光纤光栅测温系统

HKFO-600S光纤光栅测温系统

系统概述

       高压开关设备是变电站的关键设备，其内部开关触头完成电力调度的执行工作。开关柜触头由于负载过大、触头老化、触头接触不正等原因，会导致触头温度升高，温度过高*引起火灾引起电力供应故障、电力中断和人员财产损失。

       变电站现有的测温方式，主要是手持红外测温仪来测温，每天定时到各开关柜巡检，获得开关柜的温度状态信息。各变电站迫切需要一种在线测温技术，实时自动采集各触头温度，在温度过高之前及时、准确的监测温度变化并发出预警，使管理者有充分的时间采取相应的措施，避免发生停电事故和火灾发生。

       基于光纤测温传感技术，汉光电气开发出了HKFO-6005光纤光栅感温探测系统，实时对开关柜进行温度监测，并进行预警和报警。该系统采用了全光纤传感无源测温方式，消除了监测系统自身的安全隐患，大大提高了监测系统对电力温度监测的可用性。该光纤光栅测温系统被很多电厂和供电公司使用，大大降低了开关柜事故的发生，真正地做到防患于未然。

系统方案

变电站开关柜温度监控组网示意图

       整个光纤光栅传感系统如图1所示。光源发出宽带光谱，经耦合器输出到分路盒，由分路盒将光信号均分为12路分别送到各个光栅处。每个光栅反射不同波长的光信号，经耦合器传输到光谱分析模块。通过光谱分析模块进行光谱扫描采集，可得到各光栅反射的光信号的中心波长值，CPU处理单元根据各中心波长值即可算出对应光栅测得的实际温度。这些温度值可以输出显示，**过设定阈值的温度值将送到报警单元。

系统组成

测温主机(HKFO-600S-Z)

       HKFO-600S-Z光纤光栅测温主机是由宽带光源、光开关、耦合器、光谱分析模块和CPU处理单元几部分构成。信号的处理过程为：宽带光源→耦合器→光开关→耦合器→光谱分析模块→CFU处理单元。CPU系统进行大量计算处理，得到当前每个光纤光栅传感器的温度值;如果测量温度值大于预设的报警温度，则通过RS485 接口发送信号到报警制器触发报警;主机同时还能响应来自控制中心的网络命令请求，将实测温度通过网络发送到监控中心。对于多通道光纤光栅测温主机，需要通过光开关频繁切换，在多个检测通道进行轮询检测。       这就对光开关的切换寿命提出了较高要求，广州汉光电气股份有限公司采用业界的微机电(MEMS)光开关，其切换次数可达到109次，是传统机械式光开关切换次数的100倍，大大提高了设备的使用寿命。HKFO-60-Z光纤光栅测温主机采用光谱分析技术，可以实现高达40纳米带宽的光谱扫描，波长探测精度可达0.1纳米。这一技术使得HKFO-600S 光纤光栅测温主机可以实现每通道16 条传感器的同时测量，温度分辨率可以达到0.1℃。HKFO 测温主机安装在监控中心的19 英寸机架上，采用DC24V直流供电。

测温辅机(HKFO-600S-F)

       HKFO-600S-F光纤光栅测温辅机是为了扩展HKFO型光纤光栅测温主机的光通道数而开发的设备，一台光纤光栅测温主机至多可接16台光纤光栅测温辅机，一台光纤光栅测温辅机具有16个光通道，每个光通道至多可接16个光纤光栅测温探头。至多系统组成为16台辅机*16个光通道*16个光纤光栅探头，至多能满足4096个点的温度探测要求。光纤光栅测温辅机与光纤光栅测温主机通过RS485接口进行通讯，每台光纤光栅测温辅机有独立的设备ID。

光纤光栅传感器(HKFO-600S-DS)

       每个光纤光栅温度传感器由陶瓷外壳、绝缘护套、光纤引线和接头四部分构成，如图4所示。陶瓷外壳既有很好的导热性还有很高的绝缘性，尾纤绝缘护套为聚四氟乙烯(俗称铁氟龙，它在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低，而且击穿电压、体积电阻率和耐电弧性都较高，所以有很好的绝缘性。同时它还具有不亲油不亲水、耐磨损、耐腐蚀等特性，在高压环境中可以很好避免因污染、潮湿而发生的闪络。汉光电气的光纤传感器0.1米长的尾纤可以达到45KV的绝缘等级，0.5米长的尾纤可以达到220KV的绝缘等级。