分布式光纤测温系统依据后向散射原理可以分为三种：基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布 里渊散射。目前发展比较成熟，且有产品应用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纤测温系统。它的传感原理主要依据的是光纤的光时域反射(OTDR)原理和光纤的后向拉曼散射温度效应。 (一)光时域反射(OTDR)原理 当激光脉冲在光纤中传输时，由于光纤中存在折射率的微观不均匀性，会产生散射。在时域里，入射光经后向散射返回到光纤入射端所需时间为t，激光脉冲在光纤中所走过的路程为2L，其中v为光在光纤中的传播速度、C为真空中的光速，n为光纤折射率。在测得时刻t时，就可求得距光源L处的距离。 (二)光纤的后向拉曼散射温度效应 当一个激光脉冲从光纤的一端射入光纤时，这个光脉冲会沿着光纤向前传播。由于光脉冲与光纤内部分子发生弹性碰撞和非弹性碰撞，故光脉冲在传播中的每一点都会产生反射，反射中有一小部分的反射光，其方向正好与入射光的方向相反(亦可称为后向)。这种后向反射光的强度与光线中的反射点的温度有一定的相关关系。反射点的温度(该点光纤所处的环境温度)越高，反射光的强度也越大。利用这个现象，若能测出后向反射光的强度，就可以计算出反射点的温度，这就是利用光纤测量温度的基本原理。 如用公式来表达：当激光脉冲在光纤中传播时与光纤分子相互作用，会发生瑞利散射、布里渊散射、拉曼散射，其中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。如果一部分光能转换成热振动，那么将发出一个比光源波长长的光，称为斯托克斯光;如果一部分热振动转换为光能，
光纤测温和感温电缆的比较
分布式光纤火灾报警系统与感温电缆的比较 一、先进性 1，二十一世纪是光子世纪，光技术和产业澎湃发展，光传感技术是传统电子传感技术的替代技术，为近十年来发展最快的应用技术之一。 2，光纤传感技术是事故预防和监测的重要技术手段，其技术性能与传统感温电缆类传感产品相比有无可比拟的优势，在全球范围的各个行业内已经全面应用，随着对技术优势的进一步认识，将会全面取代传统的电子类传感系统。 二、技术比较 分布式光纤火灾报警系统感温电缆系统 产品类型真正意义上的线性监测系统，可以监测到光缆沿线每点温度的实时状况。只能报出整个区域的状况，无法定点、定温，不利于及时防治。 报警方式具有预、报警功能，支持定温、差温、温升、平 均温度等报警方式，可以对灵活设置每点的报警 方式和报警值。 只支持设定的定温值和差温值报警，即 火灾形成后才能够报警，没有温度显示 功能。 事故判断在火灾发生时，不但具有传统报警设备的功能- 区域报警，还可以对报警点进行定位和定温，另 外，通过实时的温度显示，还可以准确的判断火 灾事故的发展趋势，为灭火提供数据依据。 只具有区域报警的功能，无法定点、定 温。无法预警，也无法判断火灾事故的 发展趋势，不能够为救援提供准确信 息。 安全可靠性不受电磁干扰，不受任何环境的影响，本征安全， 适用于特殊危险场合，定、差温报警结合，绝对 无误报。 因其绝缘皮老化和电磁的干扰等诸多 因素的缘故，极易产生误报；并因其带 电，故不适用于特殊危险场合。 安装采用抗拉伸、抗冲击、外径小、柔韧的光缆，直 线悬吊安装，极为方便，不需要与电缆紧贴敷设， 不影响电缆的安装和今后的改装。 较易损坏的线缆必须与电缆以正弦波 方式紧贴敷设，相互影响，安装难度大， 同时影响今后电缆的改装。 使用及维护长距离监测，一根光缆即可完成探测和信号传输，所有设置在终端完成，整个系统简单可靠，终身免维护。
10KV开关柜光纤光栅测温系统技术方案要点
10KV开关柜光纤光栅测温系统技术方案要点 遂宁市220KV双堰变电站开关柜光纤光栅测温系统技术方案1概述电力设备在正常工作时都会产生发热现象。线路、设备等的连接处由于环境影响，加工工艺等原因使连接部分压接不紧、压力不够、触头间的接触部分发生变化等引起接触电阻变大，发热现象会更加明显。长期如此会加速电力设备线路等的老化，引起电力设备的绝缘性能下降，严重的还能触发电弧短路，降低设备使用寿命，引起重大的电力事故。尤其是隔离开关活动的动、静触头部分、主变引线、电缆头发热现象比较突出，故障率高，每年均有此类问题发生。目前监视方法仍靠工作人员定期完成的，费时费力，工作效率极低，而且不能及时发现潜藏的隐患，有些电力设备的焊点与接头位于不便触及的里端，这又给检测人员带来了极大的不便。 光纤光栅传感技术是近年来发展起来的一门崭新的技术，是伴随着光导纤维及光纤通信技术发展而派生的全新概念的传感技术。光纤光栅传感器通过辨析光波长来检测、度量外界物理量的变化。作为传感器家族新成员，光纤光栅传感器具有以下明显的优点： 1)抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、安全性好——对电绝缘，适合高电压场所； 2)灵敏度高，温度精度高，寿命长，综合性能全面优于现有监测手段； 3)重量轻、体积小、可挠曲，适用于狭小空间； 4)测量对象广泛，对被测介质影响小； 5)易于组网，实现远距离分布式测量。 2系统设计目标光纤光栅测温系统必须满足： ?实施探测开关柜触头温度?准确定位异常温度开关柜地址； ?光纤光栅测温系统应能及时、准确的检测开关柜中A,B,C三相电缆头； A,B,C三相静触头； 开关柜内部环境实时温度，温度异常报警信号可通过光纤光栅测温主机传送给仪表操作室现有的火灾控制器，实现报警并在消防值班室的工控机显示，也可通过手机短信发送信息至相关人员手机。 3系统设计范围本系统设计包含针对本次系统的整体设计、设备供货、安装指导、调试开通、配合验收以及设备保修等服务。其中系统设备包含光纤光栅测温主机（AP-DTS800）、光纤光栅传感器（AP-DTS800A）、AP-PSTO绝缘增爬器及其他安装附件。 4系统设计优点1）绝缘耐压性强： 在电力系统尤其是高压和超高压系统中使用的设备，首先要满足绝缘耐压的要求，即不能降低原有设备的电压等级和安全特性，基于光纤光栅原理的AP-DTS800光纤光栅在线测温系统在监测现场为全光测量，并且采用加涂特氟龙高性能特种涂料的特殊光缆完全满足高压开关柜内的绝缘耐压要求。 2）C+L宽光源： 我公司DTS100光纤光栅传感分析仪采用C+L宽光源，输出光功率稳定性好，
分布式光纤测温系统
分布式光纤测温系统 一、兴安矿现状 兴安矿井煤系地层厚1120米，有煤层41个，其中可采和局部可采煤层23个，煤层总厚度为75.99米，2006年10月26日黑龙江省煤田地质研究所对兴安矿煤层自然倾向性分类和自然发火期核定说明：11、12、17-1、17-2、18、21、22、27、30号层9个煤层属容易自然发火煤层。 各煤层自然发火期：11 号层自然发火期：4个月；17-1号层、17-2号层自然发火期： 8个月；18号层自然发火期：6个月；21号层自然发火期： 10 个月、12、27、30号煤层自然发火期12个月属自然发火煤层， 23、24、28、33等煤层自然发火期12 个月以上，属不易自然发火煤层。 由于煤层自燃发火期短，在对煤层自然发火潜伏期温度的变化进行观测时发现现有的观测技术落后。 二、强化温度观测技术 兴安矿煤层自燃发火的预测预报工作主要以人工观测采空区后部钻孔为主，这种方法在技术上限制了观测的连续性和准确性，为改变现有的观测技术，兴安矿引进了山东微感光电子有限公司研发的分布式光纤测温监测预报系统。 三、分布式光纤测温监测预报系统原理及系统软硬件设备 1、原理 分布式光纤测温监测预报系统采用分布式光纤测温技术，该技术
为拉曼散射和光时域反射技术，可以实现温度和距离的测定。 拉曼散射是依据光在光纤中传播过程中，产生后向拉曼散射光谱的温度效应。当入射的光量子与光纤物质分子产生碰撞时，产生弹性碰撞和非弹性碰撞。弹性碰撞时，光量子和物质分子之间没有能量交换，光量子的频率不发生任何改变，表现为瑞利散射光保持与入射光相同的波长；在非弹性碰撞时，发生能量交换，光量子可以释放或吸收声子，表现为产生一个波长较长的斯托克斯光和一个波长较短的反斯托克斯光。由于反斯托克斯光受温度影响比较敏感，系统采用以斯托克斯光通道作为参考通道，反斯托克斯光通道作为信号通道，有两者的比值可以消除光源信号波动、光纤弯曲等非温度因素，实现对温度信息的采集，光纤测温的原理是依据后向拉曼（Raman ）散射效应。 图3-1 激光散射光谱分析 光时域反射技术（即OTDR 原理）是对空间分布的温度实现空间测量的理论基础。激光脉冲在光纤中传输时，在时域里，入射光经过背向散射返回到光纤入射端所需时间为t ，激光脉冲在光纤中所走过的路程为2L ，有： 2L V t =? (3-1) C V n = (3-2)
光纤测温
光纤测温 １．概述 光导纤维是一种利用光完全内反射原理而传输光的器件。一般光导纤维用 石英玻璃制成，通常有三层：最里面直径仅有几十微米的细芯称芯子，其折射率 为ｎ；外面有一层外径为１０ ００～２０ ００μｍ的包层，其折射率为ｎ２，通常ｎ略小于 ｎ１；芯子和包层一起叫做心线；心线外面为保护层，其折射率为ｎ３，ｎ３≥ｎ２。这种结构可保证按一定角度入射的光线在芯子和包层的界面发生全反射， 使光线只集中在芯子内向前传输。与温度测量有关的光导纤维的特征参数主要 是数值孔径ＮＡ，其表达式为 ＮＡ＝ｎ０ｓｉｎθ０＝ｎ２１－ｎ２２（６－３２） 式中，ｎ０为空气折射率，其值为１；ｎ１为芯子材料的折射率；ｎ２ 为包层材料的折 射率；θ为临界入射角（指保证入射光在芯子和包层界面间发生全反射，从而集 中在芯子内部向前传输的最大入射角）。 ＮＡ大，表示可以在较大入射角范围内输入并获得全反射光；它与心线直径 无关，仅与它们材料的折射率有关。一般光学玻璃组成的光纤，其ＮＡ约为０．４；而石英玻璃组成的光纤，其ＮＡ约为０．２５。 ２．光纤温度传感器 光纤温度传感器是采用光纤作为敏感元件或能量传输介质而构成的新型测 温传感器，它有接触式和非接触式等多种型式。 光纤传感器由光源激励、光源、光纤（含敏感元件）、光检测器、光电转换及处 理系统和各种连接件等部分构成。光纤传感器可分为功能型和非功能型两种型 式，功能型传感器是利用光纤的各种特性，由光纤本身感受被测量的变化，光纤 既是传输介质，又是敏感元件；非功能型传感器又称传光型，由其他敏感元件感 受被测量的变化，光纤仅作为光信号的传输介质。 （１）功能型光纤温度传感器 功能型光纤温度传感器是由光纤本身感受被测目标物体的温度变化，并引 起传输光的相应变化，然后据此确定被测目标物体的温度高低与发生变化的位 置。这类传感器目前仍处于研究阶段，下面介绍其中两种功能型光纤温度传感 器。 ①黑体辐射型 这种温度传感器与辐射光纤传感器很相似，其工作原理是基于光纤芯线受 热产生黑体辐射现象来测量被测物体内热点的温度。此时，光纤本身成为一个 待测温度的黑体腔，它与辐射温度计的区别在于辐射不是固定在头部，而是光纤 整体。在光纤长度方向上的任何一段，因受热而产生的辐射都在端部收集起来， 并用来确定高温段的位置与温度。因此，它属于接触式温度传感器范畴。这种 传感器是靠被测物体加热光纤，使其热点产生热辐射，所以，它不需要任何外加 敏感元件，可以测量物体内部任何位置的温度。而且，传感器对光纤要求较低， 只要能承受被测温度就可以。 光纤温度传感器的热辐射能量取决于光纤温度、发射率与光谱范围。当一 定长度的光纤受热时，光纤的所有部分都将产生热辐射，但光纤各部分的温度可 能相差很大，所辐射的光谱成分也不同。由于热辐射随物体温度增加而显著增 加，所以，在光纤终端探测到的光谱成分将主要取决于光纤上最高温度，即光纤 中的热点，而与其长度无关。
光纤测温系统说明
光纤测温系统原理光纤测温系统构成 图4 光纤测温系统构成 光纤测温系统设计说明：采用点式测温，由于解调体积较小，可每台**每组件近安装一个温度解调仪，测温主机安装在控制室，多路感温光纤分别对监控区域进行温度监测，通过RJ45上传实时温度数据，报警时通过继电器输出报警信息给上位机，实现报警联动。
系统特点 ?不降低电气设备的安全等级：测温式电气火灾监控探测器体积小，直径，没有任何金属材质、电子元器件，绝缘性好，20cm耐10万伏电压。 ?最准确的预报技术：不受电磁场干扰的监测方式，≤10S的响应时间充分将火灾隐患消灭在萌芽阶段。 ?全年、全天侯安全守护：至少25年，每年365天，全天候24小时实时监测和分析。 ?高性价比：初期造价经济合理，后期运行免维护。 ?减少了监测盲区、提高了设备安全性：定位精度1mm。 ?节省成本：直接安装于温升部位，实时记录、显示监测点数据，实现无人值守监测站目标。 ?建立了维修依据：全面掌握设备运行情况，可以预测、预知设备老化，从而根据设备运营状况提出检修时间、检修计划。 ?智能判断性：能够对被测对象的正常温度、异常温度、火灾进行快速的判断和分析。 ?参数设置的方便性：可设置多级的预报警、报警阀值；报警方式有声、光、不同颜色的图形界面、继电器输出等形式。可在任何时间准确显示任何一点监测的温度，在事故发生前早期预警。 ?网络性：该系统具有开放式、网络化、单元化及组态方便等优点，以实现信息化的管理。?兼容性：系统可以通过RS232/RS485、RJ45、内置继电器等输出形式与消防报警系统，提供信号进行声、光报警，信号输出准确、完整。 ?安全性：具有多级权限设置功能，授权管理，确保系统的安全。 ?数据管理性：能够对不同类型的数据进行统计、保存、查询、打印、复制。数据类型有：
光纤测温系统说明
光纤测温系统说明 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
光纤测温系统原理光纤测温系统构成 图4 光纤测温系统构成 光纤测温系统设计说明：采用点式测温，由于解调体积较小，可每台**每组件近安装一个温度解调仪，测温主机安装在控制室，多路感温光纤分别对监控区域进行温度监测，通过RJ45上传实时温度数据，报警时通过继电器输出报警信息给上位机，实现报警联动。 系统特点 不降低电气设备的安全等级：测温式电气火灾监控探测器体积小，直径，没有任何金属材质、电子元器件，绝缘性好，20cm耐10万伏电压。 最准确的预报技术：不受电磁场干扰的监测方式，≤10S的响应时间
充分将火灾隐患消灭在萌芽阶段。 全年、全天侯安全守护：至少25年，每年365天，全天候24小时实时监测和分析。 高性价比：初期造价经济合理，后期运行免维护。 减少了监测盲区、提高了设备安全性：定位精度1mm。 节省成本：直接安装于温升部位，实时记录、显示监测点数据，实现无人值守监测站目标。 建立了维修依据：全面掌握设备运行情况，可以预测、预知设备老化，从而根据设备运营状况提出检修时间、检修计划。 智能判断性：能够对被测对象的正常温度、异常温度、火灾进行快速的判断和分析。 参数设置的方便性：可设置多级的预报警、报警阀值；报警方式有声、光、不同颜色的图形界面、继电器输出等形式。可在任何时间准确显示任何一点监测的温度，在事故发生前早期预警。 网络性：该系统具有开放式、网络化、单元化及组态方便等优点，以实现信息化的管理。 兼容性：系统可以通过RS232/RS485、RJ45、内置继电器等输出形式与消防报警系统，提供信号进行声、光报警，信号输出准确、完整。安全性：具有多级权限设置功能，授权管理，确保系统的安全。
分布式光纤测温系统原理
分布式光纤测温系统原理 分布式测温系统依据后向散射原理可以分为三种：基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布里渊散射。目前发展比较成熟，且有产品应用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纤测温系统。它的传感原理主要依据的是光纤的光时域反射()原理和光纤的后向拉曼散射温度效应。 分布式光纤测温 一、引言 随着我国经济的发展，电力系统正在朝着超高压、大电网、大容量、自动化的方向发展，一旦发生事故便会对国民经济造成巨大损失。如何对正在运行的电力设备进行在线监测并进行安全预测和温度变化趋势分析?如何通过实时数据对设备质量、运行环境、运行方式、设备老化、负荷不平衡等进行科学分析?这些都是电力系统中迫切需要解决的问题。传统的红外测温仪、红外成像仪、感温电缆、热电阻式测温系统等只能对电力系统的局部位置进行测温，无法为安全、经济运行、高效检修提供科学依据。而分布式光纤测温系统能够实现多点、在线的分布式测量，实现了运行设备的实时在线监测，有效地解决了长期以来现场出现的高温、燃烧、爆炸、火灾等事故应急不备的问题。在电力系统中，这种光纤测温技术在高压电力电缆、电气设备因接触不良引起的发热部位、电缆夹层、电缆通道、大型发电机定子、大型变压器、锅炉等设施的温度定点传感场合具有广泛的应用前景。 二、分布式光纤测温的基本原理 1. 分布式光纤测温系统依据后向散射原理可以分为三种：基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布 里渊散射。目前发展比较成熟，且有产品应用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纤测温系统。它的传感原理主要依据的是光纤的光时域反射()原理和光纤的后向拉曼散射温度效应。 (一)光时域反射()原理 当激光脉冲在光纤中传输时，由于光纤中存在折射率的微观不均匀性，会产生散射。在时域里，入射光经后向散射返回到光纤入射端所需时间为，激光脉冲在光纤中所走过的路程为，其中为光在光纤中的传播速度、为真空中的光速，为光纤折射率。在测得时刻时，就可求得距光源处的距离。 (二)光纤的后向拉曼散射温度效应 当一个激光脉冲从光纤的一端射入光纤时，这个光脉冲会沿着光纤向前传播。由于光脉冲与光纤内部分子发生弹性碰撞和非弹性碰撞，故光脉冲在传播中的每一点都会产生反射，反射中有一小部分的反射光，其方向正好与入射光的方向相反(亦可称为后向)。这种后向反射光的强度与光线中的反射点的温度有一定的相关关系。反射点的温度(该点光纤所处的环境温度)越高，反射光的强度也越大。利用这个现象，若能测出后向反射光的强度，就可以计算出反射点的温度，这就是利用光纤测量温度的基本原理。 如用公式来表达：当激光脉冲在光纤中传播时与光纤分子相互作用，会发生瑞利散射、布里渊散射、拉曼散射，其中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。如果一部分光能转换成热振动，那么将发出一个比光源波长长的光，称为斯托克斯光;如果一部分热振动转换为光能，那么将发出一个比光源波长短的光，称为反斯托克斯光。根据拉曼散射理论，在自发拉曼散射条件下，两束反射光的光强与温度有关，它们的比值()为：
10KV开关柜光纤光栅测温系统技术方案
遂宁市220KV双堰变电站开关柜光纤光栅测温系统 技术方案 四川安普光控科技有限公司 二〇一三年十二月
1 概述 电力设备在正常工作时都会产生发热现象。线路、设备等的连接处由于环境影响，加工工艺等原因使连接部分压接不紧、压力不够、触头间的接触部分发生变化等引起接触电阻变大，发热现象会更加明显。长期如此会加速电力设备线路等的老化，引起电力设备的绝缘性能下降，严重的还能触发电弧短路，降低设备使用寿命，引起重大的电力事故。尤其是隔离开关活动的动、静触头部分、主变引线、电缆头发热现象比较突出，故障率高，每年均有此类问题发生。目前监视方法仍靠工作人员定期完成的，费时费力，工作效率极低，而且不能及时发现潜藏的隐患，有些电力设备的焊点与接头位于不便触及的里端，这又给检测人员带来了极大的不便。 光纤光栅传感技术是近年来发展起来的一门崭新的技术，是伴随着光导纤维及光纤通信技术发展而派生的全新概念的传感技术。光纤光栅传感器通过辨析光波长来检测、度量外界物理量的变化。作为传感器家族新成员，光纤光栅传感器具有以下明显的优点： 1) 抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、安全性好——对电绝缘，适合高电压场所； 2) 灵敏度高，温度精度高，寿命长，综合性能全面优于现有监测手段； 3) 重量轻、体积小、可挠曲，适用于狭小空间； 4) 测量对象广泛，对被测介质影响小； 5) 易于组网，实现远距离分布式测量。 2 系统设计目标 光纤光栅测温系统必须满足： 实施探测开关柜触头温度 准确定位异常温度开关柜地址； 光纤光栅测温系统应能及时、准确的检测开关柜中A,B,C三相电缆头；A,B,C 三相静触头；开关柜内部环境实时温度，温度异常报警信号可通过光纤光栅测 温主机传送给仪表操作室现有的火灾控制器，实现报警并在消防值班室的工控 机显示，也可通过手机短信发送信息至相关人员手机。
光纤测温系统说明
光纤测温系统原理 光纤测温系统构成 图4 光纤测温系统构成 光纤测温系统设计说明：采用点式测温，由于解调体积较小，可每台**每组件近安装一个温度解调仪，测温主机安装在控制室，多路感温光纤分别对监控区域进行温度监测，通过RJ45上传实时温度数据，报警时通过继电器输出报警信息给上位机，实现报警联动。
系统特点 不降低电气设备的安全等级：测温式电气火灾监控探测器体积小，直径，没有任何金属材质、电子元器件，绝缘性好，20cm耐10万伏电压。 最准确的预报技术：不受电磁场干扰的监测方式，≤10S的响应时间充分将火灾隐患消灭在萌芽阶段。 全年、全天侯安全守护：至少25年，每年365天，全天候24小时实时监测和分析。 高性价比：初期造价经济合理，后期运行免维护。 减少了监测盲区、提高了设备安全性：定位精度1mm。 节省成本：直接安装于温升部位，实时记录、显示监测点数据，实现无人值守监测站目标。 建立了维修依据：全面掌握设备运行情况，可以预测、预知设备老化，从而根据设备运营状况提出检修时间、检修计划。 智能判断性：能够对被测对象的正常温度、异常温度、火灾进行快速的判断和分析。 参数设置的方便性：可设置多级的预报警、报警阀值；报警方式有声、光、不同颜色的图形界面、继电器输出等形式。可在任何时间准确显示任何一点监测的温度，在事故发生前早期预警。 网络性：该系统具有开放式、网络化、单元化及组态方便等优点，以实现信息化的管理。 兼容性：系统可以通过RS232/RS485、RJ45、内置继电器等输出形式与消防报警系统，提供信号进行声、光报警，信号输出准确、完整。
安全性：具有多级权限设置功能，授权管理，确保系统的安全。 数据管理性：能够对不同类型的数据进行统计、保存、查询、打印、复制。数据类型有：一级预报警数据；二级预报警数据，事故报警数据，异常数据，正常数据，日/月/年平均数据，火情分析数据等。 远程服务性：系统具有远程诊断、远程软件升级和远程维护接口功能。当用户使用环境具有拨号上网或其他网络、通信条件时，可对系统进行远程操作和维护。 1光纤测温系统功能指标 1.1光纤测温性能指标 主机内置工控机，系统能够显示感温光纤监测的实时温度数据和火灾报警信息、故障信息等。RJ45接口与电力监控系统交换机相连，上传光纤测温系统的所有信息至电力监控系统，由电力监控系统完成控制、监测和管理等功能；配置以太网接口可供便携机进行系统参数设置、编程、测试、维护等操作；通过FC/APC接口与感温光纤相连；通过继电器接点（或通信接口）与FAS监控主机连接。实时检测区域内的温度与火灾情况，如发生火灾并输出报警、指示信号。 负载能力挂接多台光纤温度解调仪 (可以级联) 测温精度±℃ 温度分辨率℃ 测温范围-40℃～150℃ 通道数3,6,9,12(可定制) 探头尺寸直径 探头使用寿命大于25年
分布式光纤测温系统施工要求
分布式光纤测温系统施工要求 一般来讲，安装光缆时，每隔2米用一个吊杆固定光缆。光缆铺设完毕后将尾端密封，做好防水防尘的保护，并放在安全的地方。此外，在光缆施工中还应注意以下几点：由于光缆的结构比较特殊，损坏后又难以修复，所以要求我们在装卸运输过程中和施工当中要特别注意对光缆的防护和维护，避免出现损伤、损坏等情况的发生，具体措施如下： 1、光缆到达材料站后，由监理、项目部和供货商共同派出代表进行检查，并做好检查纪录。 2、光缆存放的地面要干燥、坚实、平整，直立并离开地面200mm存放。存放仓库要防火、防水、防潮。 3、在运输时线盘要直立放置并用垫木支撑后绑扎牢固运输，中途如有松动则须重新绑扎后再运输。 4、在运输、装卸、存放和施工过程中线盘要直立放置并用垫木支撑后绑扎牢固，不能以任何理由而损坏线盘使之变形，做到轻装轻卸，不挤压、不碰撞。 5、光缆可短距离滚动，但必须要使滚动方向与光缆的缠绕方向一致。并且在滚动过程中不得挤压或碰撞光缆。 6光缆从材料站发出时要全面检查核实盘号、线长、起止塔号，确认与该耐张段无误后方可发出运至相应的施工现场。 7、光缆采用张力放线，在一个放线段内，第一只和最后一只放线滑轮的直径必须大于 0.8m,中间若有档距大于600m或转角度数大于15度时放线滑轮直径必须大于0.8m，由于没有0.8m的单轮滑车，故采用挂双滑车（0.6m）代替，其余滑车可用0.6m直径的单轮滑车。 8、放线张力机轮轮径必须大于1.2m。放线过程中应控制张力，限制牵引速度，防止张力施加在光缆上，在整个展放过程中，光纤光缆承受的最大放线张力不允许超过其计算保证拉断力的18%。在调整张力机张力时注意张力要缓慢升高，避免使牵引绳和光缆上的张力产生较大幅度的波动。 9、施工过程中，与光纤光缆接触的物件及工具都要进行包胶等措施预保护，防止磨伤光缆。 10、光缆锚线时，要使用专用卡线器并与旋转连接器连接后锚线，锚线钢丝绳要尽量短。 11、光缆在施工过程中尽量不要形成弯曲，必要的弯曲必须遵循最小弯曲半径的要求，
分布式光纤测温系统技术规范(技术规范专用部分)
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXX分布式光纤测温系 统技术规范 招标文件 （技术规范专用部分） XXXXX有限公司 2016年02月·XXXXX
1.适用范围 本技术规范专用部分规定了XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX管理范围内新购置光纤分布式测温系统的技术规范和技术要求，本技术规范专用部分中标明的参数数值是作为特殊强调的条款，其它未标明的均应执行IEC、GB及有关行业标准的最新版本中相关条款的最高要求。 2.总则概述 ⑴.本技术规范专用部分适用于XXXXXXXXXXXXXXXXX光纤分布式测温系统。 ⑵.在本招标专用技术规范中，凡出现“应”的条款，属于强制性条款，在正常情况下均应按此执行；凡出现“宜”的条款，属于推荐性条款，在条件许可时首先应按此执行；凡出现“可”的条款，属于选择性条款，在一定条件下可以按此执行。 ⑶.本招标专用技术规范书中标注为“★”部分条款均属于强制性条款，如不满足其投标作废标处理；标注为“▲”部分条款作为详评阶段的加分项，不作为废标条件，详见招标文件评标办法章节相关描述。 ⑷.技术参数表格内标注“▲”部分为此次招标项目的关键性技术参数指标，作为详评阶段的加分项，不作为废标条件，投标人所响应填写的“投标人保证值”列内容，应在投标文件中提供由中国合格评定国家认可委员会(CNAS)认可的第三方权威检测机构(检测实验室)出具的有效的电磁兼容型式检验报告(或试验报告或鉴定报告)及有效的型式检验报告(或试验报告或鉴定报告)作为佐证验证其填写内容真实性，详见评标办法章节相关描述。 ⑸.投标人应按照本技术规范专用部分的要求提供应标文件，中标方按照本技术规范专用部分的要求提供技术协议书。 ⑹.投标人对本技术规范专用部分的每一条款应逐条做出明确的答复并写出具体技术数据和指标，否则视该条回答无效。 ⑺.投标人应保证：今后在本次工程所提供的系统、设备平台上进行升级、扩容时，不中断已有开放业务，能够平滑升级；扩容、升级后的传输通道具有与本次工程终验时同等的传输质量性能。 ⑻.投标人提供的设备应是标准的，技术上是先进和成熟的，元器件、材料是崭新的，软件版本是最新的。投标人应保证系统的整体性能指标和所供系统的完整性，保证本技术规范专用部分所要求的各项功能业务的开通，如果存在缺陷，所发生的费用由投标人承担。
光纤温度传感器
光纤温度传感器 电子092班 张洪亮 2009131041
光纤温度传感器 摘要 本文从光纤和光纤传感器以及光纤温度传感器的发展历程开始详细分析国内外 主要光纤温度测温方法的原理及特点，比较了不同方法的温度测量范围和性能指标以及各自的优缺点。通过研究发现了当前的光纤温度传感器的种类和特点，详细介绍了光纤温度传感器的原理，种类和各自的特点和优缺点。可以根据这些传感器各自特点将各种传感器应用到不同的领域，本文也简要分析了各种光纤温度传感器的运用范围和领域。本文还通过图文并茂的方式比较详细地分析了介绍了空调器的基本结构，工作电气原理和基本的热力学过程。本文对毕业设计主要内容和拟采用的研究方案也做出了详细地介绍分析。 关键词：光纤传感器，光纤温度传感器，运用领域，空调器，空调器原理 1 引言： 光纤温度传感器是一种新型的温度传感器．它具有抗电磁干扰、耐高压、耐腐蚀、防爆防燃、体积小、重量轻等优点，其中几种主要的光纤温度传感器：分布式光纤温度传感器、光纤光栅温度传感器、干涉型光纤温度传感器、光纤荧光温度传感器和基于弯曲损耗的光纤温度传感器更有着自己独特的优点。与传统的传感器相比具有一下优点:灵敏度高;是无源器件，对被测对象不产生影响;光纤耐高压，耐腐蚀，在易燃、易爆环境下安全可靠;频带宽，动态范围大;几何形状具有多方面的适应性;可以与光纤遥测技术相配合，实现远距离测量和控制;体积小，重量轻等。它将在航空航天、远程控制、化学、生物化学、医疗、安全保险、电力工业等特殊环境下测温有着广阔的应用前景。在本论文中将详细分析当前光纤温度传感器的主要种类和各自的原理，特点和应用范围。70 年代中期，人们开始意识到光纤不仅具有传光特性，且其本身就可以构成一种新的直接交换信息的基础，无需任何中间级就能把待测的量与光纤内的导光联系起来。1977 年，美国海军研究所开始执行光纤传感器系统计划，这被认为是光纤传感器问世的日子。从这以后，光纤传感器在全世界的许多实验室里出现。从70 年代中期到 80 年代中期近十年的时间，光纤传感器己达近百种，它在国防军事部门、科研部门以及制造工业、能源工业、医学、化学和日常消费部门都得到实际应用。从目前的情况看，己有一些形成产品投入市场，但大量的是处在实验室研究阶段。光纤传感器与传统的传感器相比具有一下优点:灵敏度高; 是无源器件，对被测对象不产生影响;光纤耐高压，耐腐蚀，在易燃、易爆环境下安全可靠;频带宽，动态范围大;几何形状具有多方面的适应性;可以与光纤遥测技术相配合，实现远距离测量和控制;体积小，重量轻等。目前，世界各国都对光纤传感器展开了广泛，深入的研究，几个研究工作开展早的国家情况如下:美国对光纤传感器研究共有六个方面:这些项目分别是: 光纤传感系统;现代数字光 纤控制系统;光纤陀螺;核辐射监控;飞机发动机监控; 民用研究计划。以上计划仅在 1983 年就投资 12-14 亿美元。美国从事光纤传感器研究的有美国海军研究所、美国宇航局、西屋电器公司、斯坦福大学等 28 个主要单位。美国光纤