環(huán)網柜電纜頭熒光光纖溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)

環(huán)網柜電纜頭熒光光纖溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)

（1）摘要：電力工業(yè)是國民經濟發(fā)展的基礎，環(huán)網柜作為電力工業(yè)中智能配電網的關鍵設備，其可靠運行的薄弱環(huán)節(jié)是電纜接頭，它的安全運行是衡量電網供電質量的關鍵因素之一。電纜接頭質量不僅取決于材料，更取決于電纜接頭的制作工藝，還與其承受實時負荷大小有關。上述任意一個因素都可能導致環(huán)網柜內電纜頭出現(xiàn)過熱情況，如果沒有及時發(fā)現(xiàn)，在負荷持續(xù)增長情況下，電纜頭溫度會持續(xù)上升，直至引發(fā)爆炸，導致柜內絕緣管炸裂。所以開發(fā)一套環(huán)網柜電纜頭溫度在線檢測系統(tǒng)實時監(jiān)測電纜頭溫度很有必要。（2）關鍵詞：環(huán)網柜；電纜頭；熒光光纖；溫度；在線監(jiān)測傳統(tǒng)的環(huán)網柜電纜頭溫度測量采用手持紅外測溫儀的方式進行，因環(huán)網柜內部空間狹小，站點較為分散等因素，導致測量效率低下而且無法對溫度進行實時在線監(jiān)測，因漏測、測試不及時導致的事故仍有發(fā)生。為了減少事故的發(fā)生，同時改變傳統(tǒng)電力設備檢修的思維，由傳統(tǒng)的有故障時檢修、周期性預防性檢修向電力設備狀態(tài)實時監(jiān)測轉換，因此需要開發(fā)一套環(huán)網柜電纜頭在線監(jiān)測系統(tǒng)，對其實時狀態(tài)進行在線監(jiān)測，從而可以有效的避免潛在的安全隱患和事故發(fā)生，對提高電網的安全運行具有非常重要的現(xiàn)實意義。1.測溫原理熒光測溫基于某些稀土物質在受到外界光刺激后會發(fā)光，即使這種外界的刺激停止后，發(fā)光還會自主持續(xù)一段時間，并且這個持續(xù)時間是和溫度相關的，由于稀土這個特性，所以可以通過測量熒光余暉的時間從而反求出此時對應的溫度。熒光測溫原理如圖1所示。圖1熒光測溫原理2.系統(tǒng)結構環(huán)網柜電纜頭接點溫度光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由熒光光纖溫度傳感探針、轉接光纖、熒光光纖測溫儀、GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸設備、熒光光纖測溫應用軟件、監(jiān)控主機組成。環(huán)網柜站點測溫系統(tǒng)拓撲結構如圖2所示，熒光光纖溫度傳感探針澆筑于電纜堵頭內部，經轉接光纖與熒光光纖測溫儀連接，探針將光信號傳給測溫儀，測溫儀將接收到的光信號解調為溫度信號通過RS485串行接口與GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸設備進行通信，GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸設備將溫度數(shù)據(jù)通過網絡發(fā)送至監(jiān)控主機端GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸設備，監(jiān)控主機端GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸設備通過串口與監(jiān)控主機連接并將數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)中，系統(tǒng)將接收到的溫度數(shù)據(jù)定時發(fā)送至值班人員手機。對此完成一個站點的溫度數(shù)據(jù)實時監(jiān)控。圖2監(jiān)控系統(tǒng)單個站點運行拓撲結構本監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠實現(xiàn)單個站點的溫度測量，而且還可以對分散的多個站點同時進行溫度監(jiān)測，各個環(huán)網柜站點分別通過各自的GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸設備與監(jiān)控主機進行數(shù)據(jù)通信，從而實現(xiàn)不同站點的環(huán)網柜電纜接頭溫度的實時監(jiān)測。3.系統(tǒng)關鍵部件介紹3.1熒光光纖溫度傳感探針熒光光纖溫度傳感探針對電磁免疫、不受電磁環(huán)境影響。其特殊的護套具備耐壓、防污閃、抗爬電、絕緣性能良好、重量輕等特性，因此，實際應用中具有易于安裝、可靠性高、配置靈活等特點，特別適用于環(huán)網柜電纜觸頭澆注及高壓電氣設備熱點溫度的在線探測。環(huán)網柜中電纜接頭測溫時熒光光纖溫度傳感探針要澆注在電纜堵頭內部，如圖3所示。當電纜設備使用時間過長、長時過載、絕緣老化或接觸不良時，均會產生局部過熱現(xiàn)象，通過實時監(jiān)測設備內多點的溫度，就能預測可能發(fā)生的故障，有效防止事故的發(fā)生。圖3熒光光纖溫度傳感探針澆注結構3.2轉接光纖轉接光纖對電磁免疫、不受電磁環(huán)境影響，但是在安裝時應注意以下事項：①轉接光纖可自然彎曲，在安裝過程中注意保護光纖，嚴禁折硬彎，打死結；②光纖沿著柜內角落走線，順著柜內角鋼及橫梁固定，防止被柜內活動部件夾傷；③施工過程中盡量減少人為光纖斷點；④光纖布線固定完成后，如果尾纖長度有富余，可將其盤成直徑大于8cm的卷，使用扎帶固定在柜內測溫儀附近。3.3GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸設備由于環(huán)網柜站點多且分散、無人值守、離監(jiān)控室較遠無法實施信號有線通信等特點，電纜頭接點溫度光纖在線監(jiān)測系統(tǒng)在設計中采用GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸設備。GSM/GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸設備是指利用嵌入式系統(tǒng)和無線網絡等技術自動讀取和處理被測設備的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)焦芾硐到y(tǒng)進行遠程監(jiān)控。具有無人值守、低成本、高時效等特點被廣泛應用于電力設備中各種監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。4.系統(tǒng)優(yōu)勢與傳統(tǒng)的電測溫傳感器相比，熒光光纖溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：①可以實現(xiàn)多路多點的溫度監(jiān)測，適合大規(guī)模溫度點的監(jiān)測；②測量精度和分辨率高；③傳感量監(jiān)測及傳輸均為光信號，不受電磁干擾及核輻射的影響；④環(huán)境適應性好，可長期用于高溫、高濕及存在化學侵蝕等的惡劣環(huán)境；⑤重量輕，體積小，安裝使用方便。因此該系統(tǒng)研制具有很重要的現(xiàn)實意義。Reference：[1]馬慶玉等.環(huán)網柜電纜頭溫度在線監(jiān)測方