开关柜光纤光栅测温系统

发表时间: 2020-07-17 10:23:55

作者: 福州英诺

来源: 开关柜光栅测温


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电气设备中的被测对象往往不是一个点,而是在空间广泛分布。为了实现对被测对象温度的在线监测并降低成本,需要采用分布调制的光纤传感系统,而波分复用技术的运用实现了对被测对象的分布式监测。光纤和光纤光栅有很好地兼容性,在一根传感光纤上可连接多个光纤光栅传感器,当宽带光源照射光纤时,每个光纤光栅传感器就反射回一个布拉格波长的窄带光波。若每个光栅的工作波长相互分开,则在光源光谱宽度之内,每条光路上可连接多个光纤光栅传感器。不同光纤光栅反射不同的波长,只要通过对波长的测量,就可以知道空间不同点温度变化的准确值(对应的布拉格波长改变),而且可以对空间位置进行准确定位。足够多光栅的排列即可形成连续的具有高水平的空间定位精度和高分辨率温度监测性能的光纤测温系统。


光纤光栅解调技术


光纤光栅解调技术是对布拉格光栅中心反射波长的微小偏移进行精确测量的技术,其优劣将直接影响整个传感系统的监测精度,因此光纤光栅的解调技术是光纤光栅传感的关键技术之一。根据工程实际应用对精度的要求,设计合理的波长解调方案非常重要。

开关柜光纤光栅测温系统结构

根据光纤光栅测温系统的设备结构和运行要求,开关柜光纤光栅测温系统结构可分为数据采集层、站内监测层、应用管理层,如图3所示。其中,数据采集层包括光纤光栅温度传感器、光分路盒,主要完成被测点的数据采集和光路的传送,传感器安装于被测接点处,光分路盒安装于开关柜柜体的前面板上;站内监测层由上位机组成,主要完成对所有被测点的数据分析、处理、显示、声光报警等,值班室人员可以实时在线查看多个开关柜接点的温度;应用管理层主要面向远方管理人员和无人值班站的运行人员,使其能查看监测计算机中监测的温度数据。


系统采用分散分布式结构,现场每个被测点都装有温度传感器,并用光分路盒实现数据的收集以构成数据采集层。可用多路单模光缆将这些前端传感器连接至光纤光栅测温主机,构成现场监测网络。光纤光栅测温主机和上位监测主机构成站内监测层,光纤光栅测温主机可以同时以232和以太网方式给上位监测主机传送数据。在变电站主控室设置一台监测主机,通过232方式从光纤光栅测温主机采集温度数据;同时还可在变电站集控中心设置一台监测主机,通过以太网(TCP/ IP协议)方式从光纤光栅测温主机采集温度数据,用于温度的监测、分析、处理等。光纤光栅在线测温系统可与站内其它系统实现数据共享,提高了管理效率。


光纤光栅测温系统特点


自动化与传动传感检测技术


光纤光栅测温系统充分利用了光纤传感、通信、计算机等领域先进的成果,能很好地解决10kV高压开关柜在线测温的问题,并在变电站有着成熟的应用。与其它测温方式相比,光纤光栅测温方式具有以下优势。

1、安全性:光纤光栅在线测温系统在监测现场为全光测量,传感器引出光纤在30cm爬电距离内可耐受超过95kV工频电压,完全满足高压开关柜内的绝缘耐压要求;温度传感器无源,监测现场无电,不受强电场和强磁场的干扰。


2、实时性:光纤光栅测温系统全部测点测温周期小于50,充分保证了报警的实时性;同时由于测温周期短,可在报警系统中引人温升趋势报警,提高了报警的可靠性和前瞻性;全年24h不间断实现在线监测,时刻保证高压设备处于受监控状态。

3、准确性:测温精度达到± 1 ℃,温度分辨率达到 0.1 ℃,同时还具有响应速度快的特点,可充分满足电力系统安全的需要;

4、稳定性:光纤光栅测温系统的整体结构简单,只有光纤光栅温度传感器和分析仪两大主要部分,无中间环节;测量现场的全光测量温度传感器仅对温度敏感,不受振动、冲击、位移、潮湿等因素的影响;系统稳定可靠,所采用的元部件都可用于通信系统中,能保证可靠运行20年;

5、兼容性:监测主机自带以太网口,可与变电站自动化系统、远程图像监控系统、消防系统等融为功能更加强大的综合系统,实现数据共享,管理简捷;

6、扩展性:用户可根据自身的需求,灵活、方便地设置各种参数、控制量,可得到满意、丰富的用户界面;一台主机可扩充到多个监测点,能根据需要灵活地增设测温。


福州英诺科技基于光纤光栅测温的原理及关键技术,自主研发生产了了开关柜光纤测温系统。光纤光栅测温系统具有耐高温、抗腐蚀、抗电磁干扰、实时准确、安全稳定等多种优点,正逐渐成为电力设备测温的新手段。


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