基于分布式光纖溫度傳感器高壓電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

光纖溫度傳感器匯總.-光纖溫度傳感器 (2)

aug.2008highvoltageapparatusvol.45no.4 收稿日期：2009-03-17；修回日期：2009-05-10 作者簡(jiǎn)介：周蕓（1966），女，副教授，從事電子信息與自動(dòng)控制技術(shù)方面的教學(xué)和科研工作。 0引言 高壓電力電纜運(yùn)行溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是為了杜 絕電纜溝內(nèi)各電纜接頭處由于溫度過(guò)高引起火災(zāi)事 故而設(shè)計(jì)的，它能將電纜溝內(nèi)各電纜頭處的溫度及 時(shí)準(zhǔn)確傳送到主控室內(nèi)，當(dāng)被測(cè)點(diǎn)溫度超過(guò)給定報(bào) 警值時(shí)，系統(tǒng)能及時(shí)予以報(bào)警，便于處理。 高壓電氣設(shè)備中由于微波和電磁干擾的影響， 傳統(tǒng)的測(cè)溫方法難于或者根本無(wú)法得到真實(shí)的測(cè)試 結(jié)果。而分布式光纖溫度傳感器與傳統(tǒng)的各類(lèi)溫度 傳感器相比，其具有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：使用光纖作 為傳輸和傳感信號(hào)的載體，有效克服了電力系統(tǒng)中 存在的強(qiáng)電磁干擾；利用一根光纖為溫度信息的傳 感和傳導(dǎo)介質(zhì)

根據(jù)分布式光纖溫度傳感器被測(cè)信號(hào)的特殊性,在常規(guī)微弱信號(hào)檢測(cè)的基礎(chǔ)上,提出了一種專(zhuān)門(mén)的、針對(duì)分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng)的微弱信號(hào)檢測(cè)方案,采用軟、硬件結(jié)合的方案,能夠在強(qiáng)噪聲下有效地提取微弱信號(hào),以求得盡可能大的信號(hào)噪聲比,而所需的器件與設(shè)備極為通用,相對(duì)成本較低,檢測(cè)整個(gè)過(guò)程完成的時(shí)間也較短,具有較高的實(shí)用性。

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。

光纖分布式測(cè)溫技術(shù)是一種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)。它能對(duì)光纖沿線的溫度場(chǎng)進(jìn)行分布式的連續(xù)檢測(cè)。本文介紹了該技術(shù)的測(cè)溫原理,以及其在高壓輸電電纜內(nèi)部溫度監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用,并介紹了光纖安裝方式對(duì)測(cè)溫精度的影響。

應(yīng)用于高壓電纜的光纖分布式溫度傳感新技術(shù) 分布式溫度傳感(dts:distributedtemperaturesensing)技術(shù)是一種用于實(shí)時(shí)測(cè)量空間溫度場(chǎng)分布的傳 感技術(shù)。該技術(shù)利用光時(shí)域反射(otdr:opticaltimedomainreflectometry)原理、激光喇曼光譜原理，經(jīng) 波分復(fù)用器、光電檢測(cè)器等對(duì)采集的溫度信息進(jìn)行放大并將溫度信息實(shí)時(shí)地計(jì)算出來(lái)［1］。目前，國(guó)外(主 要是英國(guó)、日本等國(guó))已利用激光喇曼光譜效應(yīng)研制出分布式光纖溫度傳感器產(chǎn)品［2］，而國(guó)內(nèi)也在積極地 開(kāi)展這方面的研究工作，現(xiàn)已研制成功基于分布式光纖溫度傳感原理的一系列產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用在航空航 天、石油測(cè)井、電力、冶金、煤礦等領(lǐng)域中［3］。國(guó)內(nèi)把分布式光纖溫度傳感技術(shù)引入電力系統(tǒng)電纜測(cè) 溫的研究工作只是剛剛開(kāi)始。 分布式光纖傳感技術(shù)具有抗電磁場(chǎng)干擾、工作頻率寬、動(dòng)態(tài)范

光纖分布式測(cè)溫技術(shù)是一種新型技術(shù),其原理是利用激光在光纖中傳播的特點(diǎn),對(duì)空間溫度場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量。其作用是分布式的連續(xù)檢測(cè)光纖沿線的溫度。本文通過(guò)介紹光纖分布式溫度傳感技術(shù)的測(cè)溫原理,以及光纖的安裝方式對(duì)溫度測(cè)量精準(zhǔn)度的影響,分析闡述了該技術(shù)在高壓電纜內(nèi)部溫度測(cè)量方面的應(yīng)用。

比較基于瑞利散射、拉曼散射和布里淵散射的三種溫度傳感器的特點(diǎn),分析了基于拉曼散射溫度傳感系統(tǒng)的三種溫度解調(diào)方式,選擇了利于研究體表溫度場(chǎng)變化特點(diǎn),利用拉曼散射比值來(lái)解調(diào)溫度信息的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了基于分布式光纖傳感器的人體測(cè)溫系統(tǒng)。

眾所周知,今天的電力通信網(wǎng)正以其獨(dú)特的發(fā)展優(yōu)勢(shì)越來(lái)越被社會(huì)所重視.在電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中,當(dāng)前adss電力特種光纜發(fā)揮著重要的作用.本文在剖析adss光纜的組成與特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了基于分布式光纖溫度傳感技術(shù)的adss光纜電腐蝕在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng).

aug.2008highvoltageapparatusvol.45no.4 收稿日期：2009-03-17；修回日期：2009-05-10 作者簡(jiǎn)介：周蕓（1966），女，副教授，從事電子信息與自動(dòng)控制技術(shù)方面的教學(xué)和科研工作。 0引言 高壓電力電纜運(yùn)行溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是為了杜 絕電纜溝內(nèi)各電纜接頭處由于溫度過(guò)高引起火災(zāi)事 故而設(shè)計(jì)的，它能將電纜溝內(nèi)各電纜頭處的溫度及 時(shí)準(zhǔn)確傳送到主控室內(nèi)，當(dāng)被測(cè)點(diǎn)溫度超過(guò)給定報(bào) 警值時(shí)，系統(tǒng)能及時(shí)予以報(bào)警，便于處理。 高壓電氣設(shè)備中由于微波和電磁干擾的影響， 傳統(tǒng)的測(cè)溫方法難于或者根本無(wú)法得到真實(shí)的測(cè)試 結(jié)果。而分布式光纖溫度傳感器與傳統(tǒng)的各類(lèi)溫度 傳感器相比，其具有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：使用光纖作 為傳輸和傳感信號(hào)的載體，有效克服了電力系統(tǒng)中 存在的強(qiáng)電磁干擾；利用一根光纖為溫度信息的傳 感和傳導(dǎo)介質(zhì)

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)。基于熱傳導(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。

本文首先分析了風(fēng)電場(chǎng)電纜故障率偏高的原因,給出了一款具有溫度在線檢測(cè)功能的光電復(fù)合纜結(jié)構(gòu),融合光纖分布式溫度傳感器技術(shù)和電力電纜故障在線檢測(cè)技術(shù),設(shè)計(jì)了基于風(fēng)電場(chǎng)的復(fù)合光電纜在線檢測(cè)系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)輸電電纜的預(yù)警、報(bào)警和故障定位功能。

文章分析了電力電纜運(yùn)行過(guò)程中溫度升高的原因,簡(jiǎn)單介紹了基于光纖光柵、拉曼散射和布里淵散射的光纖傳感技術(shù)的溫度測(cè)量原理。針對(duì)電力電纜溫度監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀,探討了3類(lèi)光纖傳感器在電力電纜監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用模式,在對(duì)3類(lèi)傳感器在電力電纜溫度監(jiān)測(cè)時(shí)的特點(diǎn)、性能進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上,介紹了基于布里淵傳感的海底電纜在線監(jiān)測(cè)案例。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展,光纖傳感器尤其是基于布里淵散射的傳感器將在電力電纜監(jiān)測(cè)中發(fā)揮重要作用。

電纜在電力系統(tǒng)當(dāng)中有著重要的應(yīng)用,積極的進(jìn)行電纜的維修和保護(hù)對(duì)于強(qiáng)化電纜的作用發(fā)揮有著非常重要的作用.就目前的電力工作實(shí)踐分析來(lái)看,在發(fā)電廠以及變電站的工作中,電纜有著重要的應(yīng)用,而高負(fù)荷的電力電纜監(jiān)測(cè)工作中對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)有著重要的意義,所以人們?cè)陔娏﹄娎|的應(yīng)用方面非常重視光纖溫度傳感器的研究.為了對(duì)電力電纜當(dāng)中的光纖溫度傳感器進(jìn)行更加全面的掌握,進(jìn)而在電力電纜檢測(cè)中加強(qiáng)其應(yīng)用,本文從光纖溫度傳感器的定義以及工作原理入手進(jìn)行分析,進(jìn)而探討電力電纜監(jiān)測(cè)的影響因子,目的是要對(duì)光纖溫度傳感器在電力監(jiān)測(cè)當(dāng)中的應(yīng)用進(jìn)行全面的研究.

hdcs-4s高壓電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 hdcs-4s高壓電纜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 一、護(hù)層接地監(jiān)測(cè)裝置原理圖： hdcs-4s高壓電纜金屬護(hù)層接地監(jiān)測(cè)裝置，主要由現(xiàn)場(chǎng)變送器、遠(yuǎn)程監(jiān)控終端、控制中心服務(wù)器 構(gòu)成。通過(guò)監(jiān)測(cè)電纜護(hù)層電流、電纜溫度來(lái)監(jiān)測(cè)電纜護(hù)層絕緣狀況，采用現(xiàn)場(chǎng)總線方式將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送 給控制中心服務(wù)器，同時(shí)控制中心服務(wù)器根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析、管理和故障判斷。當(dāng)系統(tǒng) 發(fā)生報(bào)警時(shí)，可通過(guò)繼電器把報(bào)警信號(hào)傳遞給中控室監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示： 設(shè)備功能： 1.現(xiàn)場(chǎng)變送器：連續(xù)實(shí)時(shí)地采集各測(cè)量點(diǎn)的電纜運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，并將測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控終端。 2.遠(yuǎn)程監(jiān)控終端：實(shí)時(shí)接收各測(cè)量點(diǎn)的電纜運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，并把這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到控制中心服務(wù)器。 3.控制中心服務(wù)器：接收遠(yuǎn)程監(jiān)控終端發(fā)來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、管理和電纜故障判斷，異 常情況可輸出報(bào)警信

介紹一種新型的光纖溫度傳感器,將它埋入復(fù)合材料試件中,可以測(cè)量出試件內(nèi)部溫度的變化。給出理論推導(dǎo),導(dǎo)出條紋移動(dòng)量與試件內(nèi)部溫度變化之間的關(guān)系、電路設(shè)計(jì),并給出實(shí)驗(yàn)裝置和結(jié)果。

針對(duì)目前煤礦井下高壓電纜接頭運(yùn)行可靠性差、故障發(fā)生率高的問(wèn)題,提出了一種礦井高壓電纜接頭溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,給出了系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu),詳細(xì)介紹了系統(tǒng)硬件及軟件的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高,各項(xiàng)指標(biāo)滿足國(guó)家煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際運(yùn)行要求,具有一定的實(shí)用價(jià)值。

高壓電纜綜合在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

高壓電纜智能綜合在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

第9章光纖溫度傳感器 9.1引言 傳統(tǒng)的溫度測(cè)量技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用已很成熟，如熱電偶、熱敏電阻、光學(xué)高溫計(jì)、 半導(dǎo)體以及其他類(lèi)型的溫度傳感器。它們的敏感特性都是以電信號(hào)為工作基礎(chǔ)的，即溫度信 號(hào)被電信號(hào)調(diào)制； 而在特殊工作情況和環(huán)境下，如易燃、易爆、高電壓、強(qiáng)電磁場(chǎng)、具有腐蝕性氣體、液 體，以及要求快速響應(yīng)、非接觸等場(chǎng)合，光纖溫度測(cè)量技術(shù)具有獨(dú)到的優(yōu)越性。 由于光纖本身的電絕緣性以及固有的寬頻帶等優(yōu)點(diǎn)，使得光纖溫度傳感器突破了電調(diào)制 溫度傳感器的限制。同時(shí)，由于其工作時(shí)溫度信號(hào)被光信號(hào)調(diào)制，傳感器多采用石英光纖， 傳輸?shù)男盘?hào)幅值損耗低，可以遠(yuǎn)距離傳輸，使傳感器的光電器件遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)，避開(kāi)了惡劣的環(huán) 境。在輻射測(cè)溫中，光纖代替了常規(guī)測(cè)溫儀的空間傳輸光路，使干擾因素如塵霧、水汽等對(duì) 測(cè)量結(jié)果影響很小。光纖質(zhì)量小，截面小，可彎曲傳輸測(cè)量不可視的工作溫度，便于特殊工 況下

電力系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)應(yīng)用到各行各業(yè)中去,而在應(yīng)用過(guò)程中對(duì)于電力系統(tǒng)的熱效應(yīng)尤其需要涉及。在眾多處理方案之中用光纖溫度傳感器控制或?qū)囟鹊谋O(jiān)控效果最為明顯,這也使得光纖溫度傳感器的應(yīng)用得到較大的推廣。雖然目前以這種模式已經(jīng)成為主流,可實(shí)際上真正的光纖溫度監(jiān)控系統(tǒng)還不夠成熟,所以對(duì)于光纖溫度傳感器在電力電纜檢測(cè)中的應(yīng)用是有必要的。

針對(duì)動(dòng)力電纜運(yùn)行的高穩(wěn)定性要求,介紹了一種基于m-bus總線和以太網(wǎng)總線的雙總線結(jié)構(gòu)的電纜溫度遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)方案,具有節(jié)省布線,施工維護(hù)方便的特點(diǎn).重點(diǎn)介紹了m-bus數(shù)據(jù)采集單元的硬件設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn).該系統(tǒng)采用了tin-yarm嵌入式工控板為硬件平臺(tái),μc/os-ⅱ實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件核心,對(duì)電纜溝的溫度、煙霧、水位和視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)采集.