聊城供電公司110kV松江變電站技術報告

1、. . . . 聊城供電公司110kV松江變電站高壓電纜溫度在線監(jiān)測預警系統(tǒng)技術報告單位：威海北洋電氣集團股份地址：省威海市高區(qū)火炬路159號：0 ：0目 錄1. 項目概述- 2 -1.1 項目概述- 2 -1.2 系統(tǒng)功能要求- 2 -2DTS產(chǎn)品介紹- 2 -2.1 技術說明- 2 -2.2 技術優(yōu)勢- 3 -2.3 DTS產(chǎn)品性能指標說明- 4 -2.4 探測光纜性能指標- 6 -3. 工程施工- 7 -3.1工程施工- 7 -3.2環(huán)境特點- 8 -3.3施工環(huán)境- 8 -3.4探測光纜布設方案- 8 -3.5物料方案- 10 -4.系統(tǒng)調(diào)試- 12 -4.1調(diào)整曲線- 12 -4.2

2、光纜定位- 14 -1. 項目概述1.1 項目概述本項目對110kV松江變電站的27條主干電纜（8根10kV主干電纜、13根35kV主干電纜與110kV主干電纜）進行溫度實時在線監(jiān)測。通過分布式光纖溫度測量技術監(jiān)測電纜與電纜接頭的運行溫度，確保電纜線路安全，做到實時溫度測量和過熱報警，早期預報，防患于未然。該技術通過對所需測量的電纜與電纜接頭的外表面安裝探測光纜以得到電纜與電纜接頭的溫度分布，漏報和誤報率低。1.2 系統(tǒng)功能要求DTS分布式光纖測溫預警系統(tǒng)對電纜的溫度進行實時可靠的監(jiān)視、對過熱點做到與時報警和早期預報，以保證電纜的正常有序運營，避免或降低災害情況下造成的人員和財產(chǎn)損失。分布式光

3、纖測溫預警系統(tǒng)DTS為分布式探測系統(tǒng)，只需將探測光纜沿電纜表面安裝、對電力電纜沿線的溫度實時在線監(jiān)測。其特點是：可靠性高、不受電磁干擾、誤報率低、組網(wǎng)能力強、易于集成、擴展方便、智能化程度高、便于調(diào)試、維護和管理、布線簡單、維護成本低。2DTS產(chǎn)品介紹2.1 技術說明光纖測溫的機理是依據(jù)后向拉曼(Raman) 散射效應。激光脈沖與光纖分子相互作用, 發(fā)生散射，散射有多種，如：瑞利(Rayleigh)散射、布里淵(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等。其中拉曼散射是由于光纖分子的熱振動，它會產(chǎn)生一個比光源波長長的光，稱斯托克斯(Stokes)光，和一個比光源波長短的光，稱為反斯托克

4、斯(Anti-Stokes)光。光纖受外部溫度的調(diào)制使光纖中的反斯托克斯(Anti-Stokes)光強發(fā)生變化，Anti-Stokes與Stokes的比值提供了溫度的絕對指示，利用這一原理可以實現(xiàn)對沿光纖溫度場的分布式測量。Stokes Anti-stokes 這里： 所以： 結合高品質(zhì)的脈沖光源和高速的信號采集與處理技術，就可以得到沿著光纖所有點的準確溫度值?；谏厦娴脑?，分布式光纖測溫技術特別適合于各種隧道的火災監(jiān)測，它可以得到沿著隧道每個點的溫度信號，大大減小了誤報和漏報。2.2 技術優(yōu)勢與傳感傳感器相比較，具有許多天然的優(yōu)勢，主要包括：1）連續(xù)分布式測量分布式光纖傳感器是真正的分布式

5、測量，可以連續(xù)的獲得沿探測光纖幾十 公里的測量信息，誤報和漏報率大大降低。同時實現(xiàn)實時監(jiān)測。2）抗電磁干擾，在高電磁環(huán)境中可以正常的工作。光纖本身是由石英材料組成的，完全的電絕緣；同時光纖傳感器的信號是以光纖為載體的，本征安全，不受任何外界電磁環(huán)境的干擾。3）抗震防爆 探測光纜采用先進的安裝、固定和保護方式，在強振動環(huán)境下也不會導致其受到撞傷、磨損等機械破壞，另外也不會影響光纜本身特性與監(jiān)測的準確性。4）靈敏度高，測量精度高。理論上大多數(shù)光纖傳感器的靈敏度和測量精度都優(yōu)于一般的傳感器，因此在粉塵彌漫的惡劣工作環(huán)境仍然可以進行準確測量。實際上已成熟的產(chǎn)品也證明了這一點。5）系統(tǒng)簡單分布式光纖測溫

6、系統(tǒng)只要將沿測量路徑鋪設的光纖接到主機上就可以了， 系統(tǒng)非常簡單，安裝維護方便。6）本征防雷雷電經(jīng)常破壞大量的電測傳感器。光纖傳感器由于完全的電絕緣，本身不通電，可以抵抗高電壓和高電流的沖擊。7）測量距離遠，適于遠程監(jiān)控光纖的兩個突出優(yōu)點就是傳輸數(shù)據(jù)量大和損耗小，在無需中繼的情況下，可以實現(xiàn)幾十公里的遠程監(jiān)測。8）壽命長，成本低。光纖的材料一般皆為石英玻璃，其具有不腐蝕、耐火、耐水與壽命長的特性，使用光纖傳感器可以大大降低整個工程的營運成本。2.3 DTS產(chǎn)品性能指標說明DTS分布式光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)同時利用光纖感測信號和傳輸信號，采用先進的OTDR技術和Raman散射光對溫度敏感的特性，探測出

7、沿著光纖不同位置的溫度的變化，實現(xiàn)真正分布式的測量。特點：l 整條光纖既傳輸信號又感應被測量l 測試距離遠：2kml 定位精度高：1ml 溫度分辨率可達0.1 oCl 置PCl 友好的用戶界面l 特殊設計的傳感光纜l 多種溫度報警方式l 嵌入的網(wǎng)絡接口和調(diào)制解調(diào)器本項目方案使用的DTS指標如下：測量距離2km光纖類型多模GI 50/125m測量時間10s定位精度1m溫度分辨率0.1oC溫度圍-200+600 oC (取決于探測光纜)通道數(shù)2通道功耗250W (Max.)電源要求AC220V,50HZ操作系統(tǒng)Windows XP視頻接口VGA（標準PC）網(wǎng)絡接口RJ-45、100Mb/s其他接口

8、RS232/485, 9 pin male; USB; 工作溫度10oC+40oC濕度<95(無凝露)2.4 探測光纜性能指標火災探測光纜是一種多模光纜，探測光纜采用低煙無鹵外護套專用光纜保護，外護套為高性能的阻燃低煙無鹵材料，光纖被很好的密封以保證不受外界環(huán)境的影響和破壞，同時光纜具有優(yōu)良的熱傳導特性、機械性能、防水性能與抗腐蝕特性，可以在惡劣的環(huán)境中長期使用?？筛鶕?jù)用戶要求定制探測光纜。在此次項目中探測光纜采用ADSS電力專用光纜，探測光纜部為50/125m的多模光纖，中間填充加強芳綸絲，外護套采用高電場耐電痕聚乙烯（AT）絕緣護套。該探測光纜具有很高的熱傳導性。探測光纜技術參數(shù)：項

9、目保證值參數(shù)單位結構參數(shù)中心材料標準多模光纖50/125um加強件材料芳綸纖維外層材料AT高電場耐電痕絕緣護套技術參數(shù)衰減參數(shù)850nm（dB/km）3.0 1300nm（dB/km）1.0 光纜外徑mm3.2 抗拉強度敷設力（N）100工作力（N）60溫度圍環(huán)境 （）-40+100長期（開關柜）+80±2儲存（）-20+403. 工程施工3.1工程施工3.1.1工程簡介 由威海北洋電氣集團股份承建的聊城供電公司110kV松江變電站高壓電纜溫度在線監(jiān)測預警系統(tǒng)項目于2012年7月27日開始在聊城供電公司110kV松江變電站進行工程施工，并于2012年8月15日順利竣工。共完成施工容主

10、要包括：工程起至日期：2012年7月27日至2012年7月10日 鋪設探測光纜（15天） 2012年7月11日至2012年7月15日 系統(tǒng)調(diào)試（5天）。 共計工期：20天 3.1.2工程量1）二路探測光纜的布設、固定與保護；2）重要測溫點的位置定位；3）系統(tǒng)軟件的相應調(diào)試。3.2環(huán)境特點 松江站變電站項目中，施工地點都是超高電壓等級，防火、防爆要求非常高。因此，工程中使用的探測光纜、防護材料與輔助材料等需選用防火材料、絕緣材料。3.3施工環(huán)境 松江站變電站項目中，施工現(xiàn)場環(huán)境較為危險，地形復雜多變?？紤]到盡量避免對原有環(huán)境的電場、磁場產(chǎn)生干擾與影響，施工中盡量避免帶電操作、多采用手工與普通工具

11、挖掘。監(jiān)測圍最高到變電站，最低到地下電纜隧道，因此探測光纜在布設過程中要注意對其的固定和保護。電纜隧道中部分位置會浸于水中，要注意光纜的布設方式。因此，施工環(huán)境較為復雜，施工難度較大。3.4探測光纜布設方案3.4.1系統(tǒng)方案圖3.4.2走線方案介紹DTS主機放置在110kV松江變電站中控室中，通過通道擴展器從DTS主機引出2路探測光纜，探測光纜通過電纜豎井到一層，然后再進入電纜隧道。第一路探測光纜用于監(jiān)測35kV電纜室的電纜與電纜隧道的10kV電纜和35kV電纜溫度；第二路探測光纜用于監(jiān)測35kV電纜夾層、10kV電纜夾層、110kV電纜、室10kV電纜溫度與2路電容器線和2路接地變進行監(jiān)控。

12、當發(fā)現(xiàn)電纜過熱點， DTS系統(tǒng)可以通過報警平臺發(fā)出報警，通過網(wǎng)絡傳輸或通過繼電器發(fā)出告警信號。用戶可在遠端用戶控制中心提取或查看溫度數(shù)據(jù)資料并能夠準確定位過熱點的位置，以根據(jù)報警的情況與時響應。3.4.2.1敷設路徑、走向第一路光纜從中控室引出沿電纜豎井到一樓的電纜溝，沿電纜溝到35kV電纜室，探測光纜敷設在室35kV電纜上，后經(jīng)防火墻到電纜隧道，敷設在10kV電纜和35kV電纜。第二路光纜從中控室引出沿35kV二次電纜夾層以“正弦曲線”敷設，然后經(jīng)電纜豎井到一樓的電纜溝，并對10kV二次電纜夾層敷設探測光纜，再分別對110kV電纜和10kV室電纜進行相進行敷設光纜且并對2路電容器線和2路接地

13、變電纜進行監(jiān)控。3.4.2.2放線順序為了合理的安排施工工期，我們采取兩組人員進行光纜的敷設。首先，一組對一通道進行10kV電纜夾層與35kV電纜溫度的光纜敷設工作，二組對二通道進行35kV二次電纜夾層、10kV二次電纜夾層、110kV電纜與2路電容器線和2路接地變電纜的光纜敷設工作。3.4.2.3放線方法整個工程的放線首先要按照各路探測對象的不同需要，將光纜從光纜盤上繞出，先將光纜盤繞成“”字狀，然后開始各路光纜的布放。3.4.3光纜防護3.4.3.1防護方法在光纜進出口、穿越防火墻等重要位置采用防爆膠泥等防護材料。3.4.3.2固定方法（1）光纜采用PVC扎帶固定在電纜上部表面，每隔1m固

14、定一次。（2）光纜穿越防火墻時，用尖銳木條穿通防火墻，然后用鋼絲攜帶光纜穿出。3.4.3.3走線注意事項（1）走線時盡量要考慮到光纜本身易折易碎的物理特性，光纜彎折布設時要考慮到其自身允許的彎曲半徑等參數(shù)。（2）光纜走線要盡量避免破壞原有的電纜組成結構，以免造成不必要的麻煩。3.5物料方案3.5.1光纜探測光纜纖芯可由多種材料制成，如石英光纖、塑料光纖、藍寶石光纖等。目前，大部分應用的是石英光纖。在分布式光纖測溫的項目使用中，根據(jù)現(xiàn)場情況和應用環(huán)境的不同，選擇不同護套材質(zhì)的探測光纜。在電力應用中，我們系統(tǒng)通常采用的是低煙無鹵外護套探測光纜。低煙無鹵外護套探測光纜由塑料圓柱體結構構成。有一個中心

15、圓柱體，稱為纖芯，它由某種類型的玻璃或塑料制成。環(huán)繞著纖芯的是一層圓柱形套層，稱為包層，它由特性與纖芯略有不同的玻璃或塑料制成。最后，這一層的圓柱體通常用一層護套包覆。光纖的導光能力取決于光纖的包層的性能，而光纖的強度則由護套來維持，護套通常由低煙無鹵高壓耐電痕材質(zhì)制成。在傳輸過程中，光纖通常制成光纜。 低煙無鹵外護套探測光纜部為62.5/125m的多模光纖，中間填充有可觸變的復合材料，被很好的密封以保護光纖不受外界環(huán)境的影響和破壞。該探測光纜具有很高的熱傳導性。電力專用探測光纜技術參數(shù)：光纜直徑3.2±0.25mm重量10Kg/Km拉伸強度長期220N 短期600N允許碾壓力長期3

16、00N/100mm 短期1000N/100mm彎曲半徑動態(tài)20×D 靜態(tài)10×D3.5.2防護材料序號名稱應用區(qū)域用量1防爆膠泥防火墻、光纜出入口若干3.5.3輔助材料序號名稱應用區(qū)域用量1PVC扎帶全程光纜綁扎若干2安全帽電纜隧道鋪設光纜用6頂3防電膠鞋電纜隧道鋪設光纜用6雙4手套電纜隧道鋪設光纜用若干3.5.4安裝工具序號名稱應用領域用量1尖銳木條便于光纜穿過防火墻若干2鋼絲便于光纜鋪設若干3鉗子4十字螺絲刀5手電筒6只4.系統(tǒng)調(diào)試為了使光纖測溫儀實時、準確的顯示現(xiàn)場實際溫度，方便供電公司工作人員了解現(xiàn)場實際情況，準確查找危險點，因此對光纖測溫系統(tǒng)進行調(diào)試并對探測光纜進

17、行定位是非常重要的。系統(tǒng)調(diào)試主要包括兩大部分：調(diào)整曲線和探測光纜的定位。 7月11日下午，工程人員在中控室安裝好監(jiān)控主機，連接好一通道，二通道探測光纜，開始采集數(shù)據(jù)并進行系統(tǒng)調(diào)試。4.1調(diào)整曲線在施工過程中，會由于多種原因造成光纜不同程度的擠壓，進而造成溫度曲線的衰減，導致溫度測量不準確，因此查找光纜擠壓點并進行處理，進而調(diào)整溫度曲線是十分重要的。查找光纜擠壓點的主要過程如下： 1）連接通道接頭在打開光纖測溫儀之前，首先要將二個通道的接頭接到光纖測溫儀上。將連接頭接到光纖測溫儀前，清潔二個通道的接頭，具體操作如下：將蘸有酒精的棉球擦拭光纖接頭，使光纖連接頭潔凈，待光纖接頭上的酒精蒸發(fā)干后，再將

18、接頭連接到光纖測溫儀上；另外，要保證連接頭與光纖測溫儀接口之間連接無縫隙。按照上面的操作步驟，將光纖連接頭接到光纖測溫儀上。2）尋找擠壓點主機運行穩(wěn)定，按照原始參數(shù)設置后，現(xiàn)場二個通道的圖像如下：一通道溫度曲線二通道溫度曲線通過對的二個通道的原始圖像的stokes曲線觀察，沒有發(fā)現(xiàn)有擠壓處，各路通道的沒有衰減點，曲線正常。得出以上結論的原則：（1）當光纖在某點存在一定擠壓時，stokes、antistokes曲線在該點處會有一定程度的下降趨勢；擠壓力度越大，下降趨勢越明顯；反應到溫度曲線上就會出現(xiàn)，這點之后的溫度曲線會有明顯的上升現(xiàn)象。（2）當光纖的某一處溫度升高時，測試軟件的原始圖像中的stokes曲線幾乎無任何變化，而antistokes曲線在該部分會有一個凸起的區(qū)域。（3）衰減點難以找到，通過在衰減點附近人為制造衰減，經(jīng)過對比確定衰減點的具體位置，找到后再對故障點進行處理。主要原因是光纜固定過程中用扎帶扎得過緊。