DTS光纤测温系统在35kV电缆上应用

Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2020年第19期·53·文章编号：2095－6835（2020）19－0053－02分布式光纤泄漏监测系统（DTS ）在热力管道敷设施工中的应用邱华伟，李广山，胡春峰，王梓涵，邱晓霞，邱秀娟（唐山兴邦管道工程设备有限公司，河北唐山064100）摘要：对分布式光纤泄漏监测系统的监测原理、敷设施工要点方法、设备物料配置等方面进行总结，对光纤敷设施工提出建议，为今后泄漏监测系统在热力管道中高质量施工的应用积累经验，以更好地监测热力管道的安全运行。

关键词：光纤敷设；布线施工；泄漏监测；热力管道中图分类号：TU995.3文献标志码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2020.19.019近些年城镇集中供热供冷预制保温管道在中国飞速发展，得到广泛的应用，管道泄漏检测显然是维护活动的重要组成部分，且一直是一项艰巨的任务。

大多数情况下，需要对管道进行现场检查，发现泄漏点。

在过去的几年里，使用光纤的分布式温度监测技术已经证明是检测和定位管道泄漏的有效方法，通过使用光时域反射测量（OTDR ）的技术进行定位。

光缆作为温度传感的媒介，如何合理地布放施工，针对各个特殊地形地段如何更好更有效地敷设，保证布放施工质量是光纤测温精度的基础，也是后期高效使用的重中之重，并且该项目已经获得国家重点研发计划资助——“科技助力经济2020”重点专项（编号：SQ2020YFF0422268）。

1分布式光纤泄漏监测系统原理DTS 光纤分布式管道监测系统采用光纤作为传感器，通过监测管道外部的温度变化，实现对管道泄漏点的发现。

DTS 光纤分布式管道监测系统主要应用的原理是拉曼效应。

拉曼散射光是由热影响的分子振动引起的，背散射光携带关于散射发生的局部温度的信息。

事实上，拉曼背散射光有2个频移分量：斯托克斯分量和反斯托克斯分量。

DTS-2000分布式光纤温度监测系统设计手册（在电缆测温和载流量监测中的应用）聚光科技（杭州）有限公司目录1DTS技术概述 (3)2DTS在电网中的应用 (3)2.1应用背景 (3)2.2DTS产品的适用性 (5)3DTS-2000产品介绍 (6)3.1DTS-2000技术原理 (6)3.2DTS-2000产品组成 (7)3.3.1机柜部分 (7)3.3.2感温光缆 (8)3.3.3软件平台 (9)3.3产品技术参数 (14)4工程施工方式 (15)1DTS技术概述DTS是Distributed temperature sensing（分布式温度传感）的简称。

相对于传统点式温度传感器而言，分布式温度传感可以实现单传感器对线型区域甚至面型区域的检测。

DTS技术是利用某些特殊的光波在光纤中传播时光波会携带沿途各点的温度信息这一技术原理，结合微弱光信号探测、超高速信号监测等技术手段实现的，具有了精度高、稳定性强、寿命长等特点，是温度传感领域的发展趋势之一。

自从DTS技术于1986年首次投入商业化运作以来，该项技术被广泛应用于众多需要确保安全可靠运作的领域，包括高压动力电缆的温度分布监测、加工厂热点探测与定位、低温气体储存罐漏气点的探测，和沿生产油井的温度分布监测等领域，可以说国民经济体系中所有跟温度相关的行业都可以看到DTS的应用。

尤其是在电网中，DTS正逐渐成为电缆载流量监测、电缆隧道火情监测等方面的常规手段。

2DTS在电网中的应用2.1应用背景电网中电力电缆的工作温度是非常重要的电力系统运行参数，这个参数直接关系到系统是否可以长期安全、可靠运行。

通常来讲，要保障电力电缆正常运行，需要控制电缆芯表面的温度不能超过电缆绝缘层的耐受温度。

如果电缆芯表面温度超过绝缘层耐受温度，轻则引起绝缘层的慢性老化，久而久之引起火灾甚至爆炸，重则在很短的时间内引起火灾，导致线路烧坏和大范围断电。

无论那种情况，最终的结果都是线路损毁和大面积停电导致的重大财产损失。

真知灼见Knowledge and InsightURBAN PUBLIC TRANSPORT 《城市公共交通》2019·0729光纤测温技术在无轨电车输电电缆上的应用北京公共交通控股（集团）有限公司 邵 强 赵汝亮终端四大部分组成。

根据需要可以采用多台测温主机进行组网，扩大测温范围。

2 光纤测温技术的应用与效果北京公交集团开展“分布式光纤测温系统”应用项目，对杨闸环岛公交站到慈云寺桥部分路段的无轨电车输电电缆运行温度实施在线监测和预警。

项目使用一台4公里8通道的分布式光纤测温仪（DSC-DTS4K-8P）布置在杨闸环岛公交站内的箱式变压器中，共使用测温主机的7个通道对架空段电缆、地埋段电缆及电缆接头的温度进行实时监测。

其中1个通道用于监测公交站内的电缆，4个通道用于监测走向三间房路二号闸箱的4根电缆，1个通道用于监测公交站至架空处区域的电缆，1个通道用于监测走向杨闸环岛方向的2根电缆，另留有1个通道备用。

测温主机的7个通道分别连接的光缆长度（即监测电缆长度）依次为2700米、2700米、1500米、1500米、800米、350米、400米。

系统通过北京公交集团内部网络将现场温度数据传到位于远端的北京公交电车公司供电所的管理终端，工作人员可以通过管理终端上的远端软件随时查看电缆运行过程中的温度状况。

由于无轨电车输电电缆有长距离的井下电缆和架空段电缆，故本项目研究了两种新型结构的测温光缆，分别用来监测架空段电缆及井下地埋电缆的实时运行温度。

架空段新型测温光缆需要设计使用一种非金属光缆，且该光缆要保证长时间防雨水、防阳光照射、耐高温、可靠性强、温度感测性能较好。

这种新型架空电缆温度监测光缆是把传感光纤放在一根充油塑料套管内，这样使光缆有很好的防水、防震性能；受技术水平限制，利用红外测温仪、红外成像仪、感温电缆、传统的点式测温系统均无法实现对无轨电车输电电缆温度长距离实时在线监测，尤其是对地下封闭环境的温度监测更是无能为力。

浅谈电网中高压开关柜点式光纤测温系统的运用论文浅谈电网中高压开关柜点式光纤测温系统的运用论文引言影响高压开关柜安全可靠运行的因素较多，而导电连接处的接触不良是最重要的因素之一，由于电流流过产生热量，所以几乎所有的电气故障都会导致故障点温度的变化。

变电站开关柜的动静触头、电缆接头等连接处位置由于接触不良而导致过热是一种严重的事故隐患。

近年来，35kV窑子坡变电站、35kV四台沟变电站均发生过类似的事故，轻则造成断电，重则引发爆炸和火灾，严重影响生产安全。

一般从开关柜接头过热开始到形成事故会有时间间隔，若能及早发现温度异常并快速处理，将大大减少电气事故发生率。

通过分析研究，决定应用“AT501高压开关柜点式光纤在线测温系统”,通过在线监视的方法，对电气设备的运行温度，尤其是敏感位置温度的监测是故障预警和预防事故的重要手段，提前发现开关柜内设备接头发热的迹象，防止出现恶性事故。

1AT501点式光纤测温系统构成1.1AT501点式光纤测温系统结构该系统主要由ATS-100光纤传感器、AT501D光纤测温仪、AT501M集中监控主机等部件，以及上位监控计算机（含远程监控管理软件）、监控机柜及所需辅助设备组成。

系统结构如图1所示。

1.2ATS-100光纤传感器ATS-100光纤传感器（见图2）将被监测部位的'温度信息转换为光信号，并传送给AT501D光纤测温仪，光纤传感器的探头尺寸为目前业内最小，可直接安装在被测点上，测温准确，响应迅速。

1.3AT501D点式光纤测温AT501D点式光纤测温仪实时接收ATS-100光纤传感器送来的携带有温度信息的光信号，并解调为温度数值，实现对被监测部位的温度测量，当实际测量值大于报警设定值时发出报警信号。

AT501D点式光纤测温仪既可单机独立工作，也可多台组网使用。

1.4AT501M点式光纤集中监控主机AT501M集中监控主机（见图3）采集总线上所有AT501D的温度、报警、故障等数据，并通过以太网接口送入上层管理系统；当有火灾发生时，还可以把每个测温度的火灾报警信号通过继电器节点送入消防火灾报警系统。

应用于高压电缆的光纤分布式温度传感新技术分布式温度传感(DTS:distributed temperature sensing)技术是一种用于实时测量空间温度场分布的传感技术。

该技术利用光时域反射(OTDR:optical time domain re flectometry)原理、激光喇曼光谱原理，经波分复用器、光电检测器等对采集的温度信息进行放大并将温度信息实时地计算出来［1］。

目前，国外(主要是英国、日本等国)已利用激光喇曼光谱效应研制出分布式光纤温度传感器产品［2］，而国内也在积极地开展这方面的研究工作，现已研制成功基于分布式光纤温度传感原理的一系列产品，可广泛应用在航空航天、石油测井、电力、冶金、煤矿等领域中［3］。

国内把分布式光纤温度传感技术引入电力系统电缆测温的研究工作只是刚刚开始。

分布式光纤传感技术具有抗电磁场干扰、工作频率宽、动态范围大等特点，它能够连续测量光纤沿线各点的温度，目前，国外产品的测量距离可在1~30km范围内，空间定位精度达到1m之内，温度分辨率达到1℃［4，5］。

其能够进行不间断的自动测量的特点，特别适用于需要大范围多点测量的应用场合。

由于这种光纤传感技术采用的是普通光纤，因而，其在高压电力电缆载流量的动态计算（用缆芯温度间接反映），长距离电缆接头处的温度监测以及电缆发生断线故障时断点位置的测量等场合具有广泛的应用前景。

2光纤分布式温度传感原理光纤温度传感原理的主要依据是光纤的光时域反射(OTDR)原理以及光纤的后向喇曼散射(raman scattering)温度效应［6］。

当一个光脉冲从光纤的一端射人光纤时，这个光脉冲会沿着光纤向前传播。

因光纤内壁类似镜面，故光脉冲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，其方向正好与入射光的方向相反。

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关系。

反射点的温度(光纤所处的环境温度)越高，反射光的强度也越大。

DTS分布式光纤温度监测系统DTS-082S分布式光纤监测系统引言DTS分布式光纤温度传感器系统是近年来发展起来，用于实时测量空间温度场的系统。

系统中光纤即是传输媒体又是传感媒体，存在很大的市场发展潜力。

系统介绍DTS分布式光纤温度监测系统，是国内外应用较成熟的分布式光纤测温技术，该系统利用光纤感测信号和传输信号，采用先进的OTDR技术和Raman散射光对温度敏感的特性，探测出沿着光纤不同位置的温度的变化，根据数据智能分析，实现真正分布式的测量，可及时预警火灾隐患，并精确定位火灾发生的位置。

北京金石智信科技有限公司的DTS产品，测量通道及测量距离根据实际情况而定，采用模块化设计，可靠性高；同时凭借高速微信号处理技术优势，实现0.5m空间分辨率，技术指标达到国际先进水平。

本产品可提供基于多模光纤和单模光纤的DTS测温，尤其适合高压电缆在线监测，在实际应用中得到了很好的反馈。

系统原理DTS的基本原理，当激光在光纤中传输时发生拉曼散射，拉曼散射光分为斯托克斯光和反斯托克斯光。

当光纤受热，反斯托克斯光强的变化相对斯托克斯光强的变化大很多。

利用反斯托克斯光强与斯托克斯光强的特性，经波分复用器和光电检测器采集带有温度信息的背向拉曼散射光信号，经信号处理可以解调出实时的温度信息。

在时域中，利用光时域反射技术（Optical Time Domain Reflection），根据光在光纤中的传输速率和背向拉曼散射光的回波时间，可以对温度点进行定位。

实现对光纤温度场的分布式测量。

系统组成DTS分布式光纤温度监测系统由以下部分组成：1、工控主机功能：对各个温度监测主机采集的温度信号进行实施处理，可以实时观测各条电缆的实时温度曲线，历史温度数据，图标分析数据等。

2、温度监测主机功能：实时采集电缆温度数据。

3、测温光缆功能：现场敏感元件及数据媒介4、组态软件功能：显示电缆实时温度曲线、报警信息、历史数据、分析报表等。

5、分析软件功能：采集光信号，并将其转换为温度信号。

光纤测温系统在电缆输电线路中的运用随着高压电缆运用越来越来越广泛，电缆线路的日常维护检修的任务对于输电运行部门也越来越大，各种电缆线路的监测装置也应运而生。

电缆光纤测温系统能实现电缆温度的实时监测，记录电缆线路在不同荷载下的发热状态，收集详细数据；通过光纤测温系统反馈信息，可及时发现电缆线路存在故障，调整电缆运行状态，延长电缆线路的运行寿命；也能大大降低运行部门的工作强度，对保障电缆线路可靠运行具有重大现实意义。

一、光纤测温系统的功能电力系统中，线路分为电缆和架空线路。

电缆线路一般敷设于地面以下，运行检修困难。

电缆会因为过载或外部原因，导致电缆局部运行温度过高。

电缆温度过高，将大大缩短电缆的使用寿命。

经相关厂家试验论证，电缆持续运行在70℃以上时，电缆运行寿命缩短三分之一。

因此，有必要对电缆进行在线、实时监测，能将故障信息迅速发送至运行人员，运行人员及时处理故障，保障电力的供应。

光纤测温系统可以通过对电缆的运行状态进行实时监测，监测电缆在不同荷载下的运行温度，并对突发事件及时发送至运行人员手机中，提高运行部门管理水平；系统能对电缆沟、隧道内的火灾进行监测与报警，提前发现电缆故障并预警，预防事故的发生；可以优化电缆线路的运行状态，根据传输的负荷确定电缆温度变化的规律，在考虑电缆运行寿命的情况下，可选择传输最大的线路容量，提高线路的利用效率。

综上所述，光纤测温分析系统具体应具有以下主要功能：电缆运行温度监测功能，能实时监测记录电缆的不间断运行温度；温度异常报警功能，并且在该状态下电缆的实际运行载流量；系统能通过自主计算，在设定过载电流和最高允许温度计算出过载时间；设定运行电流和运行时间可以计算出电缆的运行温度；设定过载时间和最大允许温度可计算出最大允许过载电流；电缆动态载流量分析功能（日负荷）；自动生成运行报告功能，可方便地为项目调试和文件归档列出详细的报告。

二、测量原理光纤测温系统是基于光纤的拉曼散射效应，激光器发出的光脉冲与光纤SiO2分子相互作用，发生散射，其中拉曼散射与光纤SiO2分子的热振动能相互作用，对温度的变化敏感。

分布式光纤温度测量系统-----------------电缆温度测量的应用引言光纤传感技术是在上世纪七十年代伴随着光纤通信的蓬勃发展而提出来的,它与光时域反射技术密切结合迅速崛起,经过几十年的发展而在多个领域广泛应用。

与传统的传感器相比,光纤传感器具有轻质,耐腐蚀,耐高温,防水防潮,抗电磁干扰等一系列优点,因此在恶劣环境中颇具用途。

而分布式光纤传感技术除具备上述特点以外,还具备实时获取在传感光纤区域内随时间和空间变化的测量分布信息的能力。

准确的说,它可以精确测量光纤沿线上任一点的温度信息,如果把光纤纵横交错连接成网状,则可以构成规模庞大的地毯式动态监测网,实现对目标的实时全方位检测。

特别是在我国，每年发生的有关电器的火灾事故大多是因为电线或电缆长期运行过热烧穿绝缘所引起，所以对于温度的监测十分重要，这也是本文设计的分布式光纤温度测量系统的重要应用。

结构与测量原理分布式光纤温度传感器获取空间温度分部信息的原理是利用光在光线中传输能够产生向后散射。

在光线中诸如一定能量和宽度的激光脉冲，它在光线中传输的同时不断产生后向散射光波，这些广播的状态受到所在光纤散射点的温度影响而改变，将散射回来的光波经波分复用、检测解调后，送入信号处理系统便可将温度信号实时显示出来，并且由光线中光波的传输速度和背向光回波的时间可对这些信息定位。

1 拉曼散射原理微观世界中任何分子和原子都在不停地运动,光纤的分子和原子也不例外,存在着分子振动。

泵浦光通过分子时打破了分子振动原有的平衡,振动分子将与之发生能量交换。

当产生光子的能量小于泵浦光子的能量(分子振荡吸收泵浦光子的能量)时,称为斯托克斯散射。

当产生光子的能量大于泵浦光子的能量(分子振荡的能量传给光子)时,称为反斯托克斯散射。

斯托克斯散射和反斯托克斯散射统称为拉曼散射。

拉曼散射过程的能级示意图如图1所示。

其中, E1、E2 分别表示分子振动的两个能级,两个能级之间相差h Δν,即E2 = E1 + h Δν。

情 况会 有所 不 同 ，这也 导致 不可 能时 时刻 刻守 着 电 缆 。因此运 用传 感器 可 以解 决这 一 问题 ，传感 器将
实时数 据发 送 到监 控 电脑 ，这样 能够 获取 电脑 的运 行稳 定状况 。
同样准确 ，它使 用了光时域反射 的原理 。同样在 传感
一
、
光纤温度 传感器原理
感器 的价 格要 贵 ，这便 要求 我们 不能 每一 处都 用光 纤传 感器 ，而 我们 更 多采 用对 的模式 在 电力 电缆表
较 为明显 的测量 数 据 ，这 也都 是其 他类 型不 Ｒ ￣ Ｐ － Ｌ 拟
的 。同样 和光 缆测温 仪 一样 ，拉曼 传感器 为 了确保 精度 ，传 感器要 尽 可能 的接近 电Байду номын сангаас 缆芯 的位 置 ，这 样 测出 的数据 更加接近真 实数据 。
界 影响 更小 。 同时具 备 以上特 点 的光 纤 传感 器还 特
别轻 小 、柔韧 ，所 以 也便可 以 到处可 用 ，解决 了传
不 同 ，也使 它 比 电传感 更 能抗 电磁 干扰 ，又 因为光
Ｍｏ ｄｅｒ ｎ Ｓｃ ｉ ｅｎ ｃ ｅ
８ ５
栅 不是 金属材 质 的 ，这 也赋 予 它有 更强 的耐压 抗腐 蚀性 ，对于它 的运行模式 ，我主要概 括以下几 点。 首先 光纤材 质 的传 感器 肯定 会 比其他 材 质的传
温度计算 ，最终得到精确的温度数据 。
变化 的光 信 号 ，光是 一种相 干 性特别 好 的物 质 ，这 便让 它更 具特 点 ，比传 统 的传 感器都 稳定 ，而 又因 为光 的抗 电磁 干扰 能 力强 ，这 也使光 纤传 感器 受 外
二 、传感器 的应 用模式

乌海电业局宝山变电站连续分布全光纤测温系统的应用当前，我地区由于工业园区的不断发展，电气设备的检修工作较为频繁，定期进行预防性试验，根据试验结果来判断设备运行状况，从而确定其是否可以继续投入运行。

长期以来，坚持预防性试验对电力系统的安全运行起到了很大的作用，但随着电力系统的大容量化，高电压化和结构复杂化；随着工农业生产的发展和用电部门重要性的提高，对电力系统的安全可靠性指标的要求也越来越高。

这种传统的试验和诊断方法已显得越来越不适应。

随着科学技术的进步，DSC-DTS-XB（X=1，2，4，6）系统由布设在现场的光纤或光缆感温，实现了长距离敷设光纤上各点温度的实时监测，具有在高电压、强腐蚀、核辐射和强电磁干扰等恶劣环境下工作、可进行连续空间测温等显著优点，人们已经发现，此技术可以解决上述问题，达到电力系统的要求。

标签：光纤；感温；测试；应用1 制定创新管理方案在乌海电业局在局领导的高度重视下，由生产技术处牵头，抽调各单位技术能手，组建变电站宝山变电站分布式光纤在线测温系统DSC-DTS-XB（X=1，2，4，6）系统由布设在现场的光纤或光缆感温项目研发小组，并在外协单位的配合下，制定并开展了对宝山220kV变电站连续分布全光纤测温系统的工作。

它对高压开关柜电气接点、电缆等设备的过热敏感点的温度实施在线监测和预警，将数据远程上传，可及时掌握各被监测对象的故障趋势，进行智能分析，准确定位，便于事故隐患及早发现，及时处理，从根本上解决供电系统的过热故障问题，保证设备的安全运行。

同时，对指导电气设备检修工作，减少非计划停电，降低运行成本，防止火灾、爆炸事故的发生，保障企业安全生产等都具有重要的意义。

2 总体概况220kV宝山变电站需要监测温度的设备主要有：（1）35kV室内小车开关柜，I母、II母、III母、IV母、V母、VI母合计35面小车开关；（2）站内电缆沟1500米（根据现场实际情况配置）。

在变电站系统中，35kV高压开关柜运行时由于过流或接触不良造成电气接点、触头过热是常见的事故隐患，如不能及时发现和处理，轻者造成线路断电，重者会引发爆炸与火灾等恶性事故，严重影响企业正常的安全生产，给企业造成重大损失。

光纤测温技术在电缆与开关柜中的应用化工厂、发电厂等大型工业企业内敷设有大量的动力电缆和控制电缆，连接着各种高压设备，这些电缆分布在电缆竖井、电缆隧道、电缆桥架、电缆夹层内。

电缆火灾事在工业消防事故中占15.6%，事故主要由电缆本身故障和外部环境引起的，其中电缆本身故障引起的占25%左右。

火灾事故大部分是由于温度过高引起的，因此，在火灾发生之前及时、准确的监测电缆温度的变化并发出预警，使用户有充分的时间采取相应的措施，避免发生事故或引起火灾尤为重要。

电缆及开关柜火灾起因及特点据统计分析，引起电缆沟、电缆桥架、隧道火灾的原因主要有两大类：（1）内因：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。

（2）外因：可燃气体(如煤气、天然气、沼气等)串入电缆沟、隧道中，由于电缆沟、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。

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→整个电缆桥架、电缆沟失火。

电缆火灾特点：（1）蔓延快、火势猛。

电缆本身是一种易燃物，由于电缆隧道内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迭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。

（2）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内，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。

基于光纤测温的电缆过热在线监测及预警系统的应用实践作者：徐伯锋供稿单位：宁波振东光电有限公司发布时间：2005-11-24应用领域：电力核电变电站自动化消防系统（FAS）1 序言电缆是发电厂、变电站的重要组成部分。

由于电缆分布广，又易燃，着火后危害大，电缆的防火历来为电力部门所重视。

但是，近年来电缆火灾事故频繁发生，据有关资料统计，近20年来，我国火电厂发生电缆火灾140多次，其中1986~1992年7年间竟达75次。

有24个电厂发生过2次及以上电缆火灾事故，个别电厂达4~6次。

70%以上的电缆火灾所造成的损失非常严重，其中40% 的火灾事故造成特大损失。

1975~1985年间，因电缆着火延燃造成的重大事故发生60起，造成直接和间接损失达50多亿元。

事故分析表明，引起电缆火灾的直接原因往往是电缆接头制作质量不良、压接不紧、接触电阻过大，从而电缆接头过热导致火灾发生。

例如，东北某发电厂因2#循环水电缆接头过热，引发电缆着火，烧损该电缆沟内所有电缆，造成电厂停机事故。

据了解，上午有人在距故障电缆接头80多米远的竖井上已嗅到了绝缘烧焦的气味，下午7时引发了火灾。

又如，某发电厂两台200Mw发电机组，因一台机组的循环水电缆接头过热引燃并烧穿了本机的另一条循环水电缆，同时烧损了另一台机组的循环水电缆，造成两台200Mw发电机组被迫停机事故。

1991年10月—11月，华北电网3座主力电厂接连发生低压电缆着火，造成5台200Mw机组停电。

由上可见，电缆火灾发生的一个主要原因是由于动力电缆接头制作质量不良所造成的。

但是，电缆接头的制作质量的好坏，只能在运行中才较易发现，运行时间越长越容易发生过热烧穿事故。

由于从电缆接头过热到事故发生有一个过程，因此，通过对电缆在线过热监测完全可以防止和杜绝此类事故的发生。

2、光纤测温的工作原理光纤温度测量技术于1981年由南安普敦大学提出，其基本原理是：向光纤中发射一个光脉冲后，光纤中的每一个单独的点都将后向散射一小部分光，这一后向散射光包含有斯托克斯光和反斯托克斯光，其中，斯托克斯光与温度无关，而反斯托克斯光的强度随温度的变化而变化，由反斯托克斯光与斯托克斯光之比和温度的定量关系，可得温度值T：hΔf IS fO +ΔfT= ——- {ln（——）+ 4ln（————）-1} （1）K IAS fO—Δf式中：h—普朗克常数（j.s）；k—玻尔兹曼常数(j/k)；IS—斯托克斯光强度；IAS—反斯托克斯光强度；fO—伴随光的频率(1/s)；Δf—拉曼光频率增量(1/s)；K—绝对温度。

许多电气事故是由于设备或连接处过热而发生的,并且几乎所有的电气故障都伴随着故障点温度的变化。

高压开关柜由于过流或接触不良造成触头、接点过热是一种严重的事故隐患,轻者造成线路断电,重者引发爆炸和火灾,严重影响生产安全。

从过热开始到事故发生一般会有一段时间过程,如能及早发现温度异常并及时处理,将大大减少电气事故。

对电气设备的运行温度,尤其是敏感位置温度的监测是故障预警和预防事故的重要手段。

衡水供电公司大营变电站采用了“变电站高压开关柜光纤在线测温系统”,可以将感温光纤直接安装在开关柜的静触头、母线、接点上,实时、准确、连续地监测各点的运行温度,从根本上解决金属全封闭开关柜不能进行红外测温的问题。

监测数据通过网络上传,实现远程监控,在出现过热时发出预警,指导消缺检修,把事故消灭在萌芽中。

1 原理简介“变电站高压开关柜光纤在线测温系统”采用分布式光纤感温方式,其原理是利用光在光纤中传输时产生的自发喇曼(Raman 散射和光时域反射(OTDR 原理来获取空间温度分布信息。

当在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲时,它在光纤中向前传输的同时不断产生后向喇曼散射光波,这些后向喇曼散射光波的强度受所在光纤散射点的温度影响而有所改变,散射回来的后向喇曼光波经过光学滤波、光电转换、放大、模 -数转换后,送入信号处理器及计算机,系统便可将温度信息实时显示出来,同时根据光纤中光波的传输速度和后向光回波的时间对温度信息定位。

2 系统构成“光纤测温系统”由位于集控中心的一台“变电站温度监测服务器”(以下简称“测温服务器”与位于变电站的“光纤测温子系统”(以下简称“测温子系统”构成,利用公司现有的 MIS 网作为数据传输的通道。

“测温服务器”的功能是:通过网络定时自动采集变机、显示器、测温光纤等设备。

完成变电站内各监测区域及监测点的温度采集功能,并具有显示、存储、报警阈值设定、通信和报警功能。

当某个监测点发生过热异常时, 变电站内的测温子系统发出报警信号,同时向测温服务器发出报警信息,测温服务器收到报警信息时,显示该报警信息并发出报警信号。

光纤测温系统在电缆运行维护中的应用摘要：随着我国城市化建设进程的推进，城市地下电缆（特别是XLPE高压电力电缆）[1?2]规模的迅速扩大和电压等级的不断提高，电力运营的安全、可靠性问题日益突出，亟待有效的在线监测手段的出现。

研究表明，温度是表征电力电缆运行状态的一个极其重要的参数，当电缆发生故障时，故障点附近的温度会上升；当电缆运行负荷增加或减少时，电缆整体温度值也随之上升或下降，通过在线实时监测电力电缆的温度值可以及时掌握其运行状况，避免重大事故发生。

分布光纤温度测试系统具有可以连续的得到沿着探测光缆几十千米的测量信息，误报和漏报率低，且抗电磁干扰，本征安全，本征防雷、测量距离远，适于远程监控、灵敏度高，测量精度高、寿命长，成本低，系统简单等优点，在最近几年被迅速用于电缆温度监测。

本文简述了分布式光纤测温技术的原理及组成，以及电缆运行维护中的应用。

关键词：光纤测温系统；电缆运行维护1分布式光纤测温技术概述分布式光纤测温技术是一项实时、在线和多点光纤温度测量技术，能够实时监测空间温度场，在工业过程控制中广泛应用的一种新型的智能化的电缆温度监测技术。

分布式光纤测温技术在电缆温度测量中可以实现对光纤沿线的测量点进行连续的实时测量，在1-30千米范围内都可以实现对电缆温度的实时测量，空间定位精确到0.5米以内，温度分辨率高达0.5℃，能够实现对电缆温度的实时、连续、自动化测量，并且在大范围多点测量中应用效果比较佳。

分布式光纤测温技术主要应用光纤的光时域反射原理以及光纤的后拉曼散射温效应。

分布式光纤测温技术作为一种智能化、新型的温度测量技术，具有多方面的优势和特点。

分布式光纤测温技术能够实现大范围、多点的温度测量，精确度较高，能够实现自动化的测量，为电缆绝缘在线检测提供了可靠的技术支撑。

2系统组成分布式光纤测温系统主要包括测温主机、测温光缆及CSM主机组成。

（1）测温主机。

分布式光纤测温系统测温主机由内置激光器、滤波器、高速数据采集与处理单元等组成，可实现电力电缆表面温度信息的采集、处理，并且输出温度报警信息。

分布式光纤温度传感器在电缆隧道中的应用文章探索了分布式光纤温度传感器（DTS）在电缆隧道中的应用，实验结果显示分布式光纤温度传感器能够在电缆隧道温度监测方面进行很好的应用。

系统温度范围：-40℃～85℃，测温光纤长：1.8km，测量温度精度：±1℃，空间分辨率：1.5m，为电缆隧道温度监测提供了科学依据。

标签：分布式光纤温度传感器；电缆；隧道；温度监测；拉曼散射Abstract：This paper explores the application of distributed fiber optic temperature sensor （DTS）in cable tunnel. The experimental results show that the distributed fiber optic temperature sensor can be used in cable tunnel temperature monitoring. The temperature range of the system is -40℃～85℃，the fiber length of measuring temperature is 1：1.8 km，the precision of measuring temperature is ±1℃，and the spatial resolution is 1：1.5 m，which provides a scientific basis for the temperature monitoring of cable tunnel.Keywords：distributed optical fiber temperature sensor；cable；tunnel；temperature monitoring；Raman scattering1 概述电网作为城市生命线工程系统的基础设施系统，由于涉及千家万户用电需求，是维持国民生产、生活的基础。

分布式光纤测温技术在高压电缆中的应用发布时间：2022-01-11T09:34:16.713Z 来源：《现代电信科技》2021年第13期作者：王晗[导读] 目前，我国城市电路主要是由高压电缆构成的，因为高压电缆与架空线相比较来说，具有很多优点，例如：紧凑的结构、占地面积小、优异的电气机械性能以及较长的使用时间等。

（国网成都供电公司四川省成都市 610000）摘要：经济的发展，社会的进步都离不开电力的支持，尤其在工业化不断发展的今天，高压电的使用越来越频繁，高压电缆越来越重要，而分布式光纤测温技术对高压电缆的稳定运行有着非常重要的影响，本文将对现阶段我国高压电缆对分布式光纤测温技术的使用现状进行分析、研究，并提出相对应得解决方法，从而提高高压电缆运行的可靠性与稳定性。

关键词：分布式；光纤测温技术；高压电缆；稳定性；可靠性目前，我国城市电路主要是由高压电缆构成的，因为高压电缆与架空线相比较来说，具有很多优点，例如：紧凑的结构、占地面积小、优异的电气机械性能以及较长的使用时间等。

经济的不断发展，促使城市化进程不断加快，城市电网的使用也愈加广泛，但是高压电缆在运行过程中存在的隐患问题也不容忽视。

因为高压电缆主要是对高压电进行输送，而且输送的容量相对较大，运行过程中容易出现随机性高的故障，而且此类故障难以预测，当故障发生时极易引发火灾，将故障的影响范围扩大，造成巨大的损失。

对电缆的检修一般是在电缆停止运行的状态下进行的，运行状态下的电缆无法进行检查，因此很难发现电缆运行中的潜在问题，但是通过对近几年高压电缆故障的统计结果分析，当电缆发生短路或其他故障之前，会出现部分电缆本体过热的情况，所以，对高压电缆的表面温度进行实时监测，将有利于及时了解电缆的实际运行情况，从而提高电缆运行的安全性，避免隐患发生。

现阶段，传统的测温方式是在电缆的重要部分放置点式温度传感器，这就使得测量的范围有了限制，无法对整条电缆线路的温度进行实时监测，随着分布式光纤测温技术水平的不断提高，人们将其运用到电缆线路温度的测量，但是对于将光纤式测温技术应用到城市电缆的运行中，仍存在一些问题，本文将针对这些问题进行研究、分析，提出有针对性的解决方法，提高高压电缆运行的安全性，避免出现一些不必要的故障。

分布式光纤测温系统在板带厂电缆温度在线监测方面的应用摘要:介绍了分布式光纤测温技术工作原理及其监测系统,并介绍了在莱芜钢铁集团技改工程首次将分布式光纤温度监测系统实际应用于35kV电缆线路的情况。

关健词:分布式光纤;测温;电缆;应用1、电缆现状随着莱钢电网的飞速发展,电缆在电网中所占的比例正日益增长,目前莱芜钢铁集团电缆长度已近7000km,其中35/10kV及以上的电缆回路长度就达到1000km,并且主厂房比较分散,高低压配电间、桥架、隧道交叉处电缆密集。

电缆的防火问题也日渐突出,为了有效地进行电缆防火,传统的方式是对这种场所的电缆裸露部分,绕包防火包带或加装防火槽盒等手段;在隧道、桥架中安装防火门,在有火情时通过关闭防火门来阻断火势蔓延;大型变电站内还安装了悬挂式超细干粉灭火装置或消防喷淋装置。

但这些防火方式均为被动式的,根本无法了解电缆运行的实时状态。

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(电缆接头)。

国外从20世纪80年代起开始研究这种先进的测温技术——分布式光纤测温法,在日本、德国等几个工业发达国家已有应用实例,并取得了良好的效果;目前,国内在这方面的研究应用已经达到国际先进水平,并且逐步大规模推广应用。

2、分布式光纤测温的工作原理光纤温度测量技术于1981年由英国南安普敦大学提出,其基本原理是:向光纤中发射一个光脉冲后,光纤中的每一个单独的点都将后向散射一小部分光,这一后向散射光包含有斯托克斯光和反斯托克斯光。

其中,斯托克斯光与温度无关,而反斯托克斯光的强度随温度的变化而变化,由反斯托克斯光与斯托克斯光之比与温度的定量关系,可得温度值T。