KV开关柜光纤光栅测温系统技术方案

遂宁市220KV双堰变电站

开关柜光纤光栅测温系统

技术方案

四川安普光控科技有限公司

二〇一三年十二月

1概述

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。

光纤光栅传感技术是近年来发展起来的一门崭新的技术，是伴随着光导纤维及光纤通信技术发展而派生的全新概念的传感技术。光纤光栅传感器通过辨析光波长来检测、度量外界物理量的变化。作为传感器家族新成员，光纤光栅传感器具有以下明显的优点：

1) 抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、安全性好——对电绝缘，适合高电压场所；

2) 灵敏度高，温度精度高，寿命长，综合性能全面优于现有监测手段；

3) 重量轻、体积小、可挠曲，适用于狭小空间；

4) 测量对象广泛，对被测介质影响小；

5) 易于组网，实现远距离分布式测量。

2系统设计目标

光纤光栅测温系统必须满足：

实施探测开关柜触头温度

准确定位异常温度开关柜地址；

光纤光栅测温系统应能及时、准确的检测开关柜中A,B,C三相电缆头；A,B,C 三相静触头；开关柜内部环境实时温度，温度异常报警信号可通过光纤光栅测温主机传送给仪表操作室现有的火灾控制器，实现报警并在消防值班室的工控机显示，也可通过手机短信发送信息至相关人员手机。

3系统设计范围

本系统设计包含针对本次系统的整体设计、设备供货、安装指导、调试开通、配合验收以及设备保修等服务。其中系统设备包含光纤光栅测温主机（AP-DTS800）、光纤光栅传感器（AP-DTS800A）、AP-PSTO绝缘增爬器及其他安装附件。

4系统设计优点

1）绝缘耐压性强：

在电力系统尤其是高压和超高压系统中使用的设备，首先要满足绝缘耐压的要求，即不能降低原有设备的电压等级和安全特性，基于光纤光栅原理的AP-DTS800光纤光栅在线测温系统在监测现场为全光测量，并且采用加涂特氟龙高性能特种涂料的特殊光缆完全满足高压开关柜内的绝缘耐压要求。

2）C+L宽光源：

我公司DTS100光纤光栅传感分析仪采用C+L宽光源，输出光功率稳定性好，功率损耗低，使用寿命长；波长覆盖范围广1525nm-1610nm 。AP-DTS800光纤光栅传感分析仪每通道可连接最多40个光纤光栅温度传感器（采用普通光源的光纤光栅传感分析仪每通道最多连接25个光纤光栅温度传感器）。

3）防污闪：

在高压开关柜这样的有限空间内，如何保证光纤留有足够的爬电距离是该系统能否保证原有系统安全的一大关键。四川安普光控科技有限公司提供的AP-DTS800A光纤光栅温度传感器采用耐污性能优良的硅橡胶外套光纤进行信号传输，从而保证了系统的安全性。DTS800A光纤光栅温度传感器加装防闪络绝缘增爬器（绝缘子），彻底解决光纤测温系统中由于光纤的接入可能存在的闪络问题，保障整个光纤测温系统在最恶劣的环境中也可以安全运行

4）故障点准确定位：

传统的光纤测温方式定位精度低，而且为了定位需要将5米光纤盘成一个盘来安装，不仅安装复杂，而且测量周期很长，还有很多隐患。而光纤光栅测温系统由于采用了光纤光栅做测温敏感元件，所以可以通过光纤光栅温度传感器来准确定位，对过热相或温升异常相进行报警，不仅可以测温，同时还可以通过温度的监测间接判断小电流接地端，作为小电流接地监测的补充。

5）实时探测报警能力：

传统光纤测温方式，如测温点在40点到100点之间，则测温周期在几分钟到半小时之间。采用新型的光纤光栅测温系统，全部测点测温周期小于50毫秒，充分的保证报警的及时性，同时由于测温周期短，可以在报警系统中引入温升趋势报警，提高了报警的可靠性和前瞻性，提高电力设备的安全性。

6）系统稳定性高：

光纤光栅测温系统的整体结构简单，只有光纤光栅温度传感器和分析仪两大主要部分组成，因此无中间环节，而测量现场为全光测量，完全不受强电场和强磁场的干扰，保障了系统的稳定运行。

7）高可靠性：

光纤光栅测温系统与传统测温方式相比有无误报、无漏报的特点，这是由于光纤

光栅只对温度敏感，因此无论是其他条件发生何种变化，都不会对光纤光栅测量的准确性发生影响，另外，光纤光栅的加工方式采用物理加工的方式，因此，一旦产品完成后，除非破坏不会产生零点漂移，所以光纤光栅测温系统不需要向传统的测温系统那样，定期进行零点标定，从而非常方便于维护。

5系统设计规范

光纤光栅测温系统的设计符合下列规范：

GB 《电工电子产品基本环境试验规程试验A（低温试验方法）》

GB 《电工电子产品基本环境试验规程试验B（高温试验方法）》

GB 4208 《外壳防护等级的分类》

GB/T 《工业机械电气设备第一部分：通用技术条件》

GB 《设备可靠性试验总要求》

GB/T 11022-1999 《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》

GB/T 17626-1998 《电磁兼容、试验和测量技术》

GB/T 《静电放电抗扰度试验》

GB/T 《射频电磁场辐射抗扰度试验》

GB/T 《电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》

GB/T 《浪涌（冲击）抗扰度试验》

GB/T 《射频场感应的传导骚扰抗扰度》

GB/T 《工频磁场的抗扰度试验》

Q/CSG 1 0011-2005 220kV~500 kV 《变电站电气技术导则》

6系统设备技术指标和性能

6.1光纤光栅测温主机

品牌：四川安普

型号：DTS800

通道数：1-128

测温精度：±0.5℃

测温分辨率：0.1℃

测温速率：20Hz

传感器光纤最大传输距离：40km

通信接口：10/100M自适应以太网

报警接口：1)光电隔离继电器输出

2)手机短信报警模块