智能高压开关柜采用光纤光栅（FBG）温度在线监测系统方案

项目背景：

电力设备在正常工作时都会产生发热现象。线路、设备等的连接处由于环境影响，加工工艺等原因使连接部分压接不紧、压力不够、触头间的接触部分发生变化等引起接触电阻变大，发热现象会更加明显。长期如此会加速电力设备线路等的老化，引起电力设备的绝缘性能下降，严重的还能触发电弧短路，降低设备使用寿命，引起重大的电力事故。尤其是隔离开关活动的动、静触头部分、主变引线、电缆头发热现象比较突出，故障率高，每年均有此类问题发生。目前监视方法仍靠工作人员定期完成的，费时费力，工作效率极低，而且不能及时发现潜藏的隐患，有些电力设备的焊点与接头位于不便触及的里端，这又给检测人员带来了极大的不便。 

系统原理：

光纤光栅是利用光纤材料自然的光敏特性沿纤芯轴向形成的一种折射率周期性分布的结构，光纤光栅示意图如下所示：

这种特殊的结构周期性分布能改变某一特定波长的光的传输路径，使光的传播方向发生改变，相当于在光纤中形成一定带宽的滤波器或反射镜。其中反射光的波长由纤芯折射率和光栅周期决定：

上式中λ为反射波长，n是纤芯折射率，Λ是光栅周期。

若纤芯折射率或光栅周期受外界温度场的影响发生改变，就会导致光纤光栅的反射波长变化：

这即为光纤光栅温度传感的理论依据。

系统组成：

光纤光栅测温系统是专为电力系统逐点测温开发的产品，整套系统分为四部分：型温度传感器，型光纤光栅解调器传输光缆，专用光纤光栅测温监控软件 。

 

系统布线组网结构：

系统及特点：

1）全光纤型，抗电磁干扰、抗腐蚀，安全稳定。

光纤传感器材料为光纤，不同于光电结合型测温系统，本系统在监测现场无需供电，是真正意义上的全光监测。系统本质安全，其防爆、抗强电磁干扰、防雷击的特点明显优于感温电缆等其他技术方案。感温探头和传输光纤阻燃、防静电；

2）高精度、高可靠性、响应速度快。

绝对量测量，光源衰减和线路损耗不影响测量精度。在所有类型光纤传感器中具有较高的测量精度，测量精度为±0.5℃，分辨率为0.1℃。接触式测温，指标优于红外测温传感器。并且通过光纤传输可达 40km，可满足大部分监测场合的需求。

3）寿命长，系统简单。

光纤具有耐腐蚀、耐火、耐水及寿命长的特性，通常可以服役 20 年。

4）实时监测、灵活先进。

能够实现不间断在线监测、全年 365×24 小时不间断的安全守护，实现真正的无人值守，节省人力，也从根本上杜绝人员疏忽导致的事故。及时发现电缆、电缆隧道、高压开关柜、变压器、互感器等电力设备的过热趋势，发出预警信号，避免重大故障的发生，防患于未然。

5）简便可靠的多种报警方式。

系统具有多种报警方式，当发生报警时，主监控计算机能自动弹出报警窗口，显示出报警时间、报警测点名称和安装部位，在母线电缆测量点分布画面上，相应的测点会变色。同时发出声、光报警并打印出报警记录，提醒运行人员检查。所有的报警信息都被记录数据库中，以备查阅。

6）强大的分析统计功能。

系统提供完善的分析功能，包括超温分析、温升趋势分析、温度梯度分析，并能作出报警、对比、历史记录统计与分析等处理，保障在开关柜发生事故之前作出及时处理。

7）安装、操作施工方便，施工周期短，免维护性能。

光纤在线监测系统具备很强的线路自检功能，一旦线路因人为误操作等因素发生光纤断路，上位主机会立刻发出警报，提醒监控人员，监测系统发生短路故障，并且会提示断路的区域，便于维护人员维护。

8）兼容性、扩展性 。

系统可与局域网、广域网等实现互联，同时数据共享，实现管理的综合自动化，可以单线多路复用，构成传感网络和阵列。