Ανίχνευση βλαβών σε υπόγεια καλώδια με χρήση πολυριθμικών οπτικών ινών και DTS
Date Issued
May 2022
Author(s)
Advisor
Abstract
Ο βασικός στόχος του έργου είναι η χρήση πολυρυθμικής οπτικής ίνας για την ανίχνευση σφαλμάτων ή βλαβών στα υπόγεια καλώδια μεταφοράς ηλεκτρικής ισχύς. Είναι γνωστό ότι σε περιπτώσεις βλάβης τα υπόγεια καλώδια μεταφοράς υπερθερμαίνονται τοπικά και είναι εξαιρετικά δύσκολο να εντοπιστεί η θέση του προβλήματος. Η προτεινόμενη μεθοδολογία έχει ως εξής, έχοντας ένα υπόγειο ηλεκτρικό καλώδιο προσομοιώνουμε διάφορες καταστάσεις και συνθηκών παίρνοντας δεδομένα για να έχουμε την δυνατότητα να σταθεροποιήσουμε την λειτουργία του συστήματος ανίχνευσης συμπεριφοράς ζημιών υπόγειων καλωδίων.
Η ανίχνευση επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας ένα DTS: Distributed Temperature Sensors/Αισθητήρες Κατανεμημένης θερμοκρασίας οι όποιοι χρησιμοποιούν μετρήσεις βασισμένες σε φασματοσκοπία RAMAN σε συνδυασμό με OTDR (Optical Time-domain Reflectometry: Οπτική ανακλαστομετρία χρονικού πεδίου) για ανίχνευση αλλαγών θερμοκρασίας με μεγάλη ακρίβεια.
Ένας σύντομος παλμός φωτός διαδίδεται στην ίνα από το λέιζερ που βρίσκεται στο σύστημα DTS. Ταυτόχρονα δημιουργείται διάσπαρτο φως Raman προς την αντίθετη κατεύθυνση από την πορεία διάδοσης μέσα στην ίνα (ανακλώμενο) σε δύο διαφορετικά μήκη κύματος, από διαδοχικά σημεία κατά μήκος της ίνας. Τα μήκη κύματος του συγκεκριμένου διασκορπισμένου φωτός Raman είναι διαφορετικά από το φως του λέιζερ και ονομάζονται «Stokes» και «anti-Stokes». Το εύρος του φωτός Stokes και anti-Stokes παρακολουθείται και ο χωρικός εντοπισμός του ανακλώμενου φωτός προσδιορίζεται μέσω της γνώσης της ταχύτητας διάδοσης του φωτός μέσα στην ίνα. Το φασματικό πλάτος του φωτός των Stokes εξαρτάται πολύ ασθενώς από τη θερμοκρασία, ενώ το πλάτος του φωτός των anti- Stokes εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία.
Το προφίλ θερμοκρασίας εντός της οπτικής ίνας υπολογίζεται λαμβάνοντας τον λόγο του πλάτους των Stokes και του ανιχνευθέντος anti-Stokes φωτός. Τα δεδομένα θα τύχουν επεξεργασίας για να δημιουργήσουμε προφίλ συμπεριφορών των καλωδίων μεταφοράς ηλεκτρικού ρεύματος.
Τα αποτελέσματα της πιο κάτω πτυχιακής θα ανατροφοδοτηθούν στο Project LightSense το οποίο χρηματοδοτείτε από το ΙδΕΚ: Ίδρυμα Ερευνάς και Καινοτομίας όπου συντονιστής του έργου είναι το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου. Μέσα στους σκοπούς του έργου είναι η βελτίωση του συστήματος εγκατάστασης υπογείων καλωδίων και βελτίωση των συστημάτων πρόληψης σφαλμάτων και ζημίων.
Η ανίχνευση επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας ένα DTS: Distributed Temperature Sensors/Αισθητήρες Κατανεμημένης θερμοκρασίας οι όποιοι χρησιμοποιούν μετρήσεις βασισμένες σε φασματοσκοπία RAMAN σε συνδυασμό με OTDR (Optical Time-domain Reflectometry: Οπτική ανακλαστομετρία χρονικού πεδίου) για ανίχνευση αλλαγών θερμοκρασίας με μεγάλη ακρίβεια.
Ένας σύντομος παλμός φωτός διαδίδεται στην ίνα από το λέιζερ που βρίσκεται στο σύστημα DTS. Ταυτόχρονα δημιουργείται διάσπαρτο φως Raman προς την αντίθετη κατεύθυνση από την πορεία διάδοσης μέσα στην ίνα (ανακλώμενο) σε δύο διαφορετικά μήκη κύματος, από διαδοχικά σημεία κατά μήκος της ίνας. Τα μήκη κύματος του συγκεκριμένου διασκορπισμένου φωτός Raman είναι διαφορετικά από το φως του λέιζερ και ονομάζονται «Stokes» και «anti-Stokes». Το εύρος του φωτός Stokes και anti-Stokes παρακολουθείται και ο χωρικός εντοπισμός του ανακλώμενου φωτός προσδιορίζεται μέσω της γνώσης της ταχύτητας διάδοσης του φωτός μέσα στην ίνα. Το φασματικό πλάτος του φωτός των Stokes εξαρτάται πολύ ασθενώς από τη θερμοκρασία, ενώ το πλάτος του φωτός των anti- Stokes εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία.
Το προφίλ θερμοκρασίας εντός της οπτικής ίνας υπολογίζεται λαμβάνοντας τον λόγο του πλάτους των Stokes και του ανιχνευθέντος anti-Stokes φωτός. Τα δεδομένα θα τύχουν επεξεργασίας για να δημιουργήσουμε προφίλ συμπεριφορών των καλωδίων μεταφοράς ηλεκτρικού ρεύματος.
Τα αποτελέσματα της πιο κάτω πτυχιακής θα ανατροφοδοτηθούν στο Project LightSense το οποίο χρηματοδοτείτε από το ΙδΕΚ: Ίδρυμα Ερευνάς και Καινοτομίας όπου συντονιστής του έργου είναι το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου. Μέσα στους σκοπούς του έργου είναι η βελτίωση του συστήματος εγκατάστασης υπογείων καλωδίων και βελτίωση των συστημάτων πρόληψης σφαλμάτων και ζημίων.
File(s)![Thumbnail Image]()
Name
Andreas_Metaxas_Theses_Paper_Abstract.pdf
Size
273.07 KB
Format
Adobe PDF
Checksum (MD5)
6506c8aa053cd47f875c53a6d2eb9450