分布式光纖測溫系統

一．行業背景

隨著社會發展，對電力需求的不斷增長，電網的負載會不斷增加。盡管發生事故的可能性微乎其微，但是依然有一定數量的電網事故案例。 而對這些案例的分析都顯示，當時的電纜工作溫度已經超過了它們最大極限工作溫度，因此需要對電纜的動態載流量進行分析，來降低甚至消除上述事故隱患。

對于已經投入運行的電纜、電纜結構和其它電纜的相位和空間關系，負荷的電壓和頻率等均已確定，電纜的總發熱量僅和導體溫度相關。可以通過電纜載流量分析軟件（以下簡稱軟件）來建立環境溫度，護套表面溫度與電纜線芯溫度，載流量之間的對應關系，實現電纜線芯溫度的非接觸在線診斷，保證電纜的安全運行。

二．依據標準

? QGDW 1814-2013 《電力電纜線路分布式光纖測溫系統技術規范》中規定了導體溫度計算驗證實驗和動態載流量計算驗證實驗。

? DLT1253-2013《電路電纜線路運行規程》中規定了敷設條件不同時電纜允許載流量和電纜導體允許最高溫度。

? DLT 1573-2016《電力電纜分布式光纖測溫系統技術規范》中規定了監測計算機軟件的基本的功能：電纜導體溫度計算，電纜導體動態載流量計算，數據保存及事件識別。

三．系統原理

3.1 分布光纖測溫系統原理

分布光纖測溫系統可以同時實現溫度測量和空間定位功能，實時獲得沿光纖分布的準確溫度信息；結合先進的火災智能報警判斷算法，實現傳感光纖全程的實時在線監測。

3.2 運行電流采集主機原理

電纜的運行電流采用羅氏線圈進行測量。一個完整的羅氏線圈電流測量系統應該包括一個線圈和一個積分器。將羅氏線圈測得的電動勢通過積分器做積分運算后可還原導體中的電流。

3.3 電纜載流量分析軟件原理

電纜載流量分析軟件可以實時、全范圍監測電纜表面溫度，環境溫度和電纜的運行電流。采用國際電工委員會標準IEC60287、IEC60853算法模型實時計算導體溫度，穩態載流量和動態載流量，為電纜的安全監控和負荷管理提供了強大的幫助。

四．產品特點

物聯網平臺上傳:實現電流，溫度等數據實時上傳物聯網平臺，通過云平臺實現遠程監控和云計算，不受地方限制和快速檢測電流及時響應，從而更好的保護電纜設備。

實時數據分析:實時查看電纜的運行電流，環境溫度，電纜表面溫度，電纜導體溫度，方便對電纜的運行狀態進行分析。

穩態載流量計算:用戶只需設置好相關的電纜基本參數，在電纜載流量分析軟件確定電纜型號和電纜表面溫度，可計算出電纜的穩態載流量。為設計部門的電纜選型和調度部門調整電纜負荷提供參考數據。

動態載流量計算:給定溫度，時間，電流三個值中的任意兩個值，即可以計算出第三個值。可以幫助在線評估電纜的剩余負荷能力，幫助調度人員在負荷分配中做出合理決策，并實現電力電纜的動態增容，減少輸電線路建設投資。

五．系統組網

電纜載流量動態監測系統組網圖如圖1所示。

圖1

? 電纜表面和環境溫度采集：光纖測溫主機實時測得沿光纜敷設方向的電纜的溫度信息，再通過局域網將溫度信息傳輸到上位機的軟件。

? 軟件：在局域網內，由光纖測溫主機采集的溫度信息和運行電流軟件采集的電流信息會統一上傳至軟件。

? 物聯網平臺：軟件中數據可通過以太網傳輸至物聯網平臺。

六．軟件功能

軟件主界面如圖2所示。注意：每套軟件都和服務器綁定，若隨意將軟件安裝在其它服務器上，會導致軟件無法運行。

圖2

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6.1 溫度監控

如（圖3）所示，為溫度監控頁面,頁面分為3部分，頂部為當選中光纖基本信息，左側為實時溫度曲線，右側為告警信息列表，可點擊通道號切換顯示不同通道的光纖溫度曲線。右側采集控制按鈕從左到右分別為，開始采集、停止采集、重置坐標、停止告警聲音。

圖3

6.2 載流量分析

打開再載流量頁面，在左側通道列表選中相應線纜通道，系統根據當前采集的實時溫度計算線纜載流量，如（圖4）所示

圖4

6.3 歷史告警

歷史告警可以根據時間段和通道查詢告警記錄，如（圖5）。點擊查看可以查看告警記錄詳細信息。

圖5

6.4 歷史溫度

歷史溫度可以根據時間段和通道查詢歷史溫度數據，如（圖6），歷史數據可根據選擇時段進行快速回放操作，快速查看光纖溫度變化，如（圖7）。點擊查看可查看歷史記錄詳情。

圖6

圖7

6.5 采集設置

采集設置可以修改系統采集卡設置、存儲設置、數據上報設置、光開關設備運行參數，如（圖8）

圖8

6.6 光纖設置

光纖設置可以查看當前已配置的光纖信息，可以添加、修改和刪除測溫光纖信息，如（圖9）。

圖9

6.6.1 光纖添加、修改

點擊和可以添加和修改光纖信息，再打開的窗口中可填寫相關信息，點擊可讀取光纖溫度數據曲線，點擊可自動計算參考光纖和測溫的區間信息。如（圖10）

圖10

6.6.2 光纖地圖路徑設置

點擊圖標可設置光纖的鋪設路徑，如(圖11)。在打開的新窗口的左上角可以修改所在城市。點擊“開始繪制"可以在地圖上繪制光纖鋪設路徑，雙擊結束繪制。點擊“清除路徑"可清理當前繪制的路徑。點擊“保存"保存當前繪制的路徑。點擊右上角刷新地圖。

圖11

6.7 監控區間設置

監控區域設置可設置查看和修改已配置的光纖通道的監控區域，點擊和可以添加和修改監控區域，如（圖12），填寫完成信息后點擊“保存"按鈕。

圖12

6.8 穩態載流量計算

載流量計算可根據選擇的電纜、電纜溫度計算電纜可承受的載流量。如（圖13）

圖13

6.9 電纜信息設置

電纜信息設置添加電纜信息，該信息填寫較多。請認真填寫，確保填寫數據正確如（圖14）。填寫信息分為電纜參數信息和電纜敷設及其它關聯參數2部分。

電纜參數信息包括電纜的導體、導體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層、內襯層、金屬護套、外護套、電纜外部信息。

電纜敷設及其它關聯參數包括電纜敷設環境和敷設類型。

圖14