25 listopada 2024 r
W elektrowniach fotowoltaicznych za transmisję danych eksploatacyjnych z każdego falownika do centralnego systemu monitorowania odpowiadają łącza światłowodowe. W przypadku przerwania łącza światłowodowego system monitorowania nie może uzyskać danych z falownika, co oznacza, że zespół operacyjny elektrowni fotowoltaicznej nie może wiedzieć, który falownik ma problem, jaka jest moc wyjściowa ani czy wydajność jest normalna.
W elektrowniach fotowoltaicznych za transmisję danych eksploatacyjnych z każdego falownika do centralnego systemu monitorowania odpowiadają łącza światłowodowe. W przypadku przerwania łącza światłowodowego system monitorowania nie może uzyskać danych z falownika, co oznacza, że zespół operacyjny elektrowni fotowoltaicznej nie może wiedzieć, który falownik ma problem, jaka jest moc wyjściowa ani czy wydajność jest normalna. W przypadku instalacji fotowoltaicznej o mocy 100 MW z potencjalnie setkami falowników, jeśli wszystkie łącza światłowodowe zostaną przerwane, zespół operacyjny musi rozwiązywać problemy z falownikiem po falowniku, co wiąże się z ogromnymi kosztami.
Łącza światłowodowe instalacji fotowoltaicznych stoją przed wyjątkowymi wyzwaniami środowiskowymi. Po pierwsze: wysoka temperatura otoczenia — elektrownie fotowoltaiczne buduje się zwykle na terenach otwartych, gdzie temperatura gruntu w lecie przekracza 60°C, a włókna przyspieszają starzenie się w wysokich temperaturach. Po drugie: ekspozycja na promieniowanie UV – poliestrowa warstwa buforowa włókna ulega degradacji pod wpływem promieniowania UV, powodując kruchość włókna. Po trzecie: pogryzienia przez zwierzęta — rowy kablowe i światłowody w elektrowniach fotowoltaicznych są idealnymi celami dla gryzoni. Po czwarte: wiatr i piasek — w elektrowniach fotowoltaicznych na pustyni i w gobi wiatr i piasek mogą uszkodzić zewnętrzną powłokę włókna.
Dlatego też w planie regularnej konserwacji należy uwzględnić testowanie włókien instalacji fotowoltaicznej. Podczas odbioru nowej instalacji przetestuj moc nadawania, moc odbioru i utratę łącza każdego łącza światłowodowego. Podczas serwisu co kwartał testuj moc i straty krytycznego łącza. Po wystąpieniu usterki najpierw użyj źródła czerwonego światła, aby zlokalizować przerwę, a następnie użyj OPM, aby zweryfikować naprawę.
Faza uruchomienia systemu fotowoltaicznego jest krytycznym oknem na testowanie światłowodów. Na tym etapie wszystkie łącza światłowodowe są nowe, a dane testowe mogą służyć jako „punkt odniesienia dotyczący stanu zdrowia” – przyszłe wyniki testów można porównać z tymi wartościami bazowymi.
Standardowy przebieg uruchomienia jest następujący. Krok pierwszy: przygotowanie przed testem. Upewnij się, że długość fali OPM odpowiada długości fali systemu (zwykle 1310 nm lub 1550 nm); sprawdzić czystość powierzchni czołowej włókna; potwierdź, że typ adaptera odpowiada interfejsowi światłowodowemu. Krok drugi: test po stronie nadawczej. Podłącz OPM do strony nadawczej światłowodu (zazwyczaj wyjście przełącznika lub modułu optycznego) i odczytaj moc nadawczą. Krok trzeci: test strony odbiorczej. Podłącz OPM do strony odbiorczej światłowodu (zazwyczaj wejście innego przełącznika lub modułu optycznego) i odczytaj moc odbiorczą. Krok czwarty: obliczenie strat łącza. Moc odbioru minus moc nadawania równa się utracie łącza. Krok piąty: weryfikacja na czerwonym świetle. Przełącz na tryb światła czerwonego i sprawdź ścieżkę światłowodu pod kątem przerw. Krok szósty: zapisz wszystkie dane, zarchiwizowane jako punkt odniesienia.
Podczas uruchamiania łatwo przeoczyć etap polegający na przetestowaniu wszystkich zapasowych włókien. Ramy dystrybucyjne światłowodów w elektrowniach fotowoltaicznych zazwyczaj mają zapasowe włókna — mogą one początkowo nie być aktywne, ale mogą być potrzebne w przyszłości. Jeśli w przyszłości okaże się, że zapasowe włókno jest uszkodzone, koszty rozwiązywania problemów będą znacznie wyższe niż testowanie go teraz.
Podczas testów terenowych instalacji fotowoltaicznych kilka punktów operacyjnych może znacznie poprawić wydajność i dokładność. Po pierwsze: „wyczyść przed testowaniem”. Pył znajdujący się na końcówkach włókien jest najczęstszą przyczyną nieprawidłowych wyników testów. Przed każdym badaniem należy sprawdzić powierzchnię czołową za pomocą szkła powiększającego; w razie zabrudzenia wyczyścić patyczkiem do czyszczenia włókien i bezwodnym alkoholem. Ten prosty krok pozwala uniknąć dużej liczby błędnych diagnoz.
Po drugie: „przetestuj oba włókna”. W łączu światłowodowym są zazwyczaj dwa włókna — jeden do transmisji (Tx), drugi do odbioru (Rx). Utrata łącza może się różnić w obu przypadkach. Testowanie tylko jednego i wyciąganie wniosków może przeoczyć problemy z drugim. Prawidłowym podejściem jest przetestowanie obu i porównanie różnicy strat. Jeśli różnica przekracza 3 dB, w jednym włóknie mogą wystąpić problemy z wygięciem, zmiażdżeniem lub zakończeniem.
Po trzecie: „rekordowa temperatura otoczenia”. Utrata włókna zależy od temperatury — każda zmiana o 10°C może zmienić utratę włókna o około 0,1 dB/km. Bez zarejestrowania temperatury otoczenia podczas testów, późniejsza analiza nie będzie w stanie określić, czy zmiany strat odzwierciedlają starzenie się włókien lub zmiany temperatury.
Po czwarte: „zaznacz nieprawidłowe linki”. Po przetestowaniu oznacz wszystkie łącza ze stratą przekraczającą 1,5-krotność wartości projektowej, sfotografuj nieprawidłowe lokalizacje i śledź je. Nie zapisuj ich tylko na papierze — prześlij zdjęcia do systemu zarządzania inżynierią, aby mieć pewność, że dane nie zostaną utracone.
Po piąte: „porównaj okresowo”. Po każdym teście porównaj aktualne dane z poprzednimi danymi testowymi. Jeżeli w krótkim czasie tłumienie łącza znacznie wzrośnie (przekraczając 3dB), może to oznaczać zginanie, zgniatanie lub starzenie się łącza. Należy rozwiązać problem.
Po szóste: „okresowo testuj zapasowe włókna”. Zapasowe włókna, choć obecnie nieaktywne, należy nadal testować co sześć miesięcy, aby upewnić się, że są gotowe w razie potrzeby.
Ostatecznym celem testowania włókien jest wspomaganie decyzji operacyjnych. Dane testowe nie mają żadnej wartości, dopóki nie zostaną przekształcone w działanie operacyjne. Dlatego zamknięcie pętli od danych testowych do decyzji operacyjnych jest podstawą systemu konserwacji światłowodów.
Konserwacja światłowodów oparta na danych obejmuje trzy warstwy. Warstwa pierwsza to „alerty progowe” — gdy utrata łącza przekracza ustalony próg, system automatycznie powiadamia zespół operacyjny w celu ustalenia rozwiązania problemu. Warstwa druga to „analiza trendów” — poprzez porównanie danych historycznych, identyfikację powiązań z nietypowymi wskaźnikami wzrostu strat i zaplanowanie z wyprzedzeniem konserwacji. Warstwa trzecia to „konserwacja predykcyjna” — dopasowując krzywą strat w funkcji czasu, można przewidzieć pozostały czas życia łącza i zaplanować wymianę przed awarią.
Aby osiągnąć te trzy warstwy, potrzebne jest pełne archiwum stanu włókien. Archiwum każdego łącza zawiera: numer łącza, lokalizację początkową i końcową, typ światłowodu, długość fali, straty projektowe, historyczne dane testowe (data, moc nadawania, moc odbioru, utrata łącza, temperatura otoczenia), zapisy anomalii i wyniki rozdzielczości. Do zarządzania tymi danymi użyj profesjonalnego oprogramowania do zarządzania testami światłowodów — Excel obsługuje małe skale (dziesiątki łączy), podczas gdy profesjonalne oprogramowanie do zarządzania nadaje się do większych skal (setki do tysięcy łączy).
W przypadku zespołów inżynierów zajmujących się fotowoltaiką ustal standardy testowania włókien od samego początku projektu — nie czekaj do momentu dostarczenia projektu do 补课. Podstawowe parametry kondycji włókien ustalone na etapie uruchamiania systemu służą jako standard odniesienia na następne dziesięć lat działalności. Bez punktu bazowego przyszłe dane testowe tracą znaczenie porównawcze.
Kupujący, wybierając sprzęt do testowania włókien, nie powinni porównywać samej początkowej ceny zakupu. Weź także pod uwagę długoterminowe koszty użytkowania — w tym opłaty za usługę kalibracji, koszty wymiany adaptera, żywotność i trwałość baterii oraz szybkość reakcji pomocy technicznej producenta. Urządzenie, które jest o 20% tańsze, ale ma łatwo uszkodzone adaptery wymagające części zagranicznych, może kosztować więcej w całkowitym posiadaniu.
Wreszcie ostatecznym celem testowania włókien nie jest pomiar strat w światłowodzie — lecz zapobieganie przerwaniu połączenia światłowodowego w niewłaściwym momencie. Aby to osiągnąć, dane testowe muszą przełożyć się na działania operacyjne, a działania operacyjne muszą mieć jasnych właścicieli i terminy. Tylko wtedy badania włókien naprawdę przynoszą wartość. View the PV Test Instruments Collection
Podaj nam swój scenariusz projektu i wymagania, a my dopasujemy odpowiednie rozwiązanie i przedstawimy wycenę w ciągu 24 godzin.
Uzyskaj bezpłatną wycenęPK56A optical power meter, PK56B-E integrated OPM + red light source (2mW/5mW/10mW/20mW) — five series covering the complete needs from basic optical power testing to long-distance red-light fault location. Seven-wavelength coverage, multi-interface compatibility, wide-temperature design — designed for field testing and acceptance at PV plants, telecom base stations, and data centers.
Explore the PV Test Instruments →