1. Fiber Optik DTS (Distributed Temperature Sensing Systems) Nedir?
Bu teknoloji, temelde Raman saçılımı ilkesini kullanarak çalışır. Işığın fiber içinde ilerlerken yüzeylerden geri saçılması sırasında sıcaklıkla ilişkili kaymalar oluşur. DTS üniteleri, bu değişimleri kablonun tamamı boyunca analiz ederek yüksek doğrulukta sıcaklık değerleri üretir. Sistemin en önemli avantajlarından biri, belirli sensör noktalarına ihtiyaç duymadan, fiber hattının her metresinde sürekli bir sıcaklık haritası sunabilmesidir. Yüksek ölçüm hassasiyeti, güvenilirlik, bakım gereksiniminin az olması, elektromanyetik etkilerden bağımsız yapısı ve zorlu ya da patlayıcı ortam koşullarında güvenle çalışabilmesi; bu çözümleri oldukça üstün kılar.
2. Fiber Optik DTS Sistemlerinin GES’lerde Uygulanması
Güneş Enerji Santrallerinde (GES) Dağıtık Sıcaklık Algılama (DTS) ile yangın algılama, fiber optik sensör kablolarının panel altyapısına entegre edilmesiyle gerçekleştirilir. Sistem, özel olarak tasarlanmış tamamen pasif bir fiber optik kablo (genellikle 62.5/125 telekom fiberi) kullanır. Bu kablo, panellerin arkasına veya montaj rayları boyunca sürekli bir hat şeklinde döşenir. Her bir FireLaser kontrolörü, bağlı sensör kablosu üzerinde 10 km’ye kadar ölçüm yapabilir ve her 1 metre (hatta bazı sistemlerde 50 cm) aralıkla sürekli ve gerçek zamanlı bir sıcaklık profili oluşturur. Bu sürekli ölçüm, geleneksel noktasal sensör sistemlerindeki gibi ölçüm boşlukları bırakmaz.DTS sisteminin çalışma prensibi, fiber optik kablo boyunca gönderilen lazer ışınının Raman geri saçılımı olarak bilinen fiziksel olaya dayanır. Kablodaki her noktanın sıcaklığı, geri saçılan ışığın spektral özelliklerinden analiz edilir. Sistem, Akıllı Alarm katmanları ile yapılandırılabilir: Mutlak Sıcaklık Alarmı (örn. 70°C üstü), Hızlı Sıcaklık Artış Alarmı ve Belirli Bir Mesafe veya Zamanda Sabit Yüksek Sıcaklık (Pre-Alarm) gibi. Bu sayade, panellerdeki bir kısa devre, arızalı bağlantı veya bitki/yabancı madde kaynaklı lokal ısınmalar, henüz alev oluşmadan erken aşamada tespit edilebilir.
Sistem, tüm sahayı kapsayan bu sıcaklık haritasını, harita tabanlı bir Grafiksel Kullanıcı Arayüzü (GUI) üzerinde operatöre sunar. Bir alarm durumunda, yangının veya anormal ısınmanın tam konumu (0.5 metre hassasiyetinde) ve tipi görüntülenir. Bu bilgi, Modbus TCP gibi endüstriyel protokollerle doğrudan SCADA sistemine veya yangın kontrol paneline iletilir ve otomatik olarak sesli/ışıklı uyarıların, itfaiye bildirimlerinin veya yangın söndürme sistemlerinin tetiklenmesini sağlar. Böylece, GES’lerdeki yangın riski, geleneksel yöntemlerde olduğu gibi görsel ihsana bağımlı kalmadan, pasif, EMI’den etkilenmeyen ve yüksek güvenilirlikte bir fiber optik altyapı ile proaktif olarak yönetilmiş olur.
1. Planlama ve Yerleşim
Planlama, öncelikle sahanın fiziksel ve elektriksel risk analizine dayanır. Kısa devreler, hatalı bileşenler (inverter, DC şalter), yanlış montaj ve kuş yuvaları/bitki örtüsü gibi doğal riskler dikkate alınır. Buna göre, algılama kablosunun güzergahı, panellerin arkasındaki en yüksek termik risk taşıyan noktalardan (kablo kanalları, bağlantı kutuları, inverter girişleri) geçecek şekilde belirlenir.Kablolama topolojisi (düz hat veya döngü), tek bir kontrolörün 10 km’lik tek bir kablo ile büyük bir diziyi kapsayabilmesi avantajı göz önünde bulundurularak, tek hat (seri) veya yedeklilik için döngü (loop) konfigürasyonunda tasarlanır ().Planlamadaki kritik teknik karar, alarm eşiklerinin projeye özgü olarak ayarlanmasıdır.
Sistem, her 1 metrelik segment için ayrı ayrı Mutlak Sıcaklık (örn. 85°C) ve Diferansiyel/Hızlı Yükselme (örn. dakikada 10°C) alarmları gibi akıllı alarm katmanları ile programlanır. Bu eşikler, panellerin normal çalışma sıcaklık aralığı, ortam sıcaklığı ve güneş radyasyonunun neden olduğu ısıl geçişler dikkate alınarak belirlenir, böylece hem yüksek tespit oranı hem de asılsız alarm riskinin minimize edilmesi hedeflenir.
3. DTS Cihazının Seçilmesi ve Kontrol Odası Entegrasyonu
DTS cihazı (FireLaser kontrolör) seçimi, temel olarak toplam korunacak kablo uzunluğuna göre yapılır. Bandweaver dokümanında belirtildiği gibi, her bir FireLaser kontrolörü tek bir fiber optik sensör kablosu üzerinde 10 km’ye kadar ölçüm kapasitesine sahiptir. Bu nedenle, sahanın büyüklüğü ve kablolama topolojisi (düz veya döngü) analiz edilerek kaç adet kontrolör kanalına ihtiyaç duyulduğu belirlenir. Seçimde ayrıca, ortam koşullarına uygun muhafaza sınıfı (IP) ve operatör arayüzü ihtiyacına göre dokunmatik LCD ekran gibi seçenekler dikkate alınır. Entegrasyon, cihazın standart endüstriyel iletişim protokolleri üzerinden mevcut saha otomasyon sistemine bağlanmasıyla gerçekleştirilir. FireLaser kontrolörü, Modbus TCP/IP protokolü ile doğrudan sahanın SCADA sistemine veya PLC’sine bağlanabilir.Bu entegrasyon sayesinde, algılanan sıcaklık verileri, metre hassasiyetindeki alarm lokasyonları ve sistem durum bilgileri merkezi kontrol odasındaki harita arayüzüne aktarılır. Son adım, cihaz çıkışlarının yangın güvenlik sistemi ile ilişkilendirilmesidir. Kontrolörün röle çıkışları, yangın kontrol panelinin giriş modüllerine bağlanarak herhangi bir alarm durumunda sahada sesli/ışıklı ikaz sistemlerini, yangın söndürme sistemini veya itfaiye çağrı sistemini otomatik olarak tetikleyecek şekilde yapılandırılır. Bu sayede DTS sistemi, pasif bir algılama sisteminden aktif bir yangın önleme ve müdahale zincirinin entegre bir bileşenine dönüşür.
4. Zonlama Stratejisi
DTS sisteminde zonlama, yazılım tabanlı olarak sanal bölgeler oluşturularak yapılır. Sensör kablosunun fiziksel olarak bölünmesine gerek yoktur. Yazılımda Tanımlama: Sistem yazılımı üzerinden, koruma altına alınan fiber optik kablonun toplam uzunluğu boyunca metre aralıkları belirlenerek her biri ayrı bir bölge (zone) olarak tanımlanır Bölgeye Özel Parametreler: Her sanal bölgeye, o bölgenin fiziksel özelliklerine (inverter bağlantı noktası, ana kablo kanalı, riskli ekipman yakını vb.) ve risk seviyesine göre bağımsız alarm eşikleri atanır. Örneğin, bir bölge için 85°C mutlak sıcaklık alarmı set edilirken, başka bir bölge için dakikada 10°C’lik hızlı yükselme alarmı aktif edilebilir. Hassas Lokalizasyon: Bir alarm tetiklendiğinde, sistem sadece bölge numarasını değil, alarmın tam metrik konumunu (örn. “Bölge 12, Kablo üzerinde 4.567. metre”) bildirir. Bu sayede, müdahale ekipleri yangın veya aşırı ısınmanın tam yerine hızla yönlendirilir. Avantajı: Bu yaklaşım, fiziksel sensör veya panel gerektirmez, kurulumu basitleştirir ve sistem esnekliğini maksimuma çıkarır. Bölge sınırları veya alarm parametreleri, saha koşulları değişse bile yazılım üzerinden kolayca yeniden yapılandırılabilir.
5. Sistem Yedekliliği
Müşteri gereksinimlerine bağlı olarak, farklı seviyelerde yedeklilik gerekebilir. Esasen iki temel yedeklilik türü vardır: • Kablo Yedekliliği: Kablonun hasar görmesi durumunda, sistem çalışmaya devam edebilir (ancak, onarım ve analiz için harekete geçilebilmesi için bir sistem alarmı üretilecektir). • Kontrolör Yedekliliği: Fiber optik LHD kontrolörlerinden birinin arızalanması durumunda, sistem çalışmaya devam edecektir. Güneş enerjisi santralleri için genellikle birden fazla kontrolör bulunmaz, bu nedenle yedeklilik sağlama kablo yedekliliği etrafında şekillenir.
6. Sistem Testi
6.1. OTDR
Fiber optik kablonun fiziksel bütünlüğünü test etmek içindir. Kablo kırılması, kablo kopması, aşırı bükülme noktaları, ek noktalarındaki kayıp miktarı(dB), konnektörlerdeki yansıma kayıpları, kablo üzerindeki toplam zayıflama (dB/km) veya toplam kablo uzunluğu gibi durumları tespit etmek için kullanılır. Bu, DTS sisteminin altyapı kurulum aşamasında veya arıza durumunda kablo hatasını bulmak için yapılan bir testtir.
6.2. Lokalizasyon Testi
Kabloda bilinen bir noktada (örn. 5250. metre) kontrollü ısı uygulanır. Kontrolör ekranında sıcaklık artışının tam o konumda gösterilip gösterilmediği doğrulanır (ölçüm her 1 metredir).
6.3. Alarm Testi
Her sanal bölge için yazılımda ayarlanan alarmlar tetiklenir:
Mutlak Sıcaklık (örn. 85°C’de alarm).
Hızlı Yükselme (örn. 1 dakikada 10°C artışta alarm). Alarmların hem kontrolör ekranında hem de Modbus/Röle çıkışları ile SCADA ve yangın paneline iletilir.
6.3. Yedeklilik Testi (Döngü sistemlerde)
Kablo döngüsünün bir noktası kesilir. Sistemin ölçüme devam ettiği ve bir “kablo arızası” uyarısı verdiği teyit edilir.
Sonuç ve Değerlendirme
Güneş Enerji Santrallerinde fiber optik tabanlı DTS sistemleri, geleneksel yangın algılama yöntemlerinin ötesinde proaktif ve yüksek güvenilirlikli bir koruma sağlar. Sistemin sürekli sıcaklık haritalaması, metre hassasiyetinde lokalizasyon ve akıllı alarm yönetimi sayesinde yangın riski en erken aşamada tespit edilerek, olası üretim kayıpları, ekipman zararları ve can güvenliği tehlikeleri minimize edilir. Güneş Enerji Santrallerinde DTS sistemi, 1 metre hassasiyetinde sürekli sıcaklık izleme ve yangını duman veya alev oluşmadan 10-15 dakika önce tespit imkanı sunar. Bu erken uyarı, olası bir yangında milyonlarca liralık panel ve ekipman kaybını, aylarca sürebilecek üretim durmasını önleyebilir. Yazılımsal zonlama ve endüstriyel protokollerle tam entegrasyon kabiliyeti ise sistemin her ölçekteki GES’e uyarlanabilir ve merkezi olarak yönetilebilir olmasını sağlar. Sistem, tek bir kontrolörle 10 km’ye kadar alanı koruyabilir, 50 yıla varan pasif kablo ömrüyle bakım maliyetini minimize eder. Elektromanyetik parazitten etkilenmez ve %99’un üzerinde tespit oranı sunar.