1、光纖通信與傳感技術(shù)論文基于PIONEER-P型光纖光柵的高壓電力設(shè)備在線監(jiān)測及過溫預警系統(tǒng)學院：信 息 學 院班級：0 7 光 信 息學號：姓名：郭 光 超2010年10月18日基于PIONEER-P型光纖光柵的高壓電力設(shè)備在線監(jiān)測及過溫預警系統(tǒng)（一）高低壓開關(guān)柜溫度監(jiān)測1.高低壓開關(guān)柜溫度監(jiān)測的必要性發(fā)電廠、變電站的高壓開關(guān)柜是重要的電器設(shè)備。在設(shè)備長期運行過程中，開關(guān)柜中的觸點和母線排連接處等部位因老化或接觸電阻過大而發(fā)熱，而這些發(fā)熱部位的溫度無法實時監(jiān)測，因此極易導致設(shè)備燒毀或突然停電等事故。近年來，在電廠和變電站已發(fā)生多起開關(guān)柜過熱事故，造成火災和大面積的停電事故，解決開關(guān)柜過熱問題是

2、杜絕此類事故發(fā)生的關(guān)鍵。通過監(jiān)測開關(guān)柜內(nèi)觸點溫度的運行情況，可有效防止開關(guān)柜的火災發(fā)生，但由于開關(guān)柜內(nèi)高壓狹小的結(jié)構(gòu)，無法進行人工巡查測溫，因此實現(xiàn)溫度在線監(jiān)測是保證高壓開關(guān)柜安全運行的重要手段。2.高壓開關(guān)柜運行溫度監(jiān)測方法的突破長期以來，高壓開關(guān)柜內(nèi)觸頭運行溫度很難監(jiān)測，這是因為柜內(nèi)具有裸露高壓，且空間狹小，通常的溫度測量方法不能使用。光纖光柵溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)采用布置在各個觸點的光柵傳感器將溫度信號通過光纖傳至網(wǎng)絡分析儀，由于利用了光纖光柵固有的絕緣性和抗電磁場干擾性能，并具有極高的可靠性和安全性，因此從根本上解決了高壓開關(guān)柜內(nèi)觸點運行溫度及柜內(nèi)環(huán)境溫度不易監(jiān)測的難題。3.光纖光柵傳感技術(shù)

3、介紹光纖光柵傳感器是用光纖光柵制成的一種新型光纖傳感器。光纖光柵是20世紀90年代發(fā)展起來的一種新型全光纖無源器件，利用光纖光柵制成多種傳感器如溫度、應變、應力、加速度、壓強等傳感器。不同的光纖光柵傳感器可具有不同的工作波長，因此可以利用波分復用技術(shù)，在一根光纖級聯(lián)多個光纖光柵傳感器作分布式測量。它具有體積小、重量輕、與光纖兼容、插入損耗低、性能長期穩(wěn)定性好等特點。特別適合在易燃，易爆，和強電磁等惡劣環(huán)境下使用。4.系統(tǒng)配置光纖光柵溫度傳感器：型號：FBGTIIII2 光纖光柵解調(diào)儀：型號：PI01型（通道數(shù)可選，每通道可連接1520個傳感器）溫度測定范圍-50120；測量精度±.0

4、.5；分辨率0.1；可精確定位報警。（二）PIONEER-P型光纖光柵測溫系統(tǒng)一、電氣設(shè)備過熱的規(guī)律和特征及預測方法1、外部熱故障電氣設(shè)備的外部熱故障主要指裸露接頭由于壓接不良等原因，在大電流作用下，接頭溫度升高，接觸電阻增大，惡性循環(huán)造成隱患。此類故障占外部熱故障的90%以上。統(tǒng)計近幾年來檢測到的外部熱故障的幾千個數(shù)據(jù)，可以看到線夾和刀閘觸頭的熱故障占整個外部熱故障的77%，它們的平均溫升約在30左右，其它外部接頭的平均溫升在20-25之間，結(jié)合近幾年的檢測經(jīng)驗，按溫升的多少，可將外部故障分為輕微、一般和嚴重三種。、內(nèi)部熱故障高壓電氣設(shè)備內(nèi)部熱故障的特點是故障點密封在絕緣材料或金屬外殼中，如

5、電纜，內(nèi)部熱故障一般都發(fā)熱時間長而且較穩(wěn)定，與故障點周圍導體或絕緣材料發(fā)生熱量傳遞，使局部溫度升高，因此可以通過檢測其周圍材料的溫升來診斷高壓電氣設(shè)備（如電纜）的內(nèi)部故障。、電纜過熱故障的部位根據(jù)電力事故分析，電纜過熱故障可引起火災導致大面積電纜燒損，造成被迫停機，短時間內(nèi)無法恢復生產(chǎn)，造成重大經(jīng)濟損失。通過對事故的分析，電纜接頭過熱是引起電纜火災的直接原因、電纜接頭過熱是因為接頭壓接頭不緊、接頭氧化等導致接觸電阻過大，長期的高溫運行使絕緣下降并擊穿，最后導致電纜火災的發(fā)生。、電纜過熱故障的預測方法根據(jù)對電纜過熱故障特性的分析，預防電纜過熱及火災發(fā)生的有效方法是及時監(jiān)測電纜接頭溫度，根據(jù)接頭溫

6、度的變化趨勢，分析電纜接頭的老化程度，在電纜接頭真正發(fā)生故障前發(fā)出報警。發(fā)生接頭過熱的電纜大多為6KV以上的高壓電纜，由于電壓等級較高，常規(guī)的溫度傳感器不能滿足安全的需要，而傳統(tǒng)的光纖測溫系統(tǒng)又存在掃描時間較長的缺點，PIONEER-P型光纖光柵測溫系統(tǒng)則是監(jiān)測高壓帶電設(shè)備過熱故障的最佳選擇。二、PIONEER-P型光纖光柵測溫系統(tǒng)1、PIONEER-P型光纖光柵測溫系統(tǒng)的工作原理PIONEER- P型光纖光柵測溫系統(tǒng)由光纖光柵溫度傳感器、單模光纜（用于遠距離信號傳輸）、光纖光柵傳感網(wǎng)絡分析儀及計算機等終端監(jiān)測設(shè)備組成。系統(tǒng)工作時，光纖光柵傳感網(wǎng)絡分析儀內(nèi)部光源發(fā)出連續(xù)的寬帶光，經(jīng)光纜傳輸?shù)奖O(jiān)

7、測現(xiàn)場布設(shè)的光纖光柵溫度傳感器，這些傳感器內(nèi)部的測量敏感元件光纖光柵對該寬帶光有選擇地反射回相應的一個窄帶光，經(jīng)同一傳輸光纜返回到光纖光柵傳感網(wǎng)絡分析儀內(nèi)部探測器來測定出各個傳感器所返回的不同窄帶光的中心波長，從而解析出各監(jiān)測點的溫度值。由于多個傳感器所返回的窄帶光信號中心波長范圍不同，所以可以將這些傳感器串接組網(wǎng)實現(xiàn)多點同時測量，大大簡化了傳感器及引出線的布設(shè)，避免了以往逐點測量的不便。2、PIONEER-P型光纖光柵測溫系統(tǒng)的技術(shù)指標測溫范圍： -55+125所有監(jiān)測點測量時間：<1秒測溫精度： 0.5 測溫分辨率：0.1光纖傳輸距離：超過45km防水性能： IP66安裝方式：無限制傳感器尺寸： 6×35mm三、PIONEER-P型光纖光柵測溫系統(tǒng)在電力行業(yè)的典型應用PIONEER-P型光纖光柵測溫系統(tǒng)采用光信號進行測量和傳輸，現(xiàn)場實現(xiàn)了無電檢測。同時該系統(tǒng)使用光柵技術(shù)，檢測信號以光信號中心波長為表征量，克服了傳統(tǒng)光傳感器依賴光強大小的缺點，實現(xiàn)了數(shù)字化檢測，穩(wěn)定性好，使用壽命長。PIONEER-P型光纖光柵測溫系統(tǒng)能實時監(jiān)測并記錄電力設(shè)備關(guān)鍵點的溫度變化，預測可能引起火災或設(shè)備故障的局部過熱，為現(xiàn)場設(shè)備的安全運行提供可靠保證，同時又是高壓電纜設(shè)備故障的溫度記錄器，能在設(shè)備故障之前發(fā)出報警及檢修建議。中高壓電纜接