光纖光柵測(cè)溫系統(tǒng)在電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

開(kāi)發(fā)高壓超高壓電力電纜光纖光柵溫度傳感器系統(tǒng),提出光纖光柵傳感機(jī)理,建立優(yōu)化設(shè)計(jì)框架。通過(guò)光纖光柵溫度傳感器封裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),提出片式封裝結(jié)構(gòu);通過(guò)線性度優(yōu)化設(shè)計(jì),提出用鋁板作為封裝基底材料;通過(guò)外界應(yīng)力場(chǎng)影響補(bǔ)償優(yōu)化設(shè)計(jì),提出采用40mm×10mm(長(zhǎng)×寬)的小尺寸封裝方法。進(jìn)行光纖光柵溫度傳感器水域?qū)嶒?yàn)和光纖光柵測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)比實(shí)驗(yàn),討論系統(tǒng)的性能和可行性。并將光纖光柵溫度實(shí)時(shí)在線監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)際工程項(xiàng)目,分辨率達(dá)0.1℃,精確度達(dá)±0.5℃,測(cè)溫范圍可達(dá)-30～200℃。

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和城市化水平的提高,電力電纜使用的廣泛、安全、方便、環(huán)保的作用越來(lái)越受到人們的重視。由于電力電纜多敷設(shè)環(huán)境隱蔽,距離較長(zhǎng),運(yùn)行中絕緣隱患不容易發(fā)現(xiàn),從而發(fā)展為故障或事故。因此應(yīng)加強(qiáng)電力電纜在運(yùn)行中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),及時(shí)判斷電纜的運(yùn)行狀況有效預(yù)診斷告警,防止故障性災(zāi)難的發(fā)生,聯(lián)合使用分布式光纖測(cè)溫裝置,快速定位故障點(diǎn),減少設(shè)備停運(yùn)時(shí)間,降低維護(hù)成本、減少經(jīng)濟(jì)損失。

電力電纜作為電力系統(tǒng)最基礎(chǔ)的單元,其運(yùn)行溫度制約著整個(gè)配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。文章通過(guò)對(duì)比各種廣泛應(yīng)用的電纜溫度檢測(cè)方法,引入了一種基于拉曼散射光時(shí)域反射的分布式光纖在線監(jiān)測(cè)電纜溫度系統(tǒng),應(yīng)用dsp和fpga技術(shù)設(shè)計(jì)了高速信號(hào)采集和處理單元,并簡(jiǎn)要介紹了系統(tǒng)的基本原理、組成結(jié)構(gòu)和主要特性。檢測(cè)結(jié)果表明,系統(tǒng)測(cè)溫精度較高,可以達(dá)到±1℃范圍之內(nèi),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電纜的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

運(yùn)用分布式光纖測(cè)溫技術(shù)原理設(shè)計(jì)電纜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并簡(jiǎn)單介紹該技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用效果，為預(yù)防電纜火災(zāi)事故提供技術(shù)支撐，

通過(guò)對(duì)各種己經(jīng)廣泛應(yīng)用的電纜溫度檢測(cè)方法的性能比較討論,引出了一種以光頻域反射(ofdr)為基本原理設(shè)計(jì)而成的分布式光纖溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并簡(jiǎn)要介紹了該系統(tǒng)的基本原理和特性。還介紹了將此系統(tǒng)應(yīng)用在220kv上海長(zhǎng)江隧橋-隧道工程中的具體布置、光纖鋪設(shè)、如何實(shí)現(xiàn)等問(wèn)題。此系統(tǒng)配合軟件設(shè)置可以完成人工設(shè)置,實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警功能。工程實(shí)踐證明,此系統(tǒng)可以有效監(jiān)測(cè)高壓電纜實(shí)時(shí)溫度,為分析電纜是否出現(xiàn)故障提供有效的參考數(shù)據(jù),在一定程度上避免由于電纜絕緣降低而造成的火災(zāi)事故。

電力電纜線路運(yùn)行溫度在線檢測(cè)技術(shù)是目前及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力電纜線路局部過(guò)熱點(diǎn)位置、檢測(cè)運(yùn)行線路的絕緣狀態(tài)和計(jì)算導(dǎo)體載流量的首選技術(shù)措施。分布式光纖拉曼測(cè)溫技術(shù)是利用激光在光纖中的傳播特性,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量空間溫度場(chǎng)分布的新技術(shù),可以對(duì)光纖沿線的溫度場(chǎng)進(jìn)行分布式的連續(xù)檢測(cè)。介紹了光纖拉曼傳感技術(shù)的測(cè)溫原理,以及基于此技術(shù)的電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用,獲得了一些仿真結(jié)果,并同傳統(tǒng)的測(cè)溫技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的比較,說(shuō)明分布式光纖拉曼測(cè)溫系統(tǒng)應(yīng)用于電力電纜在線監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì),適合于推廣使用。

介紹了電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)目前的現(xiàn)狀,光纖光柵測(cè)溫系統(tǒng)的工作原理、主要技術(shù)指標(biāo)及基于光纖光柵測(cè)溫傳感器的電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在包鋼的應(yīng)用情況。

分布式光纖測(cè)溫技術(shù)在線監(jiān)測(cè)電纜溫度 彭　超1,2,趙健康2,苗付貴2 (1.華中科技大學(xué)電子與信息工程系,武漢430074;2.國(guó)網(wǎng)武漢高壓研究院,武漢430074) 摘　要:為探討分布式光纖測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用于高壓電纜溫度在線監(jiān)測(cè)的前景,簡(jiǎn)要介紹了該技術(shù)的基本原理和特 點(diǎn)。將分布式光纖測(cè)溫儀器裝在220kv高壓電纜上進(jìn)行的2個(gè)月現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中,考察了儀器的測(cè)溫精度、定位精 度、響應(yīng)時(shí)間及運(yùn)行可靠性等性能,試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明該技術(shù)溫度誤差小、定位精度高、響應(yīng)時(shí)間短、運(yùn)行可靠且能實(shí)現(xiàn) 長(zhǎng)距離大范圍測(cè)溫,可有效應(yīng)用于電纜的溫度在線監(jiān)測(cè),為電纜載流量的確定提供有效的參考數(shù)據(jù),并可有效避免 電纜火災(zāi)事故。最后在10kv的電纜的工頻逐級(jí)擊穿試驗(yàn)中探討用該技術(shù)于在線監(jiān)測(cè)電纜絕緣的可能性,試驗(yàn)結(jié) 果說(shuō)明該技術(shù)為電纜絕緣在線檢測(cè)提供了一種新的思路和

為探討分布式光纖測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用于高壓電纜溫度在線監(jiān)測(cè)的前景,簡(jiǎn)要介紹了該技術(shù)的基本原理和特點(diǎn)。將分布式光纖測(cè)溫儀器裝在220kv高壓電纜上進(jìn)行的2個(gè)月現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中,考察了儀器的測(cè)溫精度、定位精度、響應(yīng)時(shí)間及運(yùn)行可靠性等性能,試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明該技術(shù)溫度誤差小、定位精度高、響應(yīng)時(shí)間短、運(yùn)行可靠且能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離大范圍測(cè)溫,可有效應(yīng)用于電纜的溫度在線監(jiān)測(cè),為電纜載流量的確定提供有效的參考數(shù)據(jù),并可有效避免電纜火災(zāi)事故。最后在10kv的電纜的工頻逐級(jí)擊穿試驗(yàn)中探討用該技術(shù)于在線監(jiān)測(cè)電纜絕緣的可能性,試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明該技術(shù)為電纜絕緣在線檢測(cè)提供了一種新的思路和手段。

文章首先討論了高壓開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)的意義及現(xiàn)有的幾種測(cè)溫方法,通過(guò)對(duì)幾種測(cè)溫方法的比較,介紹了光纖光柵測(cè)溫法應(yīng)用于開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫的優(yōu)勢(shì)。文章設(shè)計(jì)了基于光纖布拉格光柵的開(kāi)關(guān)柜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),闡釋了感知層、傳輸層和監(jiān)控層3層系統(tǒng)結(jié)構(gòu),給出了光纖布拉格光柵的布設(shè)方式,最后設(shè)計(jì)了監(jiān)控軟件功能,并對(duì)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究。

采用光纖光柵作為溫度傳感器,利用全息體相位光柵衍射解調(diào)方法設(shè)計(jì)了高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)溫度的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。對(duì)利用聚酰亞胺材料封裝的光纖光柵的溫度響應(yīng)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,驗(yàn)證了光纖光柵反射波長(zhǎng)與溫度的良好線性關(guān)系。對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)接頭溫度進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,獲得了良好的試驗(yàn)結(jié)果。

火電廠、變電站電力電纜長(zhǎng)期運(yùn)行在高電壓、大電流環(huán)境下,接頭容易超溫過(guò)熱,引起爆炸,導(dǎo)致火災(zāi),建立電力電纜火災(zāi)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有一定的必要性,因此,設(shè)計(jì)了發(fā)電廠電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)子站設(shè)計(jì)采用新型數(shù)字式溫度傳感器,各電纜溫度數(shù)據(jù)最后送至上位pc機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、報(bào)警,實(shí)現(xiàn)了對(duì)電纜接頭溫度的監(jiān)測(cè)與預(yù)警,有效防止了火災(zāi)的發(fā)生。

介紹了分布式光纖測(cè)溫技術(shù)原理,設(shè)計(jì)了基于分布式光纖測(cè)溫技術(shù)的高壓電力電纜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,相比熱電偶式的測(cè)溫方法,分布式光纖測(cè)溫技術(shù)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線溫度監(jiān)測(cè),試驗(yàn)結(jié)果精度更高,為電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供了有力的保障。

動(dòng)力電纜溫度監(jiān)測(cè)是可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜線路過(guò)熱點(diǎn)位置和檢測(cè)運(yùn)行線路的絕緣狀態(tài),從而保障電纜安全穩(wěn)定運(yùn)行的技術(shù)措施。針對(duì)電纜過(guò)熱事故的主要原因和特點(diǎn),提出采用分布式光纖測(cè)溫技術(shù)對(duì)電纜沿線溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警,給出了分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的原理、組成和光纜布設(shè)方案,此系統(tǒng)對(duì)保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有重要意義。

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電力行業(yè)的快速發(fā)展給人們的生活帶來(lái)便利,同時(shí)也隱藏著一些安全隱患,如電力電纜埋藏在地下,受到地下環(huán)境的影響,電纜在運(yùn)行過(guò)程中很容易出現(xiàn)溫度過(guò)高現(xiàn)象,如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理,電纜很容易產(chǎn)生過(guò)熱擊穿現(xiàn)象,從而引發(fā)火災(zāi)。這就要求對(duì)電力電纜的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題,消除安全隱患。文中介紹一種基于zigbee技術(shù)的電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜的溫度過(guò)高現(xiàn)象,消除電纜過(guò)熱擊穿隱患,確保電纜安全可靠運(yùn)行。

針對(duì)目前電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的不足,基于m-bus總線與can總線技術(shù),采用tinyarm系列嵌入式工控模塊及msp430f122單片機(jī),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種新型的電力電纜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明,本系統(tǒng)具有布線簡(jiǎn)單、安裝維護(hù)方便、智能化程度高等優(yōu)點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè),可有效預(yù)防和杜絕電纜火災(zāi)事故的發(fā)生。

提出了一種新型分布式光纖光柵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)電纜溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)?；跓醾鲗?dǎo)方程和邊界條件的基礎(chǔ)上,采用有限元法對(duì)電纜溫度場(chǎng)進(jìn)行了分析,為監(jiān)測(cè)電纜溫度提供了理論依據(jù)。光纖光柵本身不帶電,抗輻射和電磁干擾能力強(qiáng),耐高壓和腐蝕,非常適合用做高壓電力環(huán)境中的溫度傳感器。通過(guò)光纖光柵的溫度特性實(shí)驗(yàn),在20~100℃的溫度范圍內(nèi),光纖光柵的中心波長(zhǎng)隨溫度變化呈良好的線性,線性度達(dá)到99.8%。通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的熱電偶溫度傳感器與光纖光柵溫度傳感器的對(duì)比實(shí)驗(yàn),表明該系統(tǒng)測(cè)量時(shí)間-溫度變化曲線跟隨性好,溫度差均小于1℃,符合電力電纜溫度狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)的使用要求。

分布式光纖測(cè)溫技術(shù)中的光纖本身既是溫度傳感器又是溫度的傳輸媒介的特性,特別適用于電力系統(tǒng)的高壓電纜等高壓電氣設(shè)備溫度的在線監(jiān)測(cè)。介紹了一種分布式光纖溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,系統(tǒng)包括測(cè)溫光纖、光電監(jiān)測(cè)及信號(hào)處理電路部分和主機(jī)等硬件設(shè)施,通過(guò)在線監(jiān)測(cè)軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)電纜局部溫度過(guò)熱的監(jiān)測(cè)、定溫報(bào)警、溫升報(bào)警和特性曲線的顯示等功能,達(dá)到了對(duì)高壓電纜等高壓電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的目的。

分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)在電力行業(yè)電纜溫度監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著重要的作用。本文介紹了光纖拉曼散射測(cè)溫基本原理和基于光時(shí)域反射(otdr)定位原理。以青島供電公司二回三相4km長(zhǎng)電纜溫度監(jiān)測(cè)工程為例,介紹了光纜的選擇、系統(tǒng)功能和監(jiān)測(cè)情況。經(jīng)綜合分析,系統(tǒng)溫度精度為±1℃,距離定位精度±2m,為電纜溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和輸電安全提供了科學(xué)依據(jù)。

xsj-2000型電纜溫度在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng) 1、引言 隨著現(xiàn)代工業(yè)化產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，設(shè)備自動(dòng)化管理水平的提高，電纜用量 越來(lái)越多。由于運(yùn)行的電力電纜長(zhǎng)度密度增加，其電力電纜火災(zāi)事故的發(fā)生率也 相應(yīng)增大。電力電纜的安全運(yùn)行已經(jīng)成為用電單位的重要指標(biāo)。 為進(jìn)一步落實(shí)“堅(jiān)持預(yù)防為主，落實(shí)安全措施，確保安全生產(chǎn)”的要求，完 善各項(xiàng)反事故措施，更好地推動(dòng)電力安全生產(chǎn)，有目標(biāo)、有重點(diǎn)地防止電力生產(chǎn) 重大惡性事故的發(fā)生，國(guó)家電力公司頒布了《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng) 重點(diǎn)要求》（國(guó)電發(fā)[2000]589號(hào)）。原文1.1.11條款明確要求“對(duì)電纜中間頭 定期測(cè)溫”，以防止發(fā)生電纜溝重大火災(zāi)事故。電力企業(yè)按照“關(guān)于貫徹落實(shí)《防 止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》的通知（發(fā)輸電發(fā)[2000]125號(hào)）” 中明確提出“為了預(yù)防電纜中間接頭爆破和防止電纜火災(zāi)事故擴(kuò)大，可加裝電纜

光纖光柵測(cè)溫技術(shù)以其現(xiàn)場(chǎng)無(wú)源、靈敏穩(wěn)定的特點(diǎn),非常適用于隧道環(huán)境的火災(zāi)監(jiān)測(cè).光柵測(cè)溫系統(tǒng)目前最常用的測(cè)溫模型是通過(guò)二次曲線擬合得到,其形態(tài)固定,存在一定的誤差.文中提出基于高斯過(guò)程回歸方法的測(cè)溫模型,能夠更加恰當(dāng)?shù)孛枋龉鈻胖行牟ㄩL(zhǎng)隨溫度變化的規(guī)律,具有更高的準(zhǔn)確度.