电力系统光纤光栅在线温度监测系统

一、 概述 在电力系统中，光纤光栅在线温度监测系统在高压电力电缆、电气设备因接触不良易产生发热的部位、电缆夹层、电缆通道、大型发电机定子、大型变压器、锅炉等设施的温度定点传感场合具有广泛的应用前景。该系统具有非常明显的技术优势，主要包括：
1．光纤光栅温度传感器结构简单、尺寸较小、可以方便地应用于各种电力测温场合；
2．光纤光栅温度传感器具有高绝缘性能、抗电磁干扰、抗腐蚀、防爆、防潮，能够在恶劣的环境下工作；
3．可靠性好、抗干扰能力强、测量精度高。由于光纤光栅温度传感器对温度信号采用直接波长绝对编码，而不受光路中功率波动（例如：光源功率波动、光纤微弯和连接器等造成的光能损耗）的影响，可以实现高精度的温度测量；
4．准分布式温度监测。即单路光纤上可以串联多个光纤光栅温度传感器，由于插入损耗小，其测量点数多，并且温度测量范围大。
二、 系统组成电力系统光纤光栅温度在线监测系统是由光纤光栅温度传感器、传输光缆、光纤光栅传感网络分析仪和计算机四部分组成，其监测系统构成图如下图所示。光纤光栅温度传感器安装在测温现场，而光纤光栅网络分析仪和计算机安装在监控室内；光纤光栅网络分析仪通过现场和监控室之间连接的传输光缆获取现场的温度变化情况，并通过以太网口向计算机传送现场温度，由计算机进行数据处理、故障诊断、报警以及控制。
三、 应用范围光纤光栅温度在线监测系统在电力系统中的应用范围归纳如下：
1．电力电缆的表面温度及电缆密集区域的温度监测在发电厂、变电站的电缆夹层、电缆沟道、大型电缆隧道的温度监测和监控。电缆过热故障可引起火灾导致大面积电缆烧损，造成被迫停机，短时间内无法恢复生产，造成重大经济损失。通过对事故的分析，电缆接头过热是引起电缆火灾的直接原因，主要是由于接头压接不紧、接头氧化等导致接触电阻过大，长期的高温运行是绝缘下降并击穿，而造成重大事故。对电力电缆的监护，可以将光纤光栅温度传感器紧贴在电缆的表面，在取得了电缆表面数据后，将电缆的负荷电流同时描绘成一组相关曲线，并从电流值推算出芯线导体的温度系数，从表面的温度变化之差（相同时刻比较）便可以得到表面温度与运行负荷电流的关系，并以此来支持供电系统的安全运行。
2．高压配电装置内易发热部位的监测开关柜内的电缆接头、10kV、35kV高压开关柜的动静触点及电气设备的连接头是易出故障的薄弱环节，由于该部位接触不良等原因，接触电阻较大，在大电流情况下该处的热功率很大，其结果是接头发热严重，加剧接触面氧化，使得接触电阻进一步增大，形成恶性循环，发展到一定阶段后，则会造成严重的故障，破坏供电的安全可靠。而采用光纤光栅温度传感器则可以将光纤直接粘贴在接头上，实时监测其温度，在演变成事故之前，及早发现并采取处理措施。
3．发电厂、变电站的环境温度监测及火灾报警系统光纤光栅温度在线监测系统，并自动将所测数据寄存于计算机中，故可以做到温度变化的差动监测。更可以提前做出过热预报，即火灾提前早期报警，这更是一般的热源传感器或者烟雾传感器等报警方式难以胜任的，另外，本系统还可以与火灾报警系统联动使用，在达到设定的报警条件时，启动消防系统。