光纤光栅测温系统在电力电缆温度在线监测中的应用

开发高压超高压电力电缆光纤光栅温度传感器系统,提出光纤光栅传感机理,建立优化设计框架。通过光纤光栅温度传感器封装结构优化设计,提出片式封装结构;通过线性度优化设计,提出用铝板作为封装基底材料;通过外界应力场影响补偿优化设计,提出采用40mm×10mm(长×宽)的小尺寸封装方法。进行光纤光栅温度传感器水域实验和光纤光栅测温系统对比实验,讨论系统的性能和可行性。并将光纤光栅温度实时在线监控系统应用于实际工程项目,分辨率达0.1℃,精确度达±0.5℃,测温范围可达-30～200℃。

随着现代工业的发展和城市化水平的提高,电力电缆使用的广泛、安全、方便、环保的作用越来越受到人们的重视。由于电力电缆多敷设环境隐蔽,距离较长,运行中绝缘隐患不容易发现,从而发展为故障或事故。因此应加强电力电缆在运行中的实时监测,及时判断电缆的运行状况有效预诊断告警,防止故障性灾难的发生,联合使用分布式光纤测温装置,快速定位故障点,减少设备停运时间,降低维护成本、减少经济损失。

电力电缆作为电力系统最基础的单元,其运行温度制约着整个配电系统的安全运行。文章通过对比各种广泛应用的电缆温度检测方法,引入了一种基于拉曼散射光时域反射的分布式光纤在线监测电缆温度系统,应用dsp和fpga技术设计了高速信号采集和处理单元,并简要介绍了系统的基本原理、组成结构和主要特性。检测结果表明,系统测温精度较高,可以达到±1℃范围之内,能够实现对电缆的实时监测。

运用分布式光纤测温技术原理设计电缆温度监测系统，并简单介绍该技术的实际运用效果，为预防电缆火灾事故提供技术支撑，

通过对各种己经广泛应用的电缆温度检测方法的性能比较讨论,引出了一种以光频域反射(ofdr)为基本原理设计而成的分布式光纤温度在线监测系统,并简要介绍了该系统的基本原理和特性。还介绍了将此系统应用在220kv上海长江隧桥-隧道工程中的具体布置、光纤铺设、如何实现等问题。此系统配合软件设置可以完成人工设置,实现温度报警功能。工程实践证明,此系统可以有效监测高压电缆实时温度,为分析电缆是否出现故障提供有效的参考数据,在一定程度上避免由于电缆绝缘降低而造成的火灾事故。

电力电缆线路运行温度在线检测技术是目前及时发现电力电缆线路局部过热点位置、检测运行线路的绝缘状态和计算导体载流量的首选技术措施。分布式光纤拉曼测温技术是利用激光在光纤中的传播特性,实现实时测量空间温度场分布的新技术,可以对光纤沿线的温度场进行分布式的连续检测。介绍了光纤拉曼传感技术的测温原理,以及基于此技术的电力电缆温度在线监测系统在实际中的应用,获得了一些仿真结果,并同传统的测温技术进行了详细的比较,说明分布式光纤拉曼测温系统应用于电力电缆在线监测的优势,适合于推广使用。

介绍了电力电缆温度在线监测系统目前的现状,光纤光栅测温系统的工作原理、主要技术指标及基于光纤光栅测温传感器的电力电缆温度在线监测系统在包钢的应用情况。

分布式光纤测温技术在线监测电缆温度 彭　超1,2,赵健康2,苗付贵2 (1.华中科技大学电子与信息工程系,武汉430074;2.国网武汉高压研究院,武汉430074) 摘　要:为探讨分布式光纤测温技术应用于高压电缆温度在线监测的前景,简要介绍了该技术的基本原理和特 点。将分布式光纤测温仪器装在220kv高压电缆上进行的2个月现场试验中,考察了仪器的测温精度、定位精 度、响应时间及运行可靠性等性能,试验结果说明该技术温度误差小、定位精度高、响应时间短、运行可靠且能实现 长距离大范围测温,可有效应用于电缆的温度在线监测,为电缆载流量的确定提供有效的参考数据,并可有效避免 电缆火灾事故。最后在10kv的电缆的工频逐级击穿试验中探讨用该技术于在线监测电缆绝缘的可能性,试验结 果说明该技术为电缆绝缘在线检测提供了一种新的思路和

为探讨分布式光纤测温技术应用于高压电缆温度在线监测的前景,简要介绍了该技术的基本原理和特点。将分布式光纤测温仪器装在220kv高压电缆上进行的2个月现场试验中,考察了仪器的测温精度、定位精度、响应时间及运行可靠性等性能,试验结果说明该技术温度误差小、定位精度高、响应时间短、运行可靠且能实现长距离大范围测温,可有效应用于电缆的温度在线监测,为电缆载流量的确定提供有效的参考数据,并可有效避免电缆火灾事故。最后在10kv的电缆的工频逐级击穿试验中探讨用该技术于在线监测电缆绝缘的可能性,试验结果说明该技术为电缆绝缘在线检测提供了一种新的思路和手段。

文章首先讨论了高压开关柜温度监测的意义及现有的几种测温方法,通过对几种测温方法的比较,介绍了光纤光栅测温法应用于开关柜测温的优势。文章设计了基于光纤布拉格光栅的开关柜温度在线监测系统,阐释了感知层、传输层和监控层3层系统结构,给出了光纤布拉格光栅的布设方式,最后设计了监控软件功能,并对需要解决的关键问题进行了研究。

采用光纤光栅作为温度传感器,利用全息体相位光栅衍射解调方法设计了高压开关柜内关键节点温度的在线监测系统。对利用聚酰亚胺材料封装的光纤光栅的温度响应特性进行了实验测试,验证了光纤光栅反射波长与温度的良好线性关系。对高压开关柜内接头温度进行了现场测试,获得了良好的试验结果。

火电厂、变电站电力电缆长期运行在高电压、大电流环境下,接头容易超温过热,引起爆炸,导致火灾,建立电力电缆火灾在线监测系统具有一定的必要性,因此,设计了发电厂电力电缆温度在线监测系统,该系统现场子站设计采用新型数字式温度传感器,各电缆温度数据最后送至上位pc机进行实时显示、报警,实现了对电缆接头温度的监测与预警,有效防止了火灾的发生。

介绍了分布式光纤测温技术原理,设计了基于分布式光纤测温技术的高压电力电缆温度监测系统,并进行现场试验。试验结果表明,相比热电偶式的测温方法,分布式光纤测温技术可实现实时在线温度监测,试验结果精度更高,为电网的安全运行提供了有力的保障。

动力电缆温度监测是可以及时发现电缆线路过热点位置和检测运行线路的绝缘状态,从而保障电缆安全稳定运行的技术措施。针对电缆过热事故的主要原因和特点,提出采用分布式光纤测温技术对电缆沿线温度进行监测预警,给出了分布式光纤测温系统的原理、组成和光缆布设方案,此系统对保证电力系统的安全运行有重要意义。

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电力行业的快速发展给人们的生活带来便利,同时也隐藏着一些安全隐患,如电力电缆埋藏在地下,受到地下环境的影响,电缆在运行过程中很容易出现温度过高现象,如果不能及时发现和处理,电缆很容易产生过热击穿现象,从而引发火灾。这就要求对电力电缆的温度进行实时监测,及时发现问题、解决问题,消除安全隐患。文中介绍一种基于zigbee技术的电力电缆温度在线监测系统,能及时发现电缆的温度过高现象,消除电缆过热击穿隐患,确保电缆安全可靠运行。

针对目前电力电缆温度在线监测系统存在的不足,基于m-bus总线与can总线技术,采用tinyarm系列嵌入式工控模块及msp430f122单片机,设计并实现了一种新型的电力电缆温度在线监测系统。实际运行结果表明,本系统具有布线简单、安装维护方便、智能化程度高等优点,可实现全天候实时监测,可有效预防和杜绝电缆火灾事故的发生。

提出了一种新型分布式光纤光栅温度监测系统,可以实现电缆温度的实时在线监测。基于热传导方程和边界条件的基础上,采用有限元法对电缆温度场进行了分析,为监测电缆温度提供了理论依据。光纤光栅本身不带电,抗辐射和电磁干扰能力强,耐高压和腐蚀,非常适合用做高压电力环境中的温度传感器。通过光纤光栅的温度特性实验,在20~100℃的温度范围内,光纤光栅的中心波长随温度变化呈良好的线性,线性度达到99.8%。通过对标准的热电偶温度传感器与光纤光栅温度传感器的对比实验,表明该系统测量时间-温度变化曲线跟随性好,温度差均小于1℃,符合电力电缆温度状态在线监测的使用要求。

分布式光纤测温技术中的光纤本身既是温度传感器又是温度的传输媒介的特性,特别适用于电力系统的高压电缆等高压电气设备温度的在线监测。介绍了一种分布式光纤温度在线监测系统的设计方法,系统包括测温光纤、光电监测及信号处理电路部分和主机等硬件设施,通过在线监测软件实现了对电缆局部温度过热的监测、定温报警、温升报警和特性曲线的显示等功能,达到了对高压电缆等高压电气设备的实时在线监测的目的。

文章分析了电力电缆运行过程中温度升高的原因,简单介绍了基于光纤光栅、拉曼散射和布里渊散射的光纤传感技术的温度测量原理。针对电力电缆温度监测的现状,探讨了3类光纤传感器在电力电缆监测中的应用模式,在对3类传感器在电力电缆温度监测时的特点、性能进行比较的基础上,介绍了基于布里渊传感的海底电缆在线监测案例。随着智能电网的发展,光纤传感器尤其是基于布里渊散射的传感器将在电力电缆监测中发挥重要作用。

电力电缆线路运行温度在线实时监测,能及时发现线路的局部过热点、检测运行线路的绝缘状态。为此设计了基于光纤光栅的电缆温度在线监测系统,实测了不同敷设方式下电缆的表皮温度;分析了电缆温度与环境温度以及线路负荷间的关系;采用等效热路法,由监测到的电缆表皮温度拟合出电缆的实际载流量,实现了对电缆温度及载流量的在线监测,确保电缆运行的安全性与经济性。

分布式光纤测温系统在电力行业电缆温度监测中发挥着重要的作用。本文介绍了光纤拉曼散射测温基本原理和基于光时域反射(otdr)定位原理。以青岛供电公司二回三相4km长电缆温度监测工程为例,介绍了光缆的选择、系统功能和监测情况。经综合分析,系统温度精度为±1℃,距离定位精度±2m,为电缆温度实时监测和输电安全提供了科学依据。