CN2844873Y - 一种基于分布式光纤的对电缆温度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于分布式光纤的对电缆温度检测装置，包括高压电缆、监控计算机，其特征在于：在高压电缆的表面设置有检测光纤，在检测光纤上串接有二极管激光器和光耦合器、光纤滤波器，光耦合器和光纤滤波器分别接有光电测温仪，光电测温仪和二极管激光器经信号处理电路接监控计算机。检测光纤可以设置在高压电缆的护套内。检测光纤可以缠绕成圈状放置在待测部位。本实用新型的优点是能对于电缆实现实时的温度监控，且能对于电缆的任意段进行任意温度等级的报警值设定，可以防患于未然地对于高压电缆进行运行的监控。

Description

一种基于分布式光纤的对电缆温度检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置，特别是一种基于分布式光纤的对电缆温度检测装置。

背景技术

现在为了城市建设的需要，作为电力主线的输电电缆很多已经从电线杆上转而放入地下管道中，由于电力是一个城市的重要能源，它的可靠、安全对于人民的生活及生产有着至关重要的作用，而高压电缆在长期的运行中，可能因绝缘老化形成局部放电，局部的放电进而造成恶性循环酿成电缆***和火灾，现在为了对运行中的高压电缆进行安全运行的监测，在一些重要的节点安装使用了红外线测温仪、红外线成像仪、感温电缆、温度采样点式测温等设备，但是它们对于长距离的输电电缆也无法进行防患于未然的监测，一般是发生事故后才能报警，在电缆的运行中无事故前的监测数据记录，无事故前的预报。

发明内容

本实用新型的目的是解决现有技术中对于高压电缆的运行中利用红外线测温仪、红外线成像仪、感温电缆等仪器进行温度检测所存在的无事故前的数据记录、无事故前的预报等问题，提供一种能够实时对高压电缆运行中温度变化进行检测的基于分布式光纤的对电缆温度检测装置。本实用新型设计一种基于分布式光纤的对电缆温度检测装置，包括高压电缆、监控计算机，其特征在于：在高压电缆的表面设置有检测光纤，在光纤上串接有二极管激光器和光耦合器、光纤滤波器，光耦合器和光纤滤波器分别接有光电测温仪，光电测温仪和二极管激光器经信号处理电路接监控计算机。检测光纤可以设置在高压电缆的护套内。检测光纤可以缠绕成圈状放置在待测部位，缠绕成圈检测光纤可以放置在电器设备上。本实用新型的优点是能对于电缆实现实时的温度监控，且能对于电缆的任意段进行任意温度等级的报警值设定，可以防患于未然地对于高压电缆进行运行的监控。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作详细说明，

附图1为本实用新型的光纤与电缆检测的总体分布结构示意图，

附图2为本实用新型的光纤连接结构示意图，

具体实施方式

图中包括高压电缆1、监控计算机2，其特征在于：在高压电缆1的表面设置有检测光纤3，在检测光纤3上串接有二极管激光器4和光耦合器5、光纤滤波器6，光耦合器5和光纤滤波器6分别接有光电测温仪7，光电测温仪7和二极管激光器4经信号处理电路7接监控计算机2。检测光纤3可以设置在高压电缆1的护套内。检测光纤4可以缠绕成圈状放置在待测部位，缠绕成圈检测光纤4可以放置在电器设备上。

光纤的温度传感原理的主要依据是光纤的光时域反射(OTDR)原理以及光纤的背向拉曼散射温度效应。当一个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，在传播中的每一点都会产生反射，反射之中有一小部分的反射光的方向正好与入射光的方向相反(亦可称为“背向“)这种背向反射光的强度与光纤中的反射点的温度有一定的相关关系。反射点的温度(该点的光纤的环境温度)越高，反射光的强度也越大。也是说，背向反射光的强度可以反映出反射点的温度。利用这个现象，若能测量出背向反射光的强度，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。而***的空间定位功能则通过测量从激光脉冲发出到背向反射光回来的时间差实现。

以下用公式来表达：当波长为λ_o的激光入射到光纤中，它在光纤中传输的同时不断产生后向散射光波，这些后向散射光被中除有一与入射光波长相同的很强的中心谱线之外，在其两侧，还存在着λ_o-Δλ及λ_o+Δλ的两条谱线。中心谱线为瑞利散射谱线，长波一侧波长为λs(λs＝λ_o+Δλ)的谱线称为斯托克斯线(stokes)，短波一侧波长为λa(λa＝λ_o+Δλ)的谱线称为反斯托克斯线(antistokes)。根据拉曼散射理论，在自然拉曼散射条件下，反斯托克斯光强Ia与斯托克斯光强Is的比值R(T)为：

          R(T)＝Ia/Is＝(λs/λa)⁴*exp(-hcu/kT)

式中：h为普朗克常量；c为真空中的光速；u为波数偏移量；k为波尔兹曼常量；T为热力学温度。

从式中可以看出，R(T)仅与温度T有关，而与光强、入射条件、光纤几何尺寸及光纤成分无关。据此，我们可以借助探测反斯托克斯及斯托克斯后向拉曼散射光强之比值来实现温度绝对测量。

具体使用时将检测光纤3敷放在高压电缆1的表面或直接将检测光纤3嵌入到高压电缆1的保护套内，如果是检测一个有限空间的温度则可以将检测温光纤3缠绕成圈状，固定在待测部位，在监控计算机2的控制下，二极管激光器4往检测光纤3内发送一个波长为λ。的激光，然后从光纤滤波器6连续获得反射光的反斯托克斯及斯托克斯后向两条谱线，同时比对二极管激光器4的原始参考信号，接入光电测温仪7后获得温度值。并且可以根据发出光脉冲的时间及接收到的连续的反射光的时间，通过监控计算机2计算得反射点的具体距离，通过监控计算机2直观显示检测光纤3监测区域的环境温度分布情况。提供温度过热报警，以及温升报警，即在指定一段时间内，检测光纤3监测区域环境温度上升过快，超过了设定温度，进行报警。实现检测光纤3监测区域的事故早期预测，防患于未然。当检测光纤3监测区域温度升高，超过报警值时，***能提供报警并准确确定升温位置，指导检修维护工作。***提供电子地图，直观显示现场光缆分布和走向。可以按照用户要求划分区间，提供各分区的检测光纤3分布和温度曲线，提供各分区的平均温度、在线温升变化等图文资料，各分区可以设置不同的温度报警值和温升报警值。***电脑具有局域网络接口，可与相应的管理网络相连，实现信息的共享，连结局域网的计算机可同样具有温度显示和报警功能。本实用新型也可以用于各种电器设备的温度监测。

Claims (4)

1、一种基于分布式光纤的对电缆温度检测装置，包括高压电缆、监控计算机，其特征在于：在高压电缆的表面设置有检测光纤，在检测光纤上串接有二极管激光器和光耦合器、光纤滤波器，光耦合器和光纤滤波器分别接有光电测温仪，两路光电测温仪和二极管激光器经信号处理电路接监控计算机。

2、按权利要求1所述的一种基于分布式光纤的对电缆温度检测装置，其特征在于：检测光纤可以设置在高压电缆的护套内。

3、按权利要求1所述的一种基于分布式光纤的对电缆温度检测装置，其特征在于：检测光纤可以缠绕成圈状放置在待测部位。

4、按权利要求3所述的一种基于分布式光纤的对电缆温度检测装置，其特征在于：缠绕成圈检测光纤可以放置在电器设备上。

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