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一、電力行業(yè)火災(zāi)監(jiān)測概述

1.1概述

電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵電氣設(shè)施的安全運行是電力系統(tǒng)的有效保障，也是整個國民經(jīng)濟正常運轉(zhuǎn)的基本保證。電氣設(shè)施產(chǎn)生故障的大部分原因是設(shè)備局部過熱引起的，主要是由于電氣設(shè)備的裸露接頭壓接不良，在大負荷電流作用下，接頭溫度升高，輕則發(fā)生停電故障，重則引發(fā)火災(zāi)，造成重大經(jīng)濟損失。

為了有效防范供電系統(tǒng)因溫升引發(fā)的停電/火災(zāi)事故，近幾年市場上出現(xiàn)了多種不同類型的測溫產(chǎn)品，如紅外線測溫儀、電子類測溫儀和光學類測溫儀。紅外線測溫儀因信號不能遠傳，不能構(gòu)成實時在線監(jiān)測；電子類測溫儀因信號傳輸距離不遠，絕緣性能差，而且信號易受干擾等原因正逐步退出市場；而光學類測溫儀則因其絕緣性能好，可多個探頭串接，可遠距離傳輸信號，不受干擾等優(yōu)勢正逐步取代傳統(tǒng)的電子類產(chǎn)品。

本文介紹的光纖光柵電力溫度安全在線監(jiān)測系統(tǒng)就是將光探測技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)。

1.2火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用范圍

【高壓變壓器的測量】

通過對變壓器溫度的檢測，可以在線實時反映變壓器的運行情況，通過系統(tǒng)的預警、報警功能，及時的顯示變壓器的異常狀況，對變壓器可能存在的問題提供參考數(shù)據(jù)。

圖 1.高壓變壓器

【高壓變電站的監(jiān)測】

通過對變電站、開關(guān)柜、母線接頭等的溫度監(jiān)測，可以實時反映各個測試點的運行情況，對異常情況及時報警，并通過通訊端口傳輸?shù)街行目刂普?，達到變電站無人值守運行。

圖2.開關(guān)柜           圖3.接線端子

【電力環(huán)網(wǎng)柜的測量】

在保證正常輸電的同時，對各環(huán)網(wǎng)柜進行定期巡檢，及時發(fā)現(xiàn)事故隱患及時處理。記錄環(huán)網(wǎng)柜各個時期的運行數(shù)據(jù)，并對其分析，可以有效地了解整個電網(wǎng)的營運狀態(tài)。

圖4.電力環(huán)網(wǎng)柜

【電力傳輸線的測量】

電力傳輸線的損壞會極大地影響各方面的正常生活和正常生產(chǎn)，對其長期實時的監(jiān)控，能在事故發(fā)生之前提出警告，尤其是地埋電纜隱患不易發(fā)現(xiàn)，對它的監(jiān)控更具重要意義。

圖5.電纜橋架                圖6.電纜溝

二、Esafe1000光纖光柵電力溫度安全在線監(jiān)測系統(tǒng)介紹

北京品傲光電科技有限公司研發(fā)的Esafe1000光纖光柵電力溫度安全在線監(jiān)測系統(tǒng)使用光纖作為感溫元件和信號傳輸介質(zhì)，為提高光纖對溫度的敏感程度及準確定位能力采用國際-先進的光纖局部加工技術(shù)，在普通單模光纖上制作一系列的溫度敏感區(qū)——光纖光柵，這些敏感區(qū)可以精確、靈敏地探測到周圍溫度的細微變化，而光纖的其他部分只是用于信號傳輸，對機械應(yīng)力和環(huán)境干擾不敏感，從而保證整個光纖光柵感溫探測系統(tǒng)的高靈敏性和低誤報率。

2.1系統(tǒng)組成

Esafe1000光纖光柵電力溫度安全在線監(jiān)測系統(tǒng)是由光纖光柵溫度傳感器、傳輸光纜、溫度在線監(jiān)測儀和計算機四部分組成。溫度傳感器由光纖光柵探頭和連接光纜組成，安裝在測溫現(xiàn)場，溫度在線監(jiān)測儀和計算機安裝在控制室內(nèi)現(xiàn)場和控制室之間采用單模光纖進行信號傳輸，溫度在線監(jiān)測儀通過以太網(wǎng)口向計算機傳送溫度信號，由計算機系統(tǒng)實施數(shù)據(jù)處理、故障診斷、報警及控制?？舍槍Σ煌谋O(jiān)測需求組網(wǎng)形成光纖光柵電力溫度安全在線監(jiān)測系統(tǒng)，應(yīng)用案例如下圖7、8、9所示：

圖7.開關(guān)柜觸頭溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)

圖8.高壓輸電線路運行溫度及應(yīng)力變形安全在線監(jiān)測系統(tǒng)

圖9.電力設(shè)備運行溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)

2.2系統(tǒng)特點

a.先進的光纖溫度測量技術(shù)

Esafe1000光纖光柵電力溫度在線監(jiān)測預警系統(tǒng)通過探測波長編碼采集數(shù)據(jù)，屬于數(shù)字量測量，避免了傳統(tǒng)傳感器易受電源波動、傳輸線路損耗等因素影響的問題。

b.安全的無電檢測技術(shù)

溫度傳感器無源，檢測現(xiàn)場無需供電，本質(zhì)安全。

c.實時在線，全天24小時安全守護

全年365×24小時不間斷在線監(jiān)測，從根本上杜絕人員疏忽導致的事故。

d.準確性、靈活性、穩(wěn)定性

測溫精度達到±0.5℃，用戶可根據(jù)自身要求設(shè)置各種報警方式如多級溫度報警和多級溫差報警等。探測器僅對溫度敏感，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，傳感器無零漂，長期使用無需標定。

e.兼容性、擴展性

單套系統(tǒng)測溫容量從單點到432點可靈活支配及平滑升級。可借助10M以太網(wǎng)、RS232、RS485等標準接口與局域網(wǎng)及MIS、CIS網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)，實時數(shù)據(jù)共享。

2.4軟件界面

圖10.軟件主界面，柜溫總覽

 

圖11.點選單柜溫度顯示

圖12.監(jiān)測數(shù)據(jù)一覽窗口

圖13.點選單點溫度對比條狀圖

2.5系統(tǒng)主要設(shè)備及介紹

1）光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀

型號：PI-8F24AC系列

PI-8F24AC系列光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測器專用于電力行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域大容量、高精度測溫，可選配北京品傲光電科技的各種類型光纖光柵溫度計和感溫探頭，單臺設(shè)備的-大的監(jiān)測點數(shù)可達1152點，所有監(jiān)測點的單次掃描時間為1秒鐘。

2）單端電力溫度傳感器（適用于開關(guān)柜觸頭）

型號：FBGTS100

采用光纖光柵為測溫元件，多個光纖光柵測溫計之間直接通過光纖相互并聯(lián)，進行組網(wǎng)。其主要作用為：監(jiān)測被測開關(guān)柜觸頭的表面溫度，實時傳遞溫度及火災(zāi)報警信息至光纖光柵溫度在線監(jiān)測儀。

3）串接式光纖光柵測溫計（適用于母線接頭）

型號：FBGTS200

采用光纖光柵為測溫元件，多個光纖光柵測溫計之間直接通過光纖相互串接，形成傳感鏈。其主要作用為：監(jiān)測被測電纜接頭的表面溫度，實時傳遞溫度及火災(zāi)報警信息至光纖光柵溫度在線監(jiān)測儀。

2.6應(yīng)用案例

采用FBGTS100探頭式光纖光柵測溫計和光纖光柵溫度在線監(jiān)測儀對開關(guān)柜內(nèi)部觸頭進行分布式實時監(jiān)測：

圖14.開關(guān)柜監(jiān)測方案圖

系統(tǒng)配置要求：

1）在監(jiān)控室設(shè)置一臺16通道型光纖光柵溫度在線監(jiān)測儀，可在1秒鐘內(nèi)同時對現(xiàn)場布設(shè)的180只FBGTS100探頭式光纖光柵測溫計所采集的溫度信號進行分析，發(fā)送預警或報警信號；

2）每臺開關(guān)柜中，在每個靜觸頭上安裝一只FBGTS100探頭式光纖光柵測溫計，可在1秒鐘內(nèi)準確感測觸頭溫度的細微變化，分辨率小于0.1℃。30臺開關(guān)柜共布設(shè)180只光纖光柵測溫計。

3）在每根母線的接頭（如開關(guān)柜與母線的連接處）及重點易過熱部位可選擇性地布設(shè)光纖光柵測溫計，確保全系統(tǒng)的安全供電，共計18只。

圖15.傳感器安裝示意圖

4）系統(tǒng)以電子地圖準確顯示各監(jiān)測點及附近區(qū)域的當前溫度值、報警狀態(tài)及歷史溫度曲線，并可結(jié)合各條電纜的電流\電壓情況給出負荷—溫度曲線。

5）系統(tǒng)的主要材料是光纖，避免了開關(guān)柜內(nèi)強大的電磁干擾，完整安全地把數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)視終端。光纖的護套采用特富龍材料，不僅耐高溫、耐高壓，具有極高的絕緣強度，而且還防止灰塵聚集，避免了爬電的可能。因此，該系統(tǒng)是一種高可靠性的分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)。