光纤光栅电力温度安全在线监测系统

一、背景介绍
电力工业中的设备大多处在强电磁场中，一般电器类传感器无法使用。高压开关的在线监测，高压变压器绕组、发电机定子等地方的温度和位移等参数的实时检测都要求绝缘性能好，体积小。光纤光栅具有的抗电磁干扰和它的安全性能恰恰能满足在这种环境条件下使用。在强电磁环境中，关键基础用电设备的安全运行是企业生产的必要保障，也是整个国民经济正常运转的基本保证。电气设备产生故障的大部分原因是设备过热引起的，主要可以分为外部热故障和内部热故障。
电气设备的外部热故障主要指裸露接头由于压接不良等原因，在大电流作用下，接头温度升高，接触点氧化引起接触电阻增大，恶性循环造成隐患。此类故障占外部热故障的90%以上。统计近几年来检测到的外部热故障的几千个数据，可以发现线夹和刀闸触头的热故障占整个外部热故障的77%，它们的平均温升约在30度左右，其它外部接头的平均温升在20-25度之间。
根据对电力事故分析，电缆故障引起的火灾导致大面积电缆烧损，造成被迫停机，短时间内无法恢复生产，造成重大经济损失。通过事故的分析，引起电缆沟内火灾发生的直接原因是电缆中间头制作质量不良、压接头不紧、接触电阻过大，长期运行所造成的电缆头过热烧穿绝缘，最后导致电缆沟内火灾的发生。
例一：辽宁发电厂发生过电缆头过热引起火灾，当消防人员扑灭火灾后刚要离开现场时电缆头绝缘击穿，大火复燃，当场烧伤数人，造成群伤事故。
例二：富拉尔基电厂，试验人员查找电缆故障时，上午采用了电容击穿法进行查找，中午休息后，电缆沟内发生了火灾，造成重大事故，火灾发生的时间较长，如配置电缆在线监测系统完全可以避免事故。
例三：浑江电厂＃2循环水电缆中间头过热，烧损该沟内所有电缆造成被迫停机事故，据了解，上午有人在距故障电缆中间头80多米远的竖井上已嗅到了绝缘烧焦的味，下午七点钟引发了火灾。
例四：某发电厂两台二十万发电机组，因一台机的循环水电缆中间头过热引燃烧穿了本机的另一条循环水电缆，同时烧损了另一台机的循环水电缆，造成两台二十万机被迫停机事故。
高压电气设备内部热故障的特点是故障点密封在绝缘材料或金属外壳中，如电缆，内部热故障一般都发热时间长，与故障点周围导体或绝缘材料发生热量传递，使局部温度升高，如大功率变电设备夏季温度过高导致火灾等导致重大损失的事故等。
综上所述，从电缆头或变电设备的过热到事故的发生，其发展速度比较缓慢、时间较长，通过电缆/设备温度在线监测系统完全可以防止、杜绝此类事故的发生。
 
二、电力主要监测位置
温度监测的主要目标设备:

 
三、监测方案
光纤光栅电力温度安全在线监测系统是针对电力系统设备要求和特点设计的光纤光栅在线温度测量系统，适用于发电厂、变电站，和钢铁企业、化工企业等用电密集地区的工业热点监测，如：发电机组、变压器、高压开关、输电电缆/电缆接头、电缆（沟）廊道等。软件专家系统通过在线温度和温度场分布，可分析用电荷载，电气运行状态等，并根据设置输出报警信号。 

系统由光纤光栅温度传感器阵列、传输光缆、光纤光栅温度解调仪及监控计算机组成。传输光缆将被测点的温度信息通过光缆传输到监控室内，由温度解调仪进行信号解调，解调后的信号通过RS232(或RS485、USB、以太网)等接口传给监控计算机进行数据处理、故障诊断及报警等。
(1)产品特点：
1.无电监测，本质安全
2.不受电磁干扰，电绝缘性好；
3.抗腐蚀，耐高温，实用寿命长；
4.体积小、质量轻，对结构影响小，易于布置；
5.检出量是波长信息，实现绝对测量，检测精确度高；
6.信号不受光强影响，对环境干扰不敏感，系统稳定性好； 
7.系统基于波分复用技术，易于实现分布式测量；
8.信号衰减小，可光纤远距离传输，实现实时远程监控。
(2)技术指标：

型号	MS-GXWD-6001	MS-GXWD-6002	MS-GXWD-6003	MS-GXWD-6004
最大传输距离	40 km
通道数	1	2	3	4
最大测温点数	20	40	60	80
测温范围	-20～+130 ℃
精　度	±0.5 ℃
分辨率	0.1 ℃
温度刷新频率	1 Hz
接口类型	RS232/RS485/USB/以太网
电源输入	220V±10％/50Hz