การตรวจจับด้วยใยแก้วนำแสงแบบกระจายสำหรับสายไฟฟ้า

เทคโนโลยี การใช้งาน และข้อควรพิจารณาทางวิศวกรรมสำหรับการตรวจสอบสายเคเบิลอย่างต่อเนื่อง

1. บทนำ

เครือข่ายสายไฟฟ้าใต้ดินกำลังขยายตัวอย่างรวดเร็ว การเติบโตของโหลดในเมือง การใช้พลังงานไฟฟ้าในการขนส่ง และการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียน ได้ผลักดันสายเคเบิล XLPE ใหม่หลายล้านกิโลเมตรเข้าสู่ท่อ อุโมงค์ และเส้นทางที่ฝังโดยตรง ในขณะเดียวกัน รูปแบบการโหลดสายเคเบิลก็เปลี่ยนไป: การไหลของพลังงานแบบสองทิศทางจากพลังงานแสงอาทิตย์และลมแบบกระจายหมายความว่าสายเคเบิลไม่ได้รองรับวงจรโหลดกลางวันและกลางคืนแบบง่ายๆ อีกต่อไป และความเค้นจากความร้อนบนฉนวนได้กลายเป็นปัจจัยขับเคลื่อนหลักของการเสื่อมสภาพ

ความล้มเหลวของสายเคเบิลยังคงเป็นหนึ่งในเหตุการณ์ที่ก่อกวนและมีค่าใช้จ่ายสูงที่สุดในเครือข่ายการกระจาย ความผิดปกติที่ไม่ได้วางแผนไว้ในวงจรใต้ดินที่สำคัญต้องใช้การระบุตำแหน่งความผิด การขุด การต่อ และการเปลี่ยน ซึ่งมักใช้เวลาหลายวัน โดยมีค่าปรับการหยุดชะงักของลูกค้าจำนวนมาก เมื่อกลุ่มสายเคเบิลมีอายุมากขึ้นและโหลดเพิ่มขึ้น การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องได้เปลี่ยนจากความหรูหราไปสู่ความจำเป็น

ในบรรดาเทคโนโลยีที่ช่วยให้สามารถตรวจสอบสายเคเบิลได้อย่างต่อเนื่อง การตรวจจับด้วยใยแก้วนำแสงแบบกระจาย (D-FOS) ได้กลายเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่สมบูรณ์และใช้งานอย่างแพร่หลายที่สุด แตกต่างจากเซ็นเซอร์แบบจุดทั่วไป ซึ่งวัดอุณหภูมิหรือความเครียดที่ตำแหน่งเพียงไม่กี่แห่ง ใยแก้วนำแสงเส้นเดียวทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์ต่อเนื่องตลอดเส้นทางสายเคเบิลทั้งหมด บทความนี้จะสำรวจว่า D-FOS ทำงานอย่างไร เหตุใดจึงเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้าของสายไฟฟ้า เทคโนโลยีการวัดหลัก (DTS, DAS และการตรวจจับความเครียดแบบกระจาย) การนำไปใช้ และวิธีการทำงานร่วมกับกลยุทธ์การตรวจสอบสภาพสายเคเบิลที่กว้างขึ้น

2. การตรวจจับด้วยใยแก้วนำแสงแบบกระจายคืออะไร

เซ็นเซอร์อุณหภูมิหรือความเครียดทางไฟฟ้าแบบทั่วไปเป็นอุปกรณ์แบบจุด: มันวัดพารามิเตอร์หนึ่งที่ตำแหน่งหนึ่ง หากต้องการตรวจสอบสายเคเบิลยาว 5 กม. ด้วยเซ็นเซอร์แบบจุดทุกๆ 50 เมตร ผู้ปฏิบัติงานจะต้องใช้เซ็นเซอร์ 100 ตัว โดยแต่ละตัวมีสายไฟ แหล่งจ่ายไฟ และการปรับสัญญาณของตัวเอง การตรวจจับด้วยใยแก้วนำแสงแบบกระจายใช้วิธีการที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน: ใยแก้วนำแสงเองคือเซ็นเซอร์

ในระบบ D-FOS ทั่วไป พัลส์เลเซอร์สั้นๆ จะถูกส่งเข้าไปในเส้นใย เมื่อพัลส์เดินทาง มันจะทำปฏิกิริยากับโมเลกุลแก้วและสร้างแสงสะท้อนกลับ โดยการวิเคราะห์คุณสมบัติของแสงสะท้อนกลับ (ความเข้ม การเลื่อนความถี่ และโพลาไรเซชัน) ตามเวลาเดินทางไปกลับ เครื่องมือจะสร้างโปรไฟล์ที่ต่อเนื่องตามตำแหน่งของปริมาณที่วัดได้ตลอดทั้งเส้นใย โซ่สัญญาณพื้นฐานคือ:

1. พัลส์เลเซอร์ถูกส่งเข้าไปในใยแก้วนำแสง
2. พัลส์เดินทางไปตามเส้นใยที่กำลังทดสอบ
3. แสงสะท้อนกลับ (Raman, Rayleigh หรือ Brillouin) กลับไปยังเครื่องวิเคราะห์
4. การวิเคราะห์สัญญาณแปลงคุณสมบัติการสะท้อนกลับเป็นปริมาณทางกายภาพ
5. โปรไฟล์อุณหภูมิ ความเครียด หรือเสียงจะถูกสร้างขึ้นที่ช่วงระดับเมตร
6. ประเมินสภาพสายเคเบิลจากโปรไฟล์แบบกระจาย

ผลลัพธ์คือการวัดที่กระจาย: เส้นใยหนึ่ง เครื่องวิเคราะห์หนึ่ง และจุดวัดหลายพันจุดตามความยาวสายเคเบิล โดยทั่วไปทุกๆ 0.5 ถึง 2 เมตร ในระยะทางสูงสุด 50 กม. หรือมากกว่านั้น ขึ้นอยู่กับเทคนิค

3. เหตุใดการตรวจจับด้วยใยแก้วนำแสงจึงเหมาะสมกับสายไฟฟ้า

คุณสมบัติหลายประการทำให้ใยแก้วนำแสงเหมาะสมอย่างยิ่งกับสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้าของระบบสายไฟฟ้าแรงสูง:

• ฉนวนไฟฟ้า: เส้นใยเป็นฉนวน มันไม่นำกระแสและไม่ต้องการพลังงานไฟฟ้าที่จุดตรวจจับ ขจัดข้อกังวลด้านความปลอดภัยเมื่อวางขนานกับตัวนำ HV
• ภูมิคุ้มกันต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า: เซ็นเซอร์ไฟฟ้าแบบทั่วไป (เทอร์โมคัปเปิล, RTD, CT) มีความอ่อนไหวต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าจากการเปลี่ยนผ่านชั่วคราว ฮาร์มอนิกของอินเวอร์เตอร์ และกระแสความผิดปกติ ใยแก้วนำแสงมีภูมิคุ้มกันต่อสนามเหล่านี้เนื่องจากสัญญาณเป็นแสง ไม่ใช่ไฟฟ้า
• องค์ประกอบการตรวจจับแบบพาสซีฟ: ไม่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แบตเตอรี่ หรือเครื่องส่งสัญญาณติดตั้งในสนาม ฮาร์ดแวร์ภาคสนามเพียงอย่างเดียวคือเส้นใยเอง ซึ่งไม่ต้องบำรุงรักษาและไม่เสื่อมสภาพเหมือนเซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์แบบแอคทีฟ
• การตรวจสอบระยะไกล: หน่วยวิเคราะห์หนึ่งหน่วยสามารถตรวจสอบใยแก้วนำแสงได้ไกลถึงหลายสิบกิโลเมตร ครอบคลุมวงจรสายเคเบิลทั้งหมดจากปลายด้านหนึ่ง
• ความละเอียดเชิงพื้นที่สูง: อุณหภูมิหรือความเครียดจะถูกรายงานที่ช่วงระดับต่ำกว่าเมตรถึงเมตร สามารถแยกแยะจุดร้อนเฉพาะที่ซึ่งเซ็นเซอร์แบบจุดที่เว้นระยะห่างกันหลายสิบเมตรจะพลาดไป
• การวัดต่อเนื่องแบบเรียลไทม์: โปรไฟล์จะถูกรีเฟรชทุกๆ ไม่กี่วินาทีถึงนาที ขึ้นอยู่กับเทคนิคและเวลาเฉลี่ย สามารถจับแนวโน้มช้าๆ และเหตุการณ์ชั่วคราวได้ทั้งคู่

กล่าวโดยสรุป เส้นใยจะไม่รับสัญญาณรบกวนที่ทำให้เซ็นเซอร์ไฟฟ้าในสถานีไฟฟ้าย่อยและห้องสวิตช์มีปัญหา และมันจะวัดสายเคเบิลทุกเมตรแทนที่จะเป็นเพียงไม่กี่จุดที่มีการติดตั้งเซ็นเซอร์

4. การตรวจจับอุณหภูมิแบบกระจาย (DTS)

การตรวจจับอุณหภูมิแบบกระจาย (DTS) เป็นเทคนิค D-FOS ที่สมบูรณ์และใช้งานอย่างแพร่หลายที่สุดสำหรับสายไฟฟ้า มันวัดอุณหภูมิตลอดความยาวของใยแก้วนำแสง

4.1 หลักการทางกายภาพ: การกระเจิงแบบ Raman

เมื่อพัลส์เลเซอร์เดินทางผ่านใยแก้วนำแสง ส่วนเล็กๆ ของแสงจะกระเจิงกลับไปยังแหล่งกำเนิด กลไกการกระเจิงสามแบบมีความเกี่ยวข้อง:

• การกระเจิงแบบ Rayleigh: การกระเจิงแบบยืดหยุ่นเนื่องจากการผันผวนของความหนาแน่น แสงสะท้อนกลับมีความยาวคลื่นเดียวกับแหล่งกำเนิด เป็นพื้นฐานของ OTDR และ DAS
• การกระเจิงแบบ Raman: การกระเจิงแบบไม่ยืดหยุ่นเนื่องจากการสั่นของโมเลกุล สร้างแถบสเปกตรัมสองแถบ: Stokes (ความยาวคลื่นยาวกว่า พลังงานต่ำกว่า) และ anti-Stokes (ความยาวคลื่นสั้นกว่า พลังงานสูงกว่า) ความเข้มของ anti-Stokes ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างมาก ในขณะที่ความเข้มของ Stokes ไม่ได้ อัตราส่วนของแสง anti-Stokes ต่อ Stokes จะเข้ารหัสอุณหภูมิเฉพาะที่โดยตรง
• การกระเจิงแบบ Brillouin: การกระเจิงแบบไม่ยืดหยุ่นเนื่องจากโฟนอนเสียง ความถี่ที่เลื่อนไป (Brillouin shift) ขึ้นอยู่กับทั้งอุณหภูมิและความเครียด เป็นพื้นฐานของเทคนิค BOTDR/BOTDA

เครื่องมือ DTS จะส่งพัลส์เลเซอร์แคบๆ แยกแสงสะท้อนกลับออกเป็นส่วนประกอบ Stokes และ anti-Stokes โดยใช้ตัวกรองความยาวคลื่น และวัดอัตราส่วนความเข้มตามเวลาเดินทางไปกลับ การหน่วงเวลาจะแปลงเป็นระยะทางตามเส้นใย ผลลัพธ์คือโปรไฟล์อุณหภูมิ T(z) ที่ทุกๆ เมตรของสายเคเบิล ซึ่งจะถูกรีเฟรชอย่างต่อเนื่อง

4.2 พารามิเตอร์ประสิทธิภาพหลัก

• ความละเอียดเชิงพื้นที่: โดยทั่วไป 0.5–2 ม. ระยะทางที่สามารถแยกแยะการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้
• ความแม่นยำของอุณหภูมิ: โดยทั่วไป ±0.5 °C ถึง ±1 °C สอบเทียบกับอ่างอ้างอิง
• ช่วงการวัด: สูงสุด 30–50 กม. ต่อช่องสัญญาณเครื่องวิเคราะห์ ขึ้นอยู่กับชนิดของเส้นใยและการเฉลี่ย
• ช่วงการวัด: วินาทีถึงนาที ขึ้นอยู่กับ SNR และระยะทางที่ต้องการ

5. การตรวจจับจุดร้อนของสายเคเบิล

จุดร้อนคือบริเวณเฉพาะที่อุณหภูมิของสายเคเบิลสูงกว่าเส้นทางโดยรอบหลายองศา จุดร้อนมีความสำคัญเพราะเร่งการเสื่อมสภาพของฉนวน และหากไม่ได้รับการแก้ไข อาจนำไปสู่ความล้มเหลวที่เกิดขึ้นก่อนกำหนด สาเหตุทั่วไป ได้แก่:

• การโอเวอร์โหลด: โหลดต่อเนื่องสูงกว่าความสามารถในการรับกระแสของสายเคเบิล
• การกระจายความร้อนที่ไม่ดี: ท่ออุดตัน วัสดุถมที่มีความต้านทานความร้อนสูง หรือกลุ่มสายเคเบิลที่โหลดใกล้กัน
• ปัญหาข้อต่อสายเคเบิล: การสัมผัสที่ไม่ดีที่ข้อต่อทำให้เกิดความร้อนแบบความต้านทานเฉพาะที่
• ความต้านทานความร้อนของดิน: ดินแห้งหรืออัดแน่นไม่ดีรอบๆ สายเคเบิลที่ฝังโดยตรงช่วยลดการถ่ายเทความร้อน
• ความเสียหายเฉพาะที่: ความเสียหายของปลอกหุ้มหรือน้ำเข้า เปลี่ยนลักษณะความร้อนเฉพาะที่

DTS จัดการกับการตรวจจับจุดร้อนในห้าขั้นตอน: มันวัดโปรไฟล์อุณหภูมิตลอดเส้นทางอย่างต่อเนื่อง ระบุบริเวณที่อุณหภูมิเกินค่าพื้นฐานโดยรอบตามขอบเขตที่กำหนด ระบุตำแหน่งจุดร้อนภายในหนึ่งเมตร ติดตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมินั้นเมื่อเวลาผ่านไป และแจ้งเตือนเมื่อข้ามเกณฑ์ที่กำหนด สิ่งนี้ช่วยให้ทีมบำรุงรักษาสามารถตรวจสอบตำแหน่งที่เฉพาะเจาะจงได้ เช่น การล้างท่อที่อุดตัน การตรวจสอบข้อต่อที่สงสัย หรือการลดโหลด แทนที่จะขุดทั้งเส้นทางตามข้อสงสัย ในทางตรงกันข้าม การทดสอบออฟไลน์เป็นระยะ โดยทั่วไปไม่สามารถวัดอุณหภูมิของตัวนำได้เลย และแน่นอนว่าไม่ใช่ตลอดทุกเมตรของสายเคเบิลที่ฝังอยู่

6. การตรวจจับเสียงแบบกระจาย (DAS)

การตรวจจับเสียงแบบกระจาย (DAS) ใช้ใยแก้วนำแสงเดียวกันเพื่อวัดการสั่นสะเทือนและสัญญาณเสียงตามเส้นทาง พื้นฐานทางเทคนิคคือ phase-sensitive OTDR (φ-OTDR): พัลส์เลเซอร์แบบโคเฮเรนต์จะถูกส่งออกไป และการเปลี่ยนแปลงเฟสในการกระเจิงแบบ Rayleigh (เกิดจากความเครียดในเส้นใยจากการสั่นสะเทือนภายนอก) จะถูกวัดที่ทุกตำแหน่ง

DAS แตกต่างจาก DTS โดยพื้นฐาน ที่ DTS วัดอุณหภูมิอย่างช้าๆ DAS วัดการสั่นสะเทือนด้วยอัตราการสุ่มตัวอย่างหลายพันตัวอย่างต่อวินาที ใช้สำหรับการตรวจสอบการรบกวนจากบุคคลที่สาม (การขุดหรือการขุดใกล้เส้นทางสายเคเบิล) การตรวจจับการรบกวนทางกล การตรวจสอบการติดตั้งสายเคเบิลและแรงดึง และการตรวจจับผลกระทบภายนอก ในบริบทของสายไฟฟ้า DAS มักจะใช้เพื่อป้องกันสายเคเบิลจากความเสียหายทางกล แทนที่จะประเมินสภาพฉนวน

ความแตกต่างมีความสำคัญ: DTS ตอบคำถามว่า “อยู่ที่ไหนและร้อนแค่ไหน?”; DAS ตอบคำถามว่า “เกิดอะไรขึ้นตามเส้นทาง?” ทั้งสองอย่างนี้เสริมกัน ไม่สามารถใช้แทนกันได้

7. เทคโนโลยีการตรวจจับด้วยใยแก้วนำแสงแบบกระจายอื่นๆ

นอกเหนือจาก DTS และ DAS แล้ว เทคนิคแบบกระจายอีกสองเทคนิคมีความเกี่ยวข้องกับการตรวจสอบสายเคเบิล:

สำหรับการตรวจสอบความร้อนของสายไฟฟ้า DTS ยังคงเป็นเครื่องมือหลัก การตรวจจับความเครียดแบบ BOTDR ใช้เมื่อมีความกังวลเกี่ยวกับการเคลื่อนตัวของดินหรือการเสียรูปของสายเคเบิล เช่น ในพื้นที่เสี่ยงแผ่นดินไหวหรือใต้ทางข้ามรถไฟ DAS จะถูกเพิ่มเข้ามาเมื่อมีความเสี่ยงจากการรบกวนจากบุคคลที่สาม

8. สถาปัตยกรรมระบบ

ระบบตรวจสอบใยแก้วนำแสงแบบกระจายทั่วไปสำหรับสายไฟฟ้าประกอบด้วยส่วนประกอบดังต่อไปนี้:

• เส้นใยตรวจจับ: สายเคเบิลใยแก้วนำแสงแบบโหมดเดี่ยวหรือโหมดคู่ที่ทนทาน ติดตั้งขนานกับ (หรือภายใน) สายไฟฟ้า โดยทั่วไปจะอยู่ในท่อ ผูกติดกับสายเคเบิล หรือฝังอยู่ในปลอกสายเคเบิลสำหรับการติดตั้งใหม่
• หน่วยตรวจจับแสง (เครื่องวิเคราะห์): เครื่องมือ DTS, DAS หรือ BOTDR ติดตั้งในแร็คสถานีไฟฟ้าย่อยหรือตู้กันน้ำ ปล่อยพัลส์เลเซอร์และวิเคราะห์แสงสะท้อนกลับ
• การรับสัญญาณและการแปลงเป็นดิจิทัล: โฟโตไดโอดและตัวแปลงสัญญาณความเร็วสูงแปลงสัญญาณแสงที่ส่งกลับให้เป็นสตรีมข้อมูลดิจิทัล
• การประมวลผลข้อมูล: ซอฟต์แวร์บนบอร์ดแปลงแสงสะท้อนกลับดิบให้เป็นโปรไฟล์อุณหภูมิ ความเครียด หรือเสียง โดยใช้การสอบเทียบและการลดสัญญาณรบกวน
• ซอฟต์แวร์ตรวจสอบสภาพ: แพลตฟอร์มเซิร์ฟเวอร์หรือคลาวด์ที่จัดเก็บโปรไฟล์ในอดีต สร้างกราฟแนวโน้ม และแสดงสถานะปัจจุบันบนแผนที่ทางภูมิศาสตร์หรือแผนผัง
• ระบบแจ้งเตือน: การแจ้งเตือนตามเกณฑ์และอัตราการเพิ่มขึ้นที่สั่งงานรีเลย์ท้องถิ่น สัญญาณ SCADA การแจ้งเตือน SMS/อีเมล หรือใบสั่งงานในระบบจัดการสินทรัพย์
• อินเทอร์เฟซศูนย์ควบคุม: แดชบอร์ดผู้ปฏิบัติงานที่ศูนย์ควบคุมสาธารณูปโภค ผสานรวมกับแพลตฟอร์ม SCADA หรือ GIS ที่มีอยู่

9. การใช้งานในระบบสายไฟฟ้า

• สายส่งใต้ดิน: วงจร 110–500 kV ในเครือข่ายเมืองหนาแน่น ซึ่งจุดร้อนจากการอุดตันของท่อหรือข้อต่อที่ไม่ดีมีค่าใช้จ่ายสูงในการระบุตำแหน่ง
• สายจำหน่ายใต้ดิน: ฟีดเดอร์ 10–35 kV ซึ่งมีสายเคเบิลหลายเส้นใช้ท่อร่วมกัน และความร้อนร่วมกันสามารถลดความสามารถในการรับกระแสได้
• อุโมงค์สายเคเบิล: อุโมงค์ร่วมที่มีวงจรหลายวงจร ซึ่ง DTS ตรวจสอบว่าไม่มีสายเคเบิลใดทำงานร้อนเกินไป และ DAS ให้การตรวจจับการบุกรุก
• สถานีไฟฟ้าย่อย: การตรวจสอบจุดตัดสายเคเบิล ข้อต่อบัสบาร์ และสายต่อหม้อแปลงที่มีการเข้าถึงจำกัด
• โครงสร้างพื้นฐานพลังงานหมุนเวียน: สายเคเบิลระหว่างแถวในฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง วงจรเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์ และการเชื่อมต่อแบตเตอรี่สำรอง ซึ่งการตรวจสอบระยะไกลเป็นสิ่งจำเป็น
• ศูนย์ข้อมูลและโรงงานอุตสาหกรรม: รางสายไฟและท่อบัสที่การโอเวอร์โหลดความร้อนส่งผลกระทบโดยตรงต่อเวลาทำงาน

สถานการณ์วิศวกรรมทั่วไป

วงจรสายไฟฟ้าใต้ดิน 220 kV ในเครือข่ายไฟฟ้าในเมือง วิ่งเป็นระยะทาง 8 กม. ผ่านท่อร่วมใต้ถนนสายหลัก สาย DTS ที่ทนทานจะถูกดึงเข้าไปในท่อขนานกับสายไฟฟ้า โดยมีเครื่องวิเคราะห์ติดตั้งอยู่ในสถานีไฟฟ้าย่อยที่ปลายด้านหนึ่ง ระบบวัดอุณหภูมิทุกเมตรทุกๆ 30 วินาที

หกเดือนหลังจากการติดตั้งใช้งาน โปรไฟล์ DTS แสดงให้เห็นอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเฉพาะที่ 9 °C เหนือค่าพื้นฐานของเส้นทางที่ประมาณ 4.3 กม. ในช่วงที่มีโหลดสูงสุดในฤดูร้อน แนวโน้มบ่งชี้ว่าจุดร้อนกำลังแย่ลง ทีมบำรุงรักษาตรวจสอบ ณ ตำแหน่งนั้นและพบว่าท่อระบายน้ำเหนือท่ออุดตัน ทำให้น้ำท่วมท่อและลดการกระจายความร้อน ท่อระบายน้ำถูกล้างออก ภายในสองสัปดาห์ โปรไฟล์อุณหภูมิจะกลับสู่ค่าพื้นฐานที่คาดไว้ จุดร้อนถูกตรวจจับและระบุตำแหน่งภายในหนึ่งเมตร โดยไม่ต้องขุดทั้งเส้นทาง 8 กม.

นี่คือสถานการณ์วิศวกรรมทั่วไปที่แสดงให้เห็นว่า DTS แปลงโปรไฟล์อุณหภูมิอย่างต่อเนื่องให้เป็นการดำเนินการบำรุงรักษาที่เฉพาะเจาะจงได้อย่างไร ไม่ได้นำเสนอเป็นการอ้างอิงถึงโครงการใดโครงการหนึ่งโดยเฉพาะ

10. D-FOS เทียบกับเซ็นเซอร์แบบจุดแบบดั้งเดิม

เซ็นเซอร์แบบจุดยังคงเหมาะสมเมื่อจุดที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนเพียงจุดเดียว (เช่น ข้อต่อเฉพาะหรือสายต่อหม้อแปลง) ต้องการการตรวจสอบเฉพาะที่ หรือเมื่องบประมาณจำกัดการครอบคลุมแบบกระจายเต็มรูปแบบ สำหรับเส้นทางสายเคเบิลยาว D-FOS ให้ภาพต่อเนื่องที่เซ็นเซอร์แบบจุดไม่สามารถให้ได้

11. บทบาทในการตรวจสอบสภาพสายไฟฟ้า

การตรวจจับด้วยใยแก้วนำแสงแบบกระจายเป็นชั้นหนึ่งของโปรแกรมประเมินสภาพสายเคเบิลที่สมบูรณ์ มันไม่ได้ทดแทนเทคนิคการวินิจฉัยอื่นๆ และไม่ควรถือว่าเป็นการทำเช่นนั้น:

• DTS วัดอุณหภูมิและตรวจจับจุดร้อน ไม่ได้วัดการเสื่อมสภาพของฉนวนโดยตรง
• การตรวจสอบการปล่อยประจุบางส่วน (PD) ตรวจจับข้อบกพร่องของฉนวนภายใน เช่น ช่องว่าง การแยกชั้น การเกิดวอเตอร์ทรี ที่ DTS ไม่สามารถมองเห็นได้จนกว่าจะทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไป
• การระบุตำแหน่งความผิด TDR ระบุตำแหน่งความผิดของสายเคเบิลหลังจากเกิดขึ้น D-FOS ตรวจสอบสภาพความร้อน แต่ไม่สามารถระบุตำแหน่งความผิดทางไฟฟ้าได้
• การทดสอบ VLF hipot และการวินิจฉัย ใช้แรงดันไฟฟ้าเกินและวัด Tan Delta เพื่อประเมินสภาพฉนวนแบบออฟไลน์เชิงปริมาณ
• การทดสอบความต้านทานฉนวน ตรวจสอบความสมบูรณ์ของฉนวนพื้นฐานระหว่างการบำรุงรักษาตามปกติ

โปรแกรมตรวจสอบสภาพที่สมบูรณ์จะรวมเทคนิคเหล่านี้เข้าด้วยกัน: DTS ให้การรับรู้ความร้อนอย่างต่อเนื่อง การตรวจสอบ PD ให้การรับรู้ข้อบกพร่องของฉนวน การทดสอบ VLF และ Tan Delta แบบออฟไลน์ให้การประเมินเชิงปริมาณเป็นระยะ และ TDR/เครื่องระบุตำแหน่งความผิดจะระบุตำแหน่งความผิดเมื่อเกิดขึ้น แต่ละเทคโนโลยีตอบคำถามที่แตกต่างกัน

12. ข้อจำกัดและข้อควรพิจารณาทางวิศวกรรม

D-FOS ไม่ใช่โซลูชันสากล ทีมวิศวกรรมควรพิจารณาสิ่งต่อไปนี้:

• ความซับซ้อนในการติดตั้ง: การดึงเส้นใยตรวจจับเฉพาะเข้าไปในท่อที่มีอยู่ต้องมีการเข้าถึง สำหรับสายเคเบิลที่ใช้งานอยู่ การติดตั้งเพิ่มเติมอาจทำได้ยาก สายเคเบิลใหม่สามารถรวมเส้นใยเข้ากับปลอกหุ้มในระหว่างการผลิตได้
• ตำแหน่งของเส้นใย: เส้นใยต้องมีการเชื่อมต่อทางความร้อนกับสายเคเบิล โดยวางขนานกัน ผูกติดเป็นระยะ หรือฝัง การเชื่อมต่อที่ไม่ดี (เช่น เส้นใยในท่อแยก) จะลดความแม่นยำของอุณหภูมิ
• ต้นทุนระบบเริ่มต้น: หน่วยวิเคราะห์และเส้นใยที่ทนทานมีต้นทุนเงินลงทุนสูงกว่าเซ็นเซอร์แบบจุด แต่จะชดเชยด้วยค่าแรงงานติดตั้งและบำรุงรักษาที่ต่ำกว่าในระยะยาว
• การตีความข้อมูล: โปรไฟล์อุณหภูมิต้องอาศัยวิจารณญาณทางวิศวกรรม แนวโน้มที่เพิ่มขึ้นอาจบ่งชี้ถึงการโอเวอร์โหลด ท่อที่อุดตัน หรือข้อต่อที่ชำรุด ผู้ปฏิบัติงานต้องการข้อมูลพื้นฐานและการฝึกอบรมเพื่อตีความอย่างถูกต้อง
• สภาพแวดล้อม: ประสิทธิภาพของเส้นใยได้รับผลกระทบจากรังสี การสูญเสียจากการโค้งงอ และน้ำเข้าในขั้วต่อ ข้อต่อภาคสนามต้องมีการปิดผนึกอย่างระมัดระวัง
• การบูรณาการ: ข้อมูลต้องถูกรวมเข้ากับระบบ SCADA, GIS และระบบจัดการสินทรัพย์เพื่อให้สามารถดำเนินการได้ ไม่ใช่เพียงแค่แสดงบนหน้าจอเฉพาะ
• การบำรุงรักษา: เครื่องวิเคราะห์และขั้วต่อภาคสนามต้องมีการสอบเทียบและตรวจสอบเป็นระยะ

13. แนวโน้มในอนาคต

• การวิเคราะห์ด้วย AI ช่วย: โมเดลการเรียนรู้ของเครื่องจะจำแนกความผิดปกติทางความร้อนโดยอัตโนมัติ โดยแยกแยะจุดร้อนที่แท้จริงจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิปกติที่เกิดจากฤดูกาลหรือโหลด
• การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์: การรวมแนวโน้ม DTS กับประวัติโหลดและแบบจำลองความร้อนของสายเคเบิลจะคาดการณ์อายุการใช้งานทางความร้อนที่เหลืออยู่และแนะนำช่วงเวลาการบำรุงรักษา
• ฝาแฝดดิจิทัล: แบบจำลองเสมือนของวงจรสายเคเบิล ซึ่งป้อนข้อมูล DTS, PD และโหลดแบบสด จะจำลองพฤติกรรมภายใต้สถานการณ์โหลดที่แตกต่างกัน
• การตรวจจับหลายพารามิเตอร์: เส้นใยเดียวจะให้ข้อมูลอุณหภูมิ (Raman) ความเครียด (Brillouin) และเสียง (Rayleigh) พร้อมกัน โดยรวมเข้ากับแพลตฟอร์มการตรวจสอบเดียว
• การวินิจฉัยระยะไกลบนคลาวด์: เครื่องวิเคราะห์ที่สถานีไฟฟ้าย่อยหลายแห่งจะส่งโปรไฟล์ไปยังแพลตฟอร์มคลาวด์ส่วนกลางเพื่อการเปรียบเทียบข้ามวงจรและการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญ
• การบูรณาการโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ: ข้อมูล D-FOS จะป้อนเข้าสู่ระบบจัดการการกระจาย ทำให้สามารถปรับความสามารถในการรับกระแสแบบไดนามิกตามอุณหภูมิตัวนำที่วัดได้จริง แทนที่จะใช้สมมติฐานการออกแบบที่เข้มงวด

14. บทสรุป

การตรวจจับด้วยใยแก้วนำแสงแบบกระจายช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสายไฟฟ้าสามารถวัดอุณหภูมิและสภาพทางกลได้อย่างต่อเนื่องและกระจายไปตามเส้นทางสายเคเบิลทั้งหมด ซึ่งเป็นสิ่งที่เซ็นเซอร์แบบจุดและการทดสอบแบบออฟไลน์เป็นระยะไม่สามารถเทียบได้ DTS ตรวจจับจุดร้อนและระบุตำแหน่งได้ภายในไม่กี่เมตร DAS ตรวจสอบการรบกวนจากบุคคลที่สาม ระบบที่ใช้ Brillouin วัดความเครียด ทั้งหมดนี้ให้การเตือนล่วงหน้า ปรับปรุงการมองเห็นสินทรัพย์ และสนับสนุนการตัดสินใจบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์

การบำรุงรักษาสายเคเบิลสมัยใหม่ต้องการเทคโนโลยีการวินิจฉัยหลายอย่างทำงานร่วมกัน การตรวจจับด้วยใยแก้วนำแสงจะตรวจสอบอุณหภูมิและการรบกวนทางกล การตรวจสอบการปล่อยประจุบางส่วนและการทดสอบ VLF แบบออฟไลน์จะประเมินสภาพฉนวน TDR และเครื่องระบุตำแหน่งความผิดจะระบุความผิดเมื่อเกิดขึ้น ไม่มีเครื่องมือใดเครื่องมือหนึ่งสามารถทดแทนเครื่องมืออื่นได้ XZH TEST ให้บริการโซลูชันการทดสอบและวินิจฉัยสายไฟฟ้าอย่างมืออาชีพสำหรับการตรวจจับความผิดของสายเคเบิล การทดสอบฉนวน การประเมินสภาพ และการบำรุงรักษา ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสร้างโปรแกรมสุขภาพสายเคเบิลที่สมบูรณ์

เกี่ยวกับ XZH TEST

XZH TEST (Xian Xuzhihui Electromechanical Technology Co., Ltd.) ผลิตเครื่องระบุตำแหน่งความผิดของสายเคเบิล เครื่องระบุตำแหน่งเบื้องต้น TDR เครื่องทดสอบ VLF AC hipot อุปกรณ์ตรวจจับการปล่อยประจุบางส่วน และเครื่องมือวินิจฉัยสายเคเบิลที่เกี่ยวข้อง ผลิตภัณฑ์ได้รับการออกแบบมาเพื่อความทนทานในสนาม ความแม่นยำในการวัด และความเข้ากันได้กับมาตรฐานการทดสอบสากล สนับสนุนโปรแกรมการบำรุงรักษาสายไฟฟ้าของสาธารณูปโภค อุตสาหกรรม และพลังงานหมุนเวียน

เว็บไซต์: XZH TEST