光纤光栅温度在线监测系统介绍 中高压开关柜

光纤光栅温度在线监测系统 中高压开关柜 基础知识 目录Content 光纤传感概述 光纤传感分类及应用 光纤光栅技术及测温原理 光纤光栅传感适用范围 产品知识 光纤光栅测温系统组成 传感器说明及规格 站控层仪器说明及规格 软件系统 方案制定与安装 产品安装与施工 光纤传感概述Overviewofopticalfibersensing 是现代通信的产物 随着光纤通信技术的发展而逐步发展 光在光纤传输过程中 外界温度 压力等影响 导致内部传输光信号的强度中心波长 相位 频率 偏振态等光波量的变化 通过不同的技术对强度 中心波长 相位 频率 偏振态的检测科形成多种光纤传感技术 1 光导纤维的简称2 光纤由纤芯 包层 外部涂覆层构成3 光纤的工作波长 短波长0 85um长波长1 31um和1 55um 其中1 55um的损耗最小 是通信常用波段 光纤 单模光纤 1 纤芯直径8 12um2 包层外直径125um3 适宜大容量 长距离的光纤传感组网 光纤传感分类及应用Applicationofopticalfibersensing 光纤光栅传感技术 传感技术 传感原理 光纤光栅 可测物理量 适应范围 温度 应变 压力 位移 加速度等 桥梁 隧道 油罐 电缆 大型结构等 分布式光纤测温 拉曼散射 温度 隧道 电缆 管道等 分布式光纤测应变 布里渊散射 应变 管道 油井等 井下温度压力监测 法布里 珀罗干涉 温度 压力 油井监测 智能井 光纤陀螺 光纤水听器 光纤互感器 光纤光栅技术及测温原理PrincipleofFBGsensing 光纤光栅 FiberBraggGrating 全称 光纤布拉格光栅缩写 FBG光纤种类 单模光纤刻写区域 光纤的纤芯外观表现 类似栅栏结构常用波段 1550nm和1330nm 其中1330nm为实验室波段 1550nm为光纤光栅传感常见波段 蔚蓝仕科技的波段即为C波段 1525nm 1565nm 国际研究起始于20世纪70年代 国内起始于20世纪80年代初 光纤光栅技术及测温原理PrincipleofFBGsensing FBG光谱图及光学参数中心波长 以nm pm为单位 1nm 1000pm反射率 中心波长 反射率 光纤光栅技术及测温原理PrincipleofFBGsensing FBG物理参数栅区长度 10 15mm有效折射率 n光栅周期 布拉格定律 布拉格定律表明 n和 即可确定FBG初始中心波长 因此刻写完毕后 每个FBG都对应有一个初始中心波长 光纤光栅技术及测温原理PrincipleofFBGsensing FBG测温原理布拉格定律表明 n和 即可确定FBG初始中心波长 因此刻写完毕后 每个FBG都对应有一个初始中心波长温度测量 热光效应导致n变化热胀冷缩导致 变化 在光谱图中直接表现为中心波长的变化 每1 变化10pm 光纤光栅技术及测温原理PrincipleofFBGsensing a 宽带入射光 b 窄带反射光 c 透射光 光纤光栅技术及测温原理PrincipleofFBGsensing 波分复用技术 实现多个传感器的组网 光纤光栅传感适用范围ApplicationsofFBGsensing 基础知识 培训目录Content 产品知识 光纤光栅测温系统组成 传感器说明及规格 站控层仪器说明及规格 方案制定与安装 光纤传感概述 光纤传感分类及应用 光纤光栅技术及测温原理 光纤光栅传感适用范围 产品安装与施工 光纤光栅测温系统组成 现场监测层 光纤光栅传感器传感器特点 耐高频 防静电传感器分类 1 单端光纤光栅传感器 单端尾纤 适宜开关柜触点温度监测2 双端光纤光栅传感器 双端尾纤 适宜电缆接头温度监测 信号传输层 多芯主干光缆光缆作用 1 在一芯中传输1 4面开关柜多个携温度数据的光信号 2 在多芯内传输不同变电站的携带温度数据的光信号 站控层仪器 信号解调仪站控层仪器作用 1 包括两个2U机箱 分别实现光通道扩展和信号解调 2 为现场光纤光栅传感器提供光源信号 3 采集现场传感器信号进行数据分析 存储 显示和传输 光纤光栅测温系统组成 传感器说明及规格SpecificationsofFBGsensor 名称 单端光纤光栅温度传感器 型号 TD FBGT A 作用 开关柜触点温度监测 站控层仪器说明及规格SpecificationsofInterrogator 名称 光纤光栅信号解调仪 型号 TD FBGI A 内部结构 俗称 下位机 功能 1 为传感器提供光源 2 采集传感器光信号进行分析 输出并显示温度信号3 系统内通讯 控制通道扩展模块 RS232 4 系统外通讯 显示器 PC机 DCS ECS SIS MIS等终端控制系统 站控层仪器说明及规格SpecificationsofInterrogator 光纤光栅信号解调仪后面板 站控层仪器说明及规格SpecificationsofInterrogator 光纤光栅信号解调仪规格 站控层仪器说明及规格SpecificationsofInterrogator 名称 通道扩展模块 型号 TD FBG SWT 俗称 光开关 功能 1 通道扩展 至多可扩展至32通道 传感器串联则可实现576只传感器的同时监测 传感器并联可实现384只传感器的监测2 通道切换 在不同监测通道之间实现切换 切换速度为30ms 通讯 与下位机通过RS232相连 光信号接口 FC APC 优势 可以实现低成本的扩展 站控层仪器说明及规格SpecificationsofInterrogator 通道扩展模块后面板 站控层仪器说明及规格SpecificationsofInterrogator 通道扩展模块规格 系统辅材 柜内分线盒规格 1 3 1 6 1 9 1 12功能 将柜内多个传感器并联安装位置 放置在开关柜底部 缆沟内分线盒规格 1 2 1 3 1 4功能 将多面开关柜的信号并联接入一个光通道安装位置 安装在电缆沟 系统辅材 铠装跳线规格 20m 30m 可定制功能 连接柜内分线盒和缆沟内分线盒连接缆沟内耦合器模块和光缆接续盒 防水光缆接续盒 接续和保护的作用功能 主干光缆与铠装跳线的接续保护 系统辅材 主干光缆规格 4芯 8芯 16芯 24芯功能 将现场传感器的信号引入监控室 光缆终端盒功能 主干光缆和黄跳线的接续和保护作用 系统辅材 FC APC室内黄跳线规格 3m 5m 可定制功能 连接柜内耦合器模块和缆沟内耦合器模块连接缆沟内耦合器模块和光缆接续盒 软件系统Software 基础知识 培训目录Content 光纤传感概述 光纤传感分类及应用 技术类别 光纤光栅技术及测温原理 产品知识 光纤光栅测温系统组成 传感器说明及规格 站控层仪器说明及规格 软件系统 方案制定与安装 产品安装与施工 电力行业测温的必要性和意义 为什么要测温 1 温度表征设备的运行是否正常2 高压开关柜是重要的电器设备 内部触点 连接点在运行过程中因氧化 松动 灰尘等因素造成接触电阻过大而发热 发热部位就成为安全隐患目前的测温手段是什么 1 目前电力行业主要测温手段是红外测温当前测温手段的不足之处和难点 1 红外测温必须与待测物体保持一定的距离 数据易受环境参数影响 真实性差2 中高压开关柜目前都为密封状态 运行状态下进行人工巡检成为不可能 因此 柜内设备的运行状态的信息就成为监测盲区3 红外测温在开关柜运行状态下无法获得内部设备的温度信息 不能及时发现故障并预警 造成损失 电力行业测温的必要性和意义 在线测温的意义 1 提高设备安全保障 及时 持续 准确反映设备运行状态下的健康程度 降低设备事故率 符合 无人职守变电站 目标2 提供运行设备的在线监测 降低人力成本 自动化程度高 减少停电检修的盲目性 为设备维护提供科学的依据 符合设备 状态检修 目标3 在电力系统向着500kV及以上超高压 大容量发展中 绝缘 实时 在线的监测手段具有重要的意义 使得监测无盲区 符合电力发展趋势4 具有重大的经济效益 在事故酝酿期发现隐患并报警 具有重大的经济效益和社会效益 电力行业测温的竞争技术Competingtechnology 光纤光栅 红外测温 非接触式测温 接触式测温 温度信息真实 准确 所测温度为开关柜柜体温度 开关柜密封状态 无法测得内部触点温度 所测温度为开关柜内部各触点 连接点温度 人工巡检形式 人为误差大 现场操作频繁 10年 每年365 24在线式监控 多面开关柜若需要监控 则需要多台设备或者不同时间监控 分布式监控 一套设备可实现64面开关柜的同时监控 自动化程度低 数据无法接入DCS ECS SIS MIS等系统 自动化程度高 数据可直接接入DCS ECS SIS MIS等系统 FBG测温技术满足电力行业绝缘 实时 在线监测的要求实现 无人职守变电站 目标 基础知识 培训目录Content 光纤传感概述 光纤传感分类及应用 蔚蓝仕技术类别 光纤光栅技术及测温原理 产品知识 光纤光栅测温系统组成 传感器说明及规格 站控层仪器说明及规格 软件系统 方案制定与安装 产品安装与施工 产品安装与施工 动静触点的结合部位 开关柜内主要发热点 对应数目 6个 母排之间压接处 出线电缆与铜排压接处 3个 3个 将传感器采用航天胶粘贴在待测部位 每面开关柜传感器数目 可为3 6 9 12 传感器安装方式 一般6和9最常见 安装部位 静触头 压接螺栓处 产品安装与施工 传感器安装 开关柜一般分为前后上下四个室 后上是高压母线室 后下是高压出线或进线室 前上是二次仪表和二次线缆室 前下是真空断路器小车室 四个室分别被隔离开 母线室被密封 母线室和高压出线或进线室隔板上有细小的孔或缝隙可供传感器和光缆从高压出线或进线室穿到母线室 有些型号和厂家的柜子母线室封闭很严实 没有孔或缝隙 需要在安装传感器的时候在隔板上合适的地方打孔 将传感器和光缆引到母线室内 走到上静触点 高压出线或进线室与真空断路器小车室 真空断路器小车室与二