Enerji kablosunda oluşan sıcaklık ve gerilmeleri optik fiberli algılayıcılarla algılama benzetimleri
Sensing simulations of the temperatures and strains occured on power cable by the optical fiber sensors
- Tez No: 202329
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÜNEŞ YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Optik Fiberli Sensör, Raman ve Brillouin Saçılması, Dagınık Sıcaklık ve Gerginlik Ölçümü, Optical Fiber Sensor, Raman and Brillouin Scattering, Distributed Temperature and Strain Measurement
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 155
Özet
Haberlesme ve enerji dagıtım kablolarında, geleneksel izleme ve kontrolün zor ve pahalı oldugu, elektriksel açıdan tehlikeli çevre ortamlarında optik fiberli kablolardan sensör olarak faydalanılmaktadır. Yer altı enerji dagıtım kabloları; çalısma esnasında, kablonun ömrünü kısaltmakla birlikte performansını da olumsuz etkileyen elektriksel, termal ve mekanik etkilere maruz kalmaktadır. Bu etkiler, kablo izolasyonuna zarar verebilir, kablo izolasyonun kalitesinde bozulmalara, kısmi desarjlara (akım bosalmaları) ve izolasyonun kopmasına neden olabilir. Bu sebeple, kablo çalısma kapasitesinin ve hizmet süresinin uzatılması açısından, kablo boyunca sıcaklık ve gerginlik bilgilerine ulasmak zorunlu hal almıstır. Enerji kablolarında; güç transfer kapasitesi, kablo boyunca ortaya çıkan yükseksıcaklıklı noktalar ile sınırlandırılmaktadır. Bu ?sıcak noktaları? kontrol etmek ve belirlemek oldukça zordur. Yük iletimi sırasında ve iletim öncesinde enerji kablolarının sıcaklık profili kontrolünün saglanması ve optimum kullanımı, sıcaklık verilerinin gerçek-zamanda islenmesiyle gerçeklestirilebilmektedir. Bu tez çalısmasında; kablo boyunca sıcaklık verilerine ulasabilmek için, yaygın olarak bilinen ve her ölçüm noktası için bir termokupl veya bir platin rezistans probun kullanıldıgı ?noktasal sıcaklık ölçüm metodu? yerine, Raman saçılmasına dayalı dagınık sıcaklık ölçüm metodu kullanılmıstır. Kablo boyunca gerginlik verilerinin elde edilmesi için ise, sıcaklık ve Brillouin frekans kayması bilgilerinin kullanıldıgı spontane Raman ve Brillouin esaslı teknikten faydalanılmıstır. Deneysel veriler ısıgında, 1550 nm dalga boyunda tek modlu fiber kullanılarak 380 kV 5 km uzunlugunda yüksek gerilim enerji kablosu için es zamanlı dagınık sıcaklık ve gerginlik ölçümleri elde edilmis ve belirli kriterler altında simülasyonları gerçeklestirilmistir. Simülasyon bulguları altında, 1.5 m uzamsal çözünürlükle ~1.25 ºC sıcaklık çözünürlügü ve ~50 ? gerginlik çözünürlükleri elde edilmistir. Bu çalısma da ayrıca, Brillouin frekans kayması ve güç degisimleri üzerindeki RMS gürültü miktarları sırasıyla, ~1.20 MHz ve ~% 0.45 olarak elde edilmistir. Bunların yanı sıra, sıcaklık ve gerginlige baglı olarak kablo boyunca Brillouin frekans kayması ve Brillouin güç degisimleri hesaplanmıs ve simülasyonları gerçeklestirilmistir. Son olarak ise, spontane Raman ve Brillouin esaslı sensörlerin performansını etkileyen faktörlerin arastırması raporlanmıs ve optik fiber sensör sistemlerinde gürültü kaynakları üzerinde durulmustur.
Özet (Çeviri)
Optical fibers are utilized as sensor in the environmental conditions in which conventional monitoring and controlling processes are difficult and expensive by means of electrical terms in telecommunication and power distribution cables. An underground power cable is expose to electrical, thermal and mechanical effects that either shorten the life of cable insulation and or affect the cable performance unfavorable during its operating time. These effects can damage the cable insulation, induce the degradations in the quality of insulation, partial current discharges and perforation or breakdown of the cable insulation. Therefore; being obtained temperature and strain informations along the cable have become imperative by means of working capacity of the cable and extending service time. In power cables; power transmission capacity is limited by high temperatured spots occured along the cable. It is too difficult to detect and determine these ?hot spots?. Temperature profile control and optimum use of power cables during and before load transmission may be carried out with real-time processing of temperature data. In this thesis; in order to obtain temperature data along the cable, distributed temperature measurement method based on Raman scattering have been used instead of the conventional temperature detection method in which a thermocouple or a platinum resistance probe is used for every measurement point and called ?point temperature measurement?. In order to achieve the strain informations along the cable, spontaneous Raman and Brillouin based technique using the temperature and Brillouin frequency shift informations has been utilized. According to the results from experiments, distributed temperature and strain measurements along the high voltage power cable with a lenght of 5 km by using single mode fiber at 1550 nm have been obtained and the simulations under various working conditions have also been achieved. As results taken from the simulations supported by experiments, ~1.25 ºC temperature resolution and ~50 ? strain resolution with 1.5 m spatial resolution have been obtained. In this thesis, Brillouin frequency shift RMS noise and Brillouin power change RMS noise have also been achieved as ~ 1.20 MHz and ~ % 0.45 respectively. Additionally, Brillouin frequency shift and Brillouin power change regarding to the temperature and strain informations along the cable have been computed and their simulations have also been executed. Finally, investigation of the factors limiting the performance of spontaneous Raman and Brillouin based sensors have been reported and underlined the noise sources in optical fiber sensor systems.
Benzer Tezler
- An approach for simulation-based multi-objective optimization of dynamic shading devices
Dinamik gölgeleme elemanlarının simülasyon tabanlı çok amaçlı optimizasyonuna yönelik bir yaklaşım
AYÇA KIRIMTAT
Doktora
İngilizce
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLTEN MANİOĞLU
- Isıl ve elektirksel büyüklükler arasındaki analojiden yararlanarak yüksek gerilim yeraltı kablolarında sıcaklık dağılımının incelenmesi
Analysis of thermal distribution of high voltage underground cables based on analogy between thermal and electrical parameters
ENGİN TOPAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN KALENDERELİ
- Yeni Cami'nin akustik açıdan performans değerlendirmesi
Evaluation of the acoustical performance of the New Mosque
EVREN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVTAP YILMAZ DEMİRKALE
- Laboratuar ölçekli bir karma iletim hattında statcom kullanılarak sistem dinamik ve sürekli hal davranışlarının incelenmesi
Investigation of system dynamic and steady-state behaviours using statcom on a laboratory scale mixed transmission line
MEHMET ALİ ANADOL
Doktora
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSA AYDIN
- İnsan alt ekstremitesinin incelenmesi ve aktif dizüstü protezi tasarımı
The analysis of the human lower limb structure and the design of a new active above knee prosthesis
AKIN OĞUZ KAPTI