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系统简介

变压器、开关柜、大电机等高压电气设备，是发电和输变电系统的关键设备，它们的安全可靠性和使用寿命，对整个输变电系统的安全可靠运行和寿命是至关重要的。这些高压设备大多采用封闭结构，长期工作在高电压、大电流、强磁场的环境中，一些连接处等部位因老化或接触电阻过大而发热使得热量聚集。发热温升增加了输电系统的损耗，如果散热不良还会危及设备的正常运行，甚至会造成故障，社会不良影响和经济损失不可估量。

以变压器为例，配电变压器在运行中的事故率约为13%，其中因绕组超温运行，导致绝缘老化，变压器绕组烧毁、击穿事故占相当大的比例。另外，电力变压器内部的很多物理和化学变化(如局部放电和局部过热等)都会引起变压器的温度参数发生变化，使变压器出现不同于正常运行的温升轨迹。根据“6°法则”变压器的老化率与温度的关系是在基准温度的基础上，温度每上升6℃老化率增加1倍即变压器寿命降低一半，温度每下降6℃变压器寿命可延长1倍。对变压器而言，绕组温度对绝缘材料的老化起决定作用，因此准确地测量变压器绕组温度就显得尤为重要。随着安全用电、配电网自动化水平的不断提高，除对电参数进行监测外，直接监测变压器/开关柜/互感器/大电机等高压电气设备的热点温度，对于提高设备的安全运行、 延长设备绝缘寿命、即时判断设备的实际负荷能力，最大程度发挥变压器的输变电潜能以提高设备的经济效益等，具有非常重要的意义。

荧光光纤温度传感器在智能电网领域的应用有：

1. 电力变压器绕组温度监控；

2. 高压开关柜：可测量开关柜中梅花触头和静触头咬合处的温度，甚至可将其埋于绝缘筒中导电连接处；

3. 高压断路器灭弧室温度测量；

4. 大电机定子、轴瓦、端部汇流环等温度监测；

5. 大电机/互感器绕组等高压设备的热点温度直接监测；

7. 其它电气设备温度在线实时监测。

作为光纤温度传感器的未来发展方向之一，智能电网用荧光光纤温度传感器还具有如下优点：

1. 对电磁、射频及微波免疫；

2. 无金属部件，无磁化；

3. 测量精度高，稳定性好；

4. 可靠性好，重复性好；

5. 结构紧固，使用寿命长；

6. 无需校准。

由于光纤温度传感器与传统温度传感器相比具有无可比拟的优点，随着光纤温度传感器技术的日益成熟，技术法规及相关标准的建立，荧光光纤温度传感器必将逐步取代传统的温度传感器而成为电网温度监测的最主要手段之一。

荧光光纤温度传感器是未来智能电网中的关键设备之一，大力发展以各种智能传感器为基础的智能电网产业是我国发展绿色新能源产业的延伸和拓展，是结合我国产业基础、促进电力装备制造业加快转型升级、适应未来竞争、实现可持续发展的现实需要，是抢占智能电网产业高端市场和技术制高点、争取更大发展空间的必然选择，是加快工业化和信息化融合的有效途径和载体，对于拉动经济发展、优化产业结构、转变发展方式具有十分重要的现实意义和长远的战略意义。

二.技术优势

目前电力领域几种主要测温方式的对比：

2.1 红外热像测温系统

优点：

1.非接触测温，操作方便；

2.成本低。

缺点：

1. 测量不准确，只能测量表面温度，不能测得内部发热点真实温度；

2. 手持式，不能实现在线监测；

3. 人工巡检，增加人工成本，每年最低要十几万元的人工成本。

2.2 无线测温系统

优点：

1.安装方便；

2.成本低。

缺点：

1.可靠性差，带电池测量，寿命短；

2.影响柜体绝缘性能，无法通过型式试验；

3.传感器体积大，影响散热功能；

4.只能测量表面温度，无法测得发热点内部真实温度。

2.3 光纤光栅测温系统

优点：

1.可以实现准分布式测温，适合长距离大区域领域；

2.采用光纤技术，绝缘性能好。

缺点：

1.安装困难；

2.无法实现单个柜体配套，无法实现就地显示。                    

2.4 荧光光纤测温系统

优点：

1.性能安全可靠，可实现免标定，一致性、互换性和稳定性好；

2.使用寿命长，免维护，光纤传感器最低使用25年；

3.探头体积小，可以深入发热点内部测量，实现发热点真实有效的监测；

4.抗电磁干扰，绝缘性能好，集成到智能开关柜一体化通过型式试验；

5.可实现就地显示，方便集成到操控系统；

6.安装方便，组网灵活；

7.性价比高。

缺点：

1.测量距离较短，通常在百米量级。

对于发电厂、变电所的电气设备的结点测温，和其光电荧光纤测温具有明显优势：不受电干扰，体较小，寿命长，可独立组网，可靠性高。

三.系统特点： 

ø 保证电力一、二次理想隔离，线性好，精度高;

ø 多通道传输：系统采集的信息可通过箱变内ftu、gprs或通讯管理单元上传调度，传输方式可根据现场环境灵活选定

ø 不降低电气设备的安全等级：测温式荧光光纤火灾探测器体积小，直径2.8mm，没有任何金属材质、电子元器件，绝缘性好，20cm耐10万伏电压。

ø 全年、全天侯安全守护：至少25年，每年365天，全天候24小时实时监测和分析。

ø 减少了监测盲区、提高了设备安全性：定位精度1mm。

ø 节省成本：直接安装于温升部位，实时记录、显示监测点数据，实现无人值守监测站目标。

ø 建立了维修依据：全面掌握设备运行情况，可以预测、预知设备老化，从而根据设备运营状况提出检修时间、检修计划。

ø 智能判断性：能够对被测对象的正常温度、异常温度、火灾进行快速的判断和分析。

四.主要性能指标

五.主要组成部分介绍

轨道交通行业电力专用接点光纤在线监测系统选用hq系列荧光光纤温度监测系统，一套系统主要由多个光纤温度传感器、一台多通道光纤解调仪、监控主机和人机交换软件组成。

5.1 hq系列荧光光纤温度解调仪

hq系列荧光光纤温度解调仪实时接收测温式荧光光纤火灾探测器送来的携带有温度信息的光信号，并把其解调为温度数值，实现对被监测部位的温度测量。当实际测量值大于报警设定值时发出报警信号。它们既可单机独立工作，也可多台组网使用，适用于各种规模的应用需求。

5.2测温式荧光光纤火灾探测器

测温式荧光光纤火灾探测器的探头尺寸极小，可直接安装在被测点上，测温准确，响应迅速；其尾纤选用柔软、坚固的特制光纤，它具有传输带宽高、信号稳定、抗电磁干扰、抗挠曲、抗冲击强度高和连接快捷等优点；

尾纤护套具有耐高温、耐老化、耐腐蚀、高绝缘、不粘附等特性，可适应高压、高温、强电磁等恶劣的使用环境。

5.3监控主机

监控主机能实时接受、处理来自光纤温度解调仪发来的正常信息、故障信息、灾害信息，并对其进行快速处理和管理，监控主机具有故障监控、显示、报警、信息交换等功能，同时通过网络可实现远程监控。

5.4人机交互界面

    软件系统的主要功能包含实时温度的本地监控、实时数据的远程监控、高/低温报警、高/低温预警、历史数据回放、报警前后曲线、温度导出至excel等功能。 

六.施工案例：

ø 监控主机的安装：本系统的监控主机安装在变电站控制室的监控柜内，并在集控总站设置一台监控计算机进行远程监控。

ø hq系列光纤温度解调仪的安装：解调仪安装在开关柜前面上部的仪表盘后壁上，以方便日后的检修。其安装布局图如下所示：

开关柜安装

hq系列荧光光纤测温式火灾监测系统开关柜内布局示意图

ø hq-12测温式荧光光纤传感器的安装

1.在开关柜触头上的安装

       开关柜的主要发热点位于静动触头的接合部位，但此部位处于绝缘套筒的保护之下，里面的空间非常狭小。为了更准确的测量触头的发热温度，hq-12测温式荧光光纤传感器的直径为2.8mm，可以从套筒后部沿汇流排伸入套筒内部，并专门针对静触头设计了耐高温、高绝缘的安装卡具，可以将传感头牢牢的固定在静触头上。

用卡箍固定测温式荧光光纤火灾探测器时先将传感头固定在传感器固定槽里，然后把卡箍连同传感头一起卡到静触头的圆柱体上。安装时把卡箍安装在静触头与汇流排的接合部位，与动触头保持安全距离。

2.在开关柜电缆接头处的安装

采用专用航空硅胶将测温式荧光光纤火灾探测器粘贴在电缆接头处后采用专用扎带捆绑固定。

完成测温式荧光光纤火灾探测器的安装后，用绝缘扎带将尾纤扎在与静触头后部连接的铜排上，以防止万一测温式荧光光纤探针脱落时搭到相邻的触点上。

ø 柜内走线：

    为了不影响柜内的电气分布，以及日后对柜内的检修，柜内电缆和尾纤要尽量沿着柜体角落走线，也可以走专用的线槽或是跟柜内二次线捆扎在一起。

ø hq系列变压器绕组测温系统，光纤传感探针在变压器制作过程中安装在绕组线圈中，通过法兰盘贯通器，将内外部光信号对接，由测温主机进行分析解调处理，实现温度实时在线测量。

ø 后台通讯:通过485并线或光缆传输的方式，将现场各电力设备的实时温度数据上传到后台监控系统。

ø 关于绝缘和防爬电:测温式荧光光纤火灾探测器高绝缘、防爬电、耐腐蚀。

附：产品型号