一、電力行業(yè)火災監(jiān)測概述

　　1.1概述

　　電力系統(tǒng)中的關鍵電氣設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)濟正常運轉的基本保證。電氣設施產(chǎn)生故障的大部分原因是設備局部過熱引起的，主要是由于電氣設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，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)就是將光探測技術應用于電力系統(tǒng)。

　　1.2火災監(jiān)測系統(tǒng)應用范圍

　　【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)街行目刂普荆_到變電站無人值守運行。

圖2.開關柜           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，為提高光纖對溫度的敏感程度及準確定位能力采用國際最先進的光纖局部加工技術，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)，應用案例如下圖7、8、9所示：

圖7.開關柜觸頭溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)

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

圖9.電力設備運行溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)

　　2.2系統(tǒng)特點

　　a.先進的光纖溫度測量技術

　　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

　　溫度傳感器無源，檢測現(xiàn)場無需供電，本質安全。

　　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)主要設備及介紹

　　1）光纖光柵網(wǎng)絡分析儀

　　型號：PI-8F24AC系列

　　PI-8F24AC系列光纖光柵線型感溫火災探測器專用于電力行業(yè)及相關領域大容量、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，單臺設備的最大的監(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)測被測開關柜觸頭的表面溫度，實時傳遞溫度及火災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報警信息至光纖光柵溫度在線監(jiān)測儀。

　　2.6應用案例

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

圖14.開關柜監(jiān)測方案圖

　　系統(tǒng)配置要求：

　　1）在監(jiān)控室設置一臺16通道型光纖光柵溫度在線監(jiān)測儀，可在1秒鐘內同時對現(xiàn)場布設的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秒鐘內準確感測觸頭溫度的細微變化，分辨率小于0.1℃。30臺開關柜共布設180只光纖光柵測溫計。

　　3）在每根母線的接頭（如開關柜與母線的連接處）及重點易過熱部位可選擇性地布設光纖光柵測溫計，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，避免了開關柜內強大的電磁干擾，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)。

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