光纖傳感器及電力設備狀態(tài)監(jiān)測應用

1、1光纖傳感器及電力設備狀態(tài)監(jiān)測應用2匯報提綱一、研究背景二、光纖傳感器及其研究進展 三、電力設備光纖狀態(tài)檢測應用 四、總結3匯報提綱一、研究背景二、光纖傳感器及其研究進展 三、電力設備光纖狀態(tài)檢測應用 四、總結根據(jù)2009年由IEC所制定的SG3 Roadmap，智能電網(wǎng)代表著 信息時代的一種理想電能輸配網(wǎng)絡，與傳統(tǒng)網(wǎng)絡相比，智能電 網(wǎng)的主要標志包括：更可靠 設備可靠、系統(tǒng)更有柔性、抗沖擊、自適應；更環(huán)保 增強使用水、風、太陽、潮汐、波浪、生物質等可 再生能源的能力；更高效 由當前向用戶僅提供單向功率流變?yōu)楣毯陀脩?之間雙向的功率信息流，用戶可主動選擇用電方式。研究背景中國堅強智能電網(wǎng)的基

2、本特征：信息化：能采用數(shù)字化的方式清晰表述電網(wǎng)對象、結構、特 性及狀態(tài)，實現(xiàn)各類信息的精確高效采集與傳輸，從而實現(xiàn)電 網(wǎng)信息的高度集成、分析和利用；自動化：提高電網(wǎng)自動運行控制與管理水平提升互動化：通過信息的實時溝通及分析，使整個系統(tǒng)可以良性互動與高效協(xié)調。研究背景智能電網(wǎng)必須具備高度的自我狀態(tài)監(jiān)測能力，才能確保電網(wǎng)流 在發(fā)、輸、變、配、用和調度的各個環(huán)節(jié)安全、順暢的傳導， 對智能電網(wǎng)的成敗至關重要。研究背景智能電網(wǎng)中設備狀態(tài)監(jiān)測特點參數(shù)多：溫度、振動、SF6氣體壓力、氣體濃度、液位、分布式溫度應變，局放、風速，安防等；設備數(shù)量多、空間分布廣：傳感器網(wǎng)絡需要長距離、海量傳輸能力；傳統(tǒng)電子傳感器

3、需要供電、傳感器組網(wǎng)能力差；強電磁場干擾：電源本身和野外雷電干擾，影響電子類傳感器信息采集和傳輸?shù)目煽啃?。研究背景智能電網(wǎng)設備狀態(tài)光纖監(jiān)測研究目標傳感器：研究光纖溫度、振動、FS6氣體壓力、氣體濃度、液位、分布式溫度 應變，局放、風速，安防等傳感器；設備狀態(tài)監(jiān)測傳感器網(wǎng)絡：針對電力一次、二次設備狀態(tài)監(jiān)測關鍵參數(shù)，建立基于光纖光柵、干涉儀、光譜分析以及拉曼布里淵散射技術的多參數(shù)、多點光纖監(jiān)測網(wǎng)絡；研究設備故障診斷及預警模型；技術突破：實現(xiàn)從當前對設備單體的狀態(tài)監(jiān)測，到電網(wǎng)關鍵設備的狀態(tài)監(jiān)測及智能預警系統(tǒng)的轉變。研究背景建立高壓 輸配 電設 備安 全運 行監(jiān) 測預 警系 統(tǒng)解決 設備 狀態(tài) 狀態(tài)

4、監(jiān)測 預警 問題研制光纖檢測儀和數(shù)據(jù)采集分站建立開關柜、變壓器、電抗器等 設備溫度、振動、局放、氣體等 狀態(tài)綜合監(jiān)控系統(tǒng)建立高壓電纜溫度分布、電纜溝水 位、氣體；桿塔振動、形變、沉降、 夾具溫度、應變，安防等綜合監(jiān)控 系統(tǒng)研發(fā)溫度、振動、超聲/局放、壓 力、液位、氣體濃度、聲音等光纖 傳感器電力設備安全運行光纖狀態(tài)監(jiān)測10匯報提綱一、研究背景二、光纖傳感器及其研究進展 三、電力設備光纖狀態(tài)檢測應用 四、總結光纖光柵溫度、振動、聲音、應變、壓力、 液位、超聲/局放傳感器技術 光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng) 光纖氣體檢測技術 光纖傳感技術研究技術指標：（1） -30 130;絕緣；阻燃、鎧裝保護抗沖擊振動

5、光纖傳感技術研究1.光纖光柵溫度傳感器光纖繞組測溫傳感器（安裝于變壓器） 光纖繞組溫度傳感器 光纖傳感技術研究性能指標：量程：12 MPa 精度：3%FS 材料：絕緣繞組動態(tài)壓力傳感器三維仿真?zhèn)?感 器 安 裝 示 意 圖光纖傳感技術研究2.光纖繞組動態(tài)壓力傳感器 光纖傳感技術研究量程：0 - 5、10、20 m （液位0 8 MPa （壓力）精度：+/- 0.1% FS溫度自補償設計光纖傳感技術研究3.光纖光柵液位/壓力傳感器4.光纖振動傳感器懸臂梁結構頻響、靈敏度可調c, k2bl k1maAccelerationyx組尼系數(shù)0.7時頻響最優(yōu)光纖傳感技術研究光纖傳感技術研究技術指標:峰值靈

6、敏度:-80dB Re (1V/uBar)150kHz；帶寬：20k200 Hz。5.光纖局放傳感器光纖超聲/局放傳感器不帶電，不受電磁場干擾全部由石英玻璃制成、絕緣圖光纖熔融耦合超聲傳感器結構圖圖 石英玻璃封裝光纖傳感器照片光纖傳感技術研究光纖傳感技術研究光纖傳感技術研究6.光纖聲音傳感器光纖麥克風利用聲波對傳 感器反射光強度的調制實 現(xiàn)對聲音的檢測；風電設 備狀態(tài) 監(jiān)測4135光纖風速監(jiān)測光纖振動監(jiān)測2光纖溫度監(jiān)測葉片健康狀態(tài)監(jiān)光纖風向監(jiān)光纖傳感技術研究7.光纖風速傳感器8.光纖分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)測 溫 光 纜測 溫 主 機測溫距離10 km測溫范圍-40350測溫精度1.0 定位精度 1

7、 m測溫響應時間 10 s光纖傳感技術研究24光纖傳感技術研究9.激光氣體傳感器11001200130015001600170001.210.80.60.40.21.41.61.8-20 x 101400波長吸收強度CO2 COH2O CH4C2H2moleculesabsorption peakwavelengthCH41653mC2H21530mCO21608mCO1567mC2H41623mC2H61678mH201.387m不同氣體的吸收譜線及所用主要吸收峰：大型變壓器或高壓電 氣設備狀態(tài)所需檢測 氣體：H2、 CO、 CH4、C2H4、C2H2、 C2H6、H2O、CO2等。光纖傳感

8、技術研究270.50.520.540.560.580.601020304060708090100濃度/ppm50時間/s353025201510500500100015002000250030003500濃度/ppm時間/s乙炔氣體傳感器的標定 測試數(shù)據(jù)，量程050ppm，測量誤 差+-0.1ppm。乙炔氣體 的檢測靈敏度可以達到 0.02ppm。28光纖傳感技術研究10.光纖濕度傳感器y = -2.4969x + 79.467R = 0.993150.00%40.00%30.00%20.00%10.00%0.00%60.00%90.00%80.00%70.00%31.531.5531.753

9、1.8濕度值/%31.631.6531.7波長差/nm基于聚合物鍍膜的光纖光柵濕度傳感器29匯報提綱一、研究背景二、光纖傳感器及其研究進展 三、電力設備光纖狀態(tài)檢測應用 四、總結電力設備光纖狀態(tài)檢測應用變壓器狀態(tài)在線檢測頂?shù)蛯佑蜏卦诰€檢測系統(tǒng)454035302520151050溫度/度0:00:00 4:48:00 9:36:00 14:24:00 19:12:00 0:00:00 4:48:00時間光纖傳感器 電子傳感器60504030201000溫度/度5000100001500020000點數(shù)光纖溫度傳感器 電子溫度傳感器三個月測溫數(shù)據(jù)對比電力設備光纖狀態(tài)檢測應用1.變壓器狀態(tài)在線檢測1

10、.2光纖繞組溫度在線檢測系統(tǒng)0.020.040.060.080.0100.0120.0140.0溫度/度1357911131517192123252729數(shù)據(jù)點數(shù)變壓器繞組溫度測試Aa Bb Cc鐵心 夾件電力設備光纖狀態(tài)檢測應用1.變壓器狀態(tài)在線檢測1.2光纖局放在線檢測系統(tǒng)電力設備光纖狀態(tài)檢測應用2.分布式電纜在線檢測3.皮帶機光纖分布式溫度、振動監(jiān)測軸承滾筒槽鋼電力設備光纖狀態(tài)檢測應用光纖開關柜溫度監(jiān)測預警系統(tǒng)在線監(jiān)測開關柜觸頭、母排接點、電纜頭接點溫度聲、光、短信報警；網(wǎng)絡發(fā)布、遠程監(jiān)測電力設備光纖狀態(tài)檢測應用5.設備運行狀態(tài)振動監(jiān)測預警光纖溫度、振動監(jiān)測電力設備光纖狀態(tài)檢測應用6.光纖電纜溝振動檢測定位光纖微震傳感器紀錄的數(shù)據(jù)光纖微震傳感器不需供電，不受電磁場干擾電力設備光纖狀態(tài)檢測應用堅強智能電網(wǎng)要求對發(fā)電、輸配電設