FBG传感技术在线监测电缆表面温度
基于最小二乘法的电力电缆FBG传感测温系统
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基于最小二乘法的电力电缆FBG传感测温系统
杨广学;莫磊
【期刊名称】《光电技术应用》
【年(卷),期】2009(24)6
【摘要】为了提高电力电缆测温系统的测量精度和速度,提出了以光纤梳状滤波器代替参考光栅提供拟合数据参考点,采用最小二乘法拟合光纤Bragg光栅波长和F-P可调谐滤波器调谐电压的线性关系,通过F-P可调谐滤波器解调FBG传感器中心波长变化的方法,完成对电力电缆温度的测量.研究表明,光纤梳状滤波器能够代替多个恒温参考光栅实现波长标定,对反射波长的测量误差<5pm,温度均方误差
≤0.7 ℃.
【总页数】4页(P39-42)
【作者】杨广学;莫磊
【作者单位】哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江,哈尔滨,150040;哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江,哈尔滨,150040
【正文语种】中文
【中图分类】TP212;TN253
【相关文献】
1.基于FBG传感技术的软基全断面沉降传感器研发 [J], 朱海琴;胡玉婷;毛学军;张鸿
2.基于波分复用技术的FBG传感器线性阵列测温系统应用研究 [J], 黄祥;李端有;
耿峻
3.光纤光栅传感器在电力电缆测温系统中的应用 [J], 贾书丽;姚国珍
4.基于FBG的柔性多参量传感器制备与人体传感应用 [J], 何金; 侯鳗玲; 彭作蕊; 马裕宽; 刘鹏宇; 周昊
5.基于最小二乘法抛物线分段拟合修正热电阻测温系统的研究 [J], 吕茂超;夏博时;杨彦;林中正;朱娟
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环状FBG温度传感器检测电缆接头温度变化研究
![环状FBG温度传感器检测电缆接头温度变化研究](https://img.taocdn.com/s3/m/d2f9fc80a0116c175f0e4835.png)
2 0 1 3年 第 3 2卷 第 6期
环状 F B G 温 度 传 感 器 检 测 电缆 接 头温 度 变 化 研 究
升值高 出 4 . 9 5℃。 关键词 :电力 电缆接 头 ; 铝芯连接管 ;接触电阻 ; F B G温 度传感器 ; 接头温升
中 图分 类 号 :T M9 3 文 献标 识 码 :A 文 章 编 号 :1 0 0 0 - - 9 7 8 7 ( 2 0 1 3 ) 0 6 - 0 0 3 0 - 0 3
L I r i n g — n a ,XI AO Yu a n — q i a n g,L I C h u a n,XU E J u n — h u a ,T I AN L e i ,C HEN Ya n — f e n g ( S c h o o l o f I n f o r ma t i o n E n g i n e e r i n g a n d Au t o ma t i o n , Ku n mi n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , Ku n mi n g 6 5 0 5 0 0 , C h i n a )
i s 1 8 . 3 7 p m /  ̄ C, t h e n o n l i n e a i r t y e r r o r i s 1 . 3 5 %F S a n d t h e r e p e a t bi a l i t y i s 4 . 5 %F S . A p o w e r c a b l e j o i n t i s m a d e
FBGT系列温度传感器
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FBGT系列温度传感器广泛应用于各大领域大型设施或设备的准分布式精确测温,分为表面式、埋入式、浸入式等多种封装结构。
那么该系列温度传感器哪家好呢?安徽康斐尔电气有限公司是一个不错的选择,接下来小编为您简单介绍,希望给您带来一定程度上的帮助。
FBGT系列光纤光栅温度传感器具有准分布式组网(成百上千点)、测温精度高(0.1°C~0.5°C)、测温范围宽(-100°C~+300°C)、无零点漂移、不受电磁干扰、耐腐蚀、抗冲击振动、使用寿命长等优点。
广泛应用于桥梁、大坝、输油输气管道、海洋石油平台等大型结构及建筑、医药、化工、电力、军工、航空航天、消防、矿业等领域。
(一)表面式光纤光栅温度传感器广泛适用于钢结构件、混凝土及其他构件表面温度的测量。
也可做为选配件用于所有表面应变传感器的温度补偿。
(二)埋入式光纤光栅温度传感器FBGT 系列光纤光栅温度传感器具有准分布式组网(成百上千点)、测温精度高(0.1°C~0.5°C)、测温范围宽(-100°C~+300°C)、无零点漂移、不受电磁干扰、耐腐蚀、抗冲击振动、使用寿命长等优点。
分为表面式、埋入式、浸入式等多种封装结构,可以广泛应用于桥梁、大坝、输油输气管道、海洋石油平台等大型结构及建筑、医药、化工、电力、军工、航空航天、消防、矿业等领域大型设施或设备的准分布式精确测温。
埋入式光纤光栅温度传感器通过内部敏感元件――光纤光栅所反射的光信号中心波长移动量来检测温度值,测温精度及分辨率不受光源波动及传输线路弯曲损耗的影响,可直接通过光纤进行信号远程传输(超过40km),监测现场无需供电。
传感器具有表面式、埋入式、浸入式等多种封装结构,可以广泛应用于桥梁、大坝、油罐、输油输气管道、隧道、粮库、厂房、海洋石油平台等大型结构及建筑、医药、化工、电力、军工、航空航天、消防、矿业等领域大型设施或设备的准分布式精确测温。
电力电缆光纤光栅实时在线测温传感器优化设计
![电力电缆光纤光栅实时在线测温传感器优化设计](https://img.taocdn.com/s3/m/70c5fdec760bf78a6529647d27284b73f24236a8.png)
电力电缆光纤光栅实时在线测温传感器优化设计祁耀斌;吴敢锋;王月明【摘要】Fiber Bragg grating (FBG) temperature sensor system for high and extra high power cable was developed. Starting from theoretical model, FBG sensing mechanism was proposed to establish a framework for optimal design. Bonded encapsulation structure was proposed through the optimum design for the encapsulation structure of FBG temperature sensor. Using aluminum plate was proposed as encapsulating substrate material through the optimum design for linearity. The method of encapsulating with small size of 10 mm×40 mm was proposed through the optimum compensation design for external stress field. Then, water experiment on FBG temperature sensor and comparative experiment on FBG temperature systems were conducted, and the performance and feasibility of the system was discussed. Finally, FBG temperature on-line monitoring system was applied to actual projects, in which the resolution is up to 0.1 ℃, the accuracy reaches ±0.5℃, and the temperature range is -30-200℃.%开发高压超高压电力电缆光纤光栅温度传感器系统,提出光纤光栅传感机理,建立优化设计框架.通过光纤光栅温度传感器封装结构优化设计,提出片式封装结构;通过线性度优化设计,提出用铝板作为封装基底材料;通过外界应力场影响补偿优化设计,提出采用40 mm× 10 mm(长×宽)的小尺寸封装方法.进行光纤光栅温度传感器水域实验和光纤光栅测温系统对比实验,讨论系统的性能和可行性.并将光纤光栅温度实时在线监控系统应用于实际工程项目,分辨率达0.1℃,精确度达±0.5℃,测温范围可达-30~200℃.【期刊名称】《中南大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2011(042)011【总页数】6页(P3415-3420)【关键词】光纤光栅;封装体优化设计;电力电缆;温度在线监控【作者】祁耀斌;吴敢锋;王月明【作者单位】武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室,湖北武汉,430070;武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室,湖北武汉,430070;武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室,湖北武汉,430070【正文语种】中文【中图分类】TP277电力电缆运行温度制约着高压超高压输配电系统的安全运行。
FBG传感器检测电缆中间接头局部放电的温升研究
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栅( F B G) 温度传感器 , 将其应用于 3+1芯 、 额定电压为 1 k V、 横截 面积为 2 5 a r i n 的 X L P E电缆冷缩中间接 头 的温度 监测 。当供电电压分别为 5 , 1 5 k V时 , 加电4 0 mi n , 有 毛刺的 中间接头 因局 部场强升高 出现局部 放 电现象 , 比正常的中间接头温度分别高 2 . 4 5 , 4 . 3 l ℃。试验结果表 明: 该传感器 能有效监测 中间接:A i f b e r B r a g g g r a t i n g ( F B G) t e m p e r a t u r e s e n s o r w i t h c o p p e r r i n g mo u n t e d o n t h e mi d d l e o f c o l d c o n t r a c t i n g i n s u l a t i o n t u b e i s d e v e l o p e d i n o r d e r t o t i m e l y d e t e c t f a u l t o f c a b l e j o i n t . T h e s e n s o r i s a p p l i e d t o
i n c r e a s i n g o f l o c a l i f e l d s t r e n g t h .T h e e x p e r i me n t a l r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h i s s e n s o r c a n e f f e c t i v e l y mo n i t o r t h e
mo n i t o r t e mp e r a t u r e o f mi d d l e j o i n t ma d e b y X L P E c a b l e o f 3+1 c o r e w i t h t h e r a t e d v o l t a g e o f 1 k V, c r o s s — s e c t i o n
用于高压电器温度监测的FBG传感系统
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用于高压电器温度监测的FBG传感系统¹钱祥忠,王学雷(温州大学物理与电子信息学院,温州325035)摘要:根据光纤光栅的反射光波长对温度变化敏感的特性,提出了用于高压电器温度监测的布拉格光纤光栅(fiber Brag g gr ating,F BG)传感系统。
该系统由宽带光源、光纤光栅温度传感器、可调滤波器、光电转换电路、传输光纤以及系统软件组成。
利用光纤光栅反射波长与温度具有良好线性关系的特性,测量不同温度下对应的栅反射波长变化,经过数据处理,实时显示温度。
系统能实现对多点进行温度实时测量。
对高压开关柜进行了现场测试,测量误差在±0.3℃以内。
关键词:高压电器;温度监测;光纤光栅;温度传感器中图分类号:T M247 文献标识码:A 文章编号:1003-8930(2007)05-0049-03FBG Based Sensing System for Temperature Monitoringof the High Voltage ApparatusQIAN Xiang-zhong,WANG Xue-lei(School of Phy sics and Electronic Info rmation,Wenzhou University,Wenzho u325035,China)Abstract:Accor ding to the sensitiv ity o f t he r eflection w av eleng th o f fiber Br ag g g rating(F BG)to the temper ature changing,a desig n of F BG based sensing sy st em for temper ature m onito ring o f the hig h vo lt age appa ratus is presented.T he sy st em consists of br oa dband source,fiber g ra ting senso r,t unable filter, photo electr ic conver sio n circuit,transmissio n fiber and sy stem sofw ar e.Considering the linear ity between the r eflection wav eleng th and the temper atur e,the temperatur e can be o btained r eal-time w it h t he w avelength measured.Besides,the system can accomplish m ultiple-point measur ing.F ield test to hig h vo ltage sw itchg ear show s that the measuring er ro r is w it hin0.3℃。
FBG光纤光栅高温传感器
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FBG光纤光栅高温传感器一、FBG基本概念和测量原理温度测量方法根据温度传感器的使用方式,通常分为接触法测温与非接触法测温两类,如表1所示。
表2是常用测量温度的种类及对应的特性。
表1温度测量两种方式表2常用温度计的种类及特性FBG(Fiber Bragg Grating)是近几年发展最为迅速的光纤无源器件之一。
利用FBG制作的传感器除了具有普通光纤传感器体积小、灵敏度高、带宽大、抗电磁干扰能力强、安全环保等优点外,还可以实现不同功能的传感器(如,温度、应力、加速度、倾斜、压强、曲率、扭矩、振动、超声波、电磁场、浓度以及折射率)同时区分测量,克服了传统传感器测量成本高、精度低以及多个参量间相互干扰的缺点,非常适合应用到实时监测技术的领域中,十分适用于复杂恶劣的工业现场,如油气井下、高温高炉等恶劣的测量环境。
测量原理:FBG温度传感器通过测量Bragg波长的漂移实现对被测量的温度检测,如图1所示,温度的变化会引起光纤光栅的栅距和折射率的变化,从而使光纤光栅的反射谱和透射谱发生变化,当入射光经过Bragg光栅被反射回来,由于受温度的调制,其反射光的中心波长发生了漂移,其漂移量与温度、应变存在线性关系,因此,检测到波长的变化量,就可以求出温度的大小。
图1 温度传感示意图常规I型光纤光栅只能在300℃以下工作,常规FBG并不适用于高温传感领域。
能在300℃以上长期稳定工作、不发生热衰减、不论何种机理形成的光纤光栅均可称为高温光纤光栅。
常见高温光纤光栅有II型光纤光栅、IIA型光纤光栅、特殊掺杂光纤上的光纤光栅、再生光纤布拉格光栅、特殊写入方法的LPG。
(1)II型光纤光栅II型FBG一般是采用高能量紫外激光脉冲或飞秒激光脉冲来制作,其机理是在光纤纤芯/包层界面引起损伤或使光纤中的玻璃晶格结构发生熔融,从而实现周期性折射率调制。
与相比I型FBG,II型FBG的热稳定性好,具有更好的高温性能,可在800℃高温以上长时间使用。
电力电缆发热的在线监测技术
![电力电缆发热的在线监测技术](https://img.taocdn.com/s3/m/b5fdcaa0541810a6f524ccbff121dd36a22dc46f.png)
电力电缆发热的在线监测技术【摘要】随着状态检修的深入开展,运行中电力设备数据监测和缺陷数据的采集显得非常重要。
因此,根据泉州电业局电网运行状态结合温度传感器及单片机系统制作一种新型实用的电缆在线测温仪;对电缆进行多方面多点的测温,当电缆发热温度超过规定值时可自动报警,数据储存和查询,以及对测温的数据进行分析以了解电缆运行状况,达到减少和避免火灾事故发生的目的。
1电线发热会引起火灾电缆过负荷发热会引起内部绝缘介质强度下降,比如油浸电缆是靠绝缘纸作为相间或对地绝缘.绝缘纸是用高气密性纸和去离子水洗纸浸绝缘油,当运行中的电缆温度超过规定值时,由于热的作用,绝缘纸粘度会降低并引起纸变脆,造成绝缘强度降低,当绝缘纸失去绝缘强度时,金属导线就会由于没绝缘而短路产生电弧起火。
而交联聚乙烯电缆当温度超过规定值时,轻者引起绝缘老化缩短寿命,严重时绝缘材料熔化,金属短路引起火灾。
2传统的测温方法当前电网重要的电缆隧道、夹层有安装烟火监视报警器,但是如果等到烟火监视发出报警,说明电缆已经着火冒烟,而且又不知道是那一条电缆着火。
所以,为防范未然,必须及时准确掌握每一条电缆运行中的发热情况,才能采取减少电流等措施,及时消除存在的隐患。
传统的测温方法大致有下面两种:(1)电缆接头涂色漆。
在电缆接头处涂上色漆,然后通过观察相色漆的颜色变化判断发热的情况,当相色漆的颜色变深,漆皮裂开说明接头己发热。
但是相色漆的颜色有时变化不大,很容易造成误判断,所以涂色漆的方法比较少采用。
(2)电缆连接头贴试温片。
在电缆连接头处贴上试温片,通过观察试温片的熔化判断电气接头是否发热。
试温片温度分别为红色80℃、绿色为70℃、黄色为60℃,当试温片熔化时说明接头己发热。
由于试温片比较直观所以采用较多,但试温片往往在分合闸开关时被震动掉。
3电缆发热的在线监测仪传统的测温方法既不精确又容易失效,而且很难掌握每一条电缆每一个时间的发热情况,因此,我们决定采用智能温度传感器,并结合单片机系统制作一款适合于电网电缆状态检修的监测仪。
基于FBG传感器的电力线监测系统
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基于FBG传感器的电力线监测系统作者:李鹏飞来源:《科技创新与应用》2014年第36期摘要:利用FBG(Fiber Bragg Grating,光纤布拉格光栅)传感器监测电力线及其输电杆塔的应变的温度变化,通过电力线中的光纤通信网络将监测信号发送至远端的监测中心,由客户机/服务器结构的软件计算出电力线覆冰厚度、电力线弧垂等数据,并且存储、计算和显示实时监测信息。
本监测系统完成了实际上线安装,并且取得良好监测效果。
关键词:光纤布拉格光栅传感器;电力线监测;分析引言随着电力系统的大范围、超高压和大容量化,电力传输线路及设备实时监测与故障定位系统建设等正成为全世界的关注焦点,成为当前电力技术的发展方向[1]。
当前已有的摄像头监测等传统监测方法在极端天气以及断电情况下无法使用,所以可靠稳定的电力线多参量实时监测成为热门研究方面。
鉴于以上原因,创新性地提出了直接利用FBG传感器对电力线及其杆塔进行监测,再经过一系列模型计算覆冰厚度等参量,充分利用FBG传感器的无源性、高可靠性、可长距离传输等优点可以克服以往监测方法的缺点,监测杆塔应变、覆冰厚度等最需要的参量,实现了可靠的电力线多参量实时监测。
1 光纤布拉格光栅传感器FBG传感器[2]是最常见的一种光纤传感器,它具有反射带宽范围大、附加损耗小、体积小,易与光纤耦合,可与其他光器件兼容成一体,不受环境尘埃影响等一系列优异性能,目前应用主要集中在温度、应变的测量。
它在建筑、石油管道等工程之中广泛使用,但未在电力系统得到广泛应用,已有应用也主要集中在高压开关柜或室内等环境中[3]。
本方案选择陶瓷保护FBG温度传感器和金属保护FBG应变传感器,以保证传感器能在复杂环境中长期正常工作,其中陶瓷保护的FBG温度传感器能够直接在高压强电环境下工作,可以安装在电力线相线上。
2 监测系统架构概述安装的FBG传感器通过安装、焊接的方式固定在电力线及其杆塔上,直接测量电力线和杆塔的应变和温度,并且通过光纤熔接的方法把传感器串联到光纤通道中,利用OPGW[4](Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire,光纤复合架空地线)、OPPC[5](Optical Phase Conductor,光纤复合相线)、ADSS(All-dielectric Self-supporting Optical Cable,全介质自承式光缆)等这些电网中广泛使用的特种光缆,为光纤传感信息的远距离传输提供通道。
FBG传感器应变监测温度效应分析
![FBG传感器应变监测温度效应分析](https://img.taocdn.com/s3/m/af11317b7fd5360cba1adbbe.png)
第2 5卷
第 4期
山 东 建 筑 大 学 学 报
生
旦
J NH N ES Y l Z U U I RI A V T
Ag u 21 . 0 0
文章编号 : 7 74 (00 0 08 0 1 3— 64 2 1 )4— 36— 5 6
F G传 感 器 应 变 监 测 温 度 效 应 分 析 B
t a e e au e a d sri e s r r o itn t e e au efed. e efc ffrto d rtmp r h ttmp rt r n tan s n osa e c nsse twih tmp rt r l Th fe to s. r e e e . i i au e s n i vt o fiin s t a g wa ee gh d f s amo t1 i sb g e h n t a ft e sr i . t r e st iy c efce t o Brg v l n t r ti l s 0 tme i g r t a h to h tan i i Ho v r r s ・e st i ta n a d tmp rt r fe t n e o d o d r efc s c n g n r l e i— we e ,co ss n ii t sr i n e e au e ef cs a d s c n r e fe t a e e a y b g vy l
基于FBG传感器网络的GIS触头温度在线监测系统
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第44卷第4期2011年8月武汉大学学报(工学版)Engineering Journal of Wuhan UniversityVol.44No.4Aug.2011收稿日期:2011-03-17作者简介:赵德正(1970-),男,副教授,主要从事检测技术与自动化装置研究,E-mail:oegzdz@126.cn.文章编号:1671-8844(2011)04-0538-04基于FBG传感器网络的GIS触头温度在线监测系统赵德正1,舒乃秋2,张志立3,李自品2,彭云峰2(1.湖北警官学院信息技术系,湖北武汉 430034;2.武汉大学电气工程学院,湖北武汉 430072;3.甘肃电力公司兰州供电公司,甘肃兰州 730050)摘要:介绍了光纤光栅温度传感器网络的构建方法,描述了采用光纤光栅温度传感器网络实现气体绝缘全封闭组合电器触头温度的在线监测技术,具体阐述了光纤Bragg光栅波长解调的系统设计方案、具体实现方法、硬件功能的设计、软件系统的实现,同时介绍了主设备与解调仪的通信方式和主设备实现的功能.关键词:光纤光栅传感器;解调;气体绝缘断路器;在线监测中图分类号:TP 39 文献标志码:AOn-line temperature monitoring system of contactorin GIS based on FBG sensor networkZHAO Dezheng1,SHU Naiqiu2,ZHANG Zhili 3,LI Zipin2,PENG Yunfeng2(1.Department of Information Technology,Hubei University of Police,Wuhan 430034,China;2.School of Electrical Engineering,Wuhan University,Wuhan 430072,China;3.Lanzhou Power Supply Company,Gansu Electric Power Company,Lanzhou 730050,China)Abstract:A method of constructing of a fiber Bragg grating(FBG)sensor network is described.The tech-nique of online temperature monitoring system of bus line contactors in the gas insulated switchgear(GIS)using the FBG sensor network is also described.The scheme of system designing,implementation meth-od,hardware and software design of the FBG demodulator are expounded especially.At the same time,the functions of the host computer,technique of communication between host and slaves are also de-scribed.Key words:fiber Bragg grating sensor;demodulation;gas insulated switchgear(GIS);on-line monitoring SF6气体绝缘全封闭组合电器(Gas InsulatedSwitchgear,GIS)是由断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、母线连接管及相应过渡元件等电气元件组成,其绝缘介质为SF6气体.SF6具有良好的绝缘性能和灭弧性能.由于其相对较小的占地面积和不受环境影响的封闭性、运行平均故障率低、检修周期长、维护工作量少、施工工期短、不受无线电干扰和噪音干扰[1]等优良性能而被广泛使用,现在已经成为电网运行中非常重要的电气设备.但是,随着GIS大量投入运行,由于设计、制造工艺以及现场安装等原因,GIS触头局部接触电阻增加引起局部发热,最终导致GIS触头烧毁造成短路,此类事故时有发生,严重威胁电力系统的安全与稳定运行.目前,主要采用红外测温方式对GIS外壳固定的检测点定期进行温度检测,由于诸多因素的影响,该方法不能从根本上解决这一问题.随着光纤布喇格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)制作工艺的不断提高,FBG传感器在测量温度、应力、压力等物理量方面的优势也越来越明显,应用范围越来越广泛[2].采用温度增敏处理后的光 第4期赵德正,等:基于FBG传感器网络的GIS触头温度在线监测系统纤Bragg光栅传感器网络对GIS触头温度进行实时在线监测,不仅克服了现有的红外测温的缺点,而且还具有测量精度高、可靠性高、抗干扰能力强以及实时性等一系列优点.1 FBG温度传感器网络构建GIS触头温度在线监测系统由光纤光栅传感器网络、光纤光栅信号解调、光耦合器、光纤适配器、传输光缆、系统软件等部分组成,其中光纤光栅传感器、光纤光栅信号解调仪与系统软件是核心部分,硬件系统构建如图1所示.图2 光纤Bragg光栅解调结构示意图图2中,宽带光源经过F-P腔体滤波器调谐后输出离散光谱信号,该波长相连的脉冲光经过串联的Bragg光栅时,会反射与该光栅中心波长匹配的单脉冲光,当脉冲光与传感光栅反射波的中心波长完全匹配时,其反射波的光功率达到极大值(呈波峰状).这样,每一个传感光栅都会反射回与之唯一对应的反射波.这些反射光再送到光电探测模块,光电探测模块进行光电转换、放大、滤波等处理后将微弱的光信号转化为具有一定幅值的电信号,经过仪器放大器和低通滤波器处理后进行A/D转换,得到每个传感器的波长以及温度值.图2中,ASE光源是由半导体激光器泵浦的掺饵光纤激光器,波长范围达到60nm,功率稳定性、935武汉大学学报(工学版)第44卷平坦度较好,能满足光纤光栅解调仪的使用要求.F-P可调滤波器采用无透镜光纤结构,可保持低损耗和透射特性,采用锆钛酸铅(PZT)压电体来进行控制.3dB耦合器也称环行器,是指耦合比双分支功率相同,均为入射功率的50%,是标准光纤耦合无源器件.反射光由光电探测器(PD)模块进行光电转换,把光纤Bragg光栅的反射光变成电信号,该信号的峰值对应从该光纤Bragg光栅反射回来的波长,从而得到不同FBG传感器的反射谱.图2中点划线内部是由可编程混合信号阵列PSoC芯片CY8C27643实现的.PSoC将传统模拟系统与微控制器系统、数字外围接口电路集成在同一个芯片上,模拟阵列和数字阵列可实现自由配置和在线编程.锯齿波产生器由PSoC内部构建的DAC和驱动能力为25mA模拟输出缓冲器组成.对光电探测器(PD)模块的输出(模入)进行处理的仪器放大器由2个CT模块(ACB02和ACB03)构成;低通滤波器是二阶巴特沃兹滤波器,由2个SC模块(ASC12和ACD13)构成;A/D转换器由一个SC模块(ACS23)和3个数字模块(DBB00、DBB10和DBB11)构成.键盘接口采用4个通用数字输入接口组成,不占用内部模块.显示接口由一个数字模块(DCB02)配置成主SPI接口,并外接点阵LCD显示器RS12864R组成,RS12864R可以使用并行或串行接口方式,这里使用串行方式作为SPI从设备工作.通信接口由2个数字模块(DCB12和DCB13)配置成UART方式,外接FT232芯片实现从UART到USB的转换.2 GIS触头温度在线监测系统实现本系统的监测对象是变电站室内220kV GIS触头温度,每条三相母线具有8个静态触点,需要24个FBG传感器,每个触头处增加一个室温传感器,共有32个监测点.系统采用一台光纤Bragg光栅解调仪的4个通道,每个通道串接8个FBG传感器实现GIS触头温度在线监测.系统采用星型拓扑结构,以工业控制计算机为主设备,理论上可以连接128台光纤Bragg光栅解调仪(USB设备),每台解调仪可以扩展到32个通道.解调仪按照MODBUS协议的从设备方式进行软件设计.2.1 光纤Bragg光栅解调仪软件设计作为MODBUS协议的从设备,光纤Bragg光栅解调仪向主设备提供所检测到的各个FBG传感器的反射光波长(频率),具体温度值的计算由主设备(计算机)完成.光纤Bragg光栅解调仪软件设计包含两部分内容.首先在设备编辑器(Device Editor)中完成图2中点划线内部的硬件设备配置,包括使用内部闪存实现E2 PROM仿真、看门狗电路的设置、系统时钟频率的设置、参考电压的设置等其他资源的配制,产生相应的配置文件,这些配置将和应用程序一起写入内部闪存.其次,在硬件配置的基础上进入应用程序编辑器(Application Editor)进行控制软件的编制,在运用程序中完成传统的数据采集、数据处理、输出控制、与主设备通信等工作,同时也可以根据需要在运用程序中对硬件参数进行在线修改.最后,把硬件配制与应用程序一起编译后写入PSoC片内闪存,完成系统开发.光纤Bragg光栅解调仪控制程序采用C语言完成.主程序流程如图3所示. 第4期赵德正,等:基于FBG传感器网络的GIS触头温度在线监测系统。
基于温度传感器技术的电缆接口温度在线监测系统
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设计应用基于温度传感器技术的电缆接口温度在线监测系统刘泊辰,张卫东,刘 凯,王 毅,刘 广(国网淄博供电公司,山东淄博 255000电力电缆接口在线温度监测系统与电缆的安装、表面温度以及负载电流有很大关系。
为了更好地保持电力电缆的稳定性,需经过周密的计算和温度监控,一旦发现情况,及时处理解决。
因此,基于电力电缆的分类,设计了一种基于温度传感器技术的电缆接口温度在线监测系统,以提升电缆的利用效率。
温度传感器;电缆接口;温度;监测On-line Monitoring System of Cable Interface Temperature Based on TemperatureSensor TechnologyZHANG Wei-dong,LIU Kai,State Grid Zibo Power Supply Company,ZiboThe on-line temperature monitoring system of power cable interface is closely related to cable installationorder to better maintain thetemperature monitoring are needed. Once the situation is found,timely treatment and solution are needed. Therefore1 处理器软件流程图模块要通过指令完成协议,格式为令文字方式,回车键操作,中间添加实际内容,主要包括操作设置、测试、状态查询以及命令执行等。
当模块收到相应AT指令后,实现电缆接头实时温度控制,并且发送数据到终端电脑上分析。
具体流程:功能初始化,建立一条。
光纤光栅(FBG)传感技术在轨道变形监测中的应用
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光纤光栅(FBG)传感技术在轨道变形监测中的应用摘要:近年来,随着我国城市建设的发展,许多大城市开始修建地铁。
变形监测已成为地铁工程的重要环节,它不仅为安全施工提供相关信息和依据,也为工程理论与实践研究提供宝贵的第一手资料。
光纤光栅(FBG)传感技术具有精度高、准分布、实时性、耐腐蚀及抗电磁干扰等独特优势,已在众多工程监测领域中得到应用。
关键词:光纤光栅(FBG);轨道变形监测;FBG传感器1、FBG 传感原理光纤Bragg光栅是利用紫外光曝光的方法将入射光的相干场图形写入纤芯,使纤芯的折射率发生周期性变化,使其产生周期性调制,从而在单模光纤的纤芯内形成永久性空间相位光栅。
FBG的基本原理是当光栅受到拉伸、挤压及热变形时,检测光栅反射信号的变化。
以工程结构的应变监测为例,荷载由结构传递至纤芯的光栅区域,导致光栅区域内栅距发生变化,从而使纤芯的折射率随之变化,进而引起反射波长的变化,通过测量反射波长的变化便可得出被测结构的应变变化。
FBG是一种在由光纤刻制而成的波长选择反射器,其背向反射光中心波长λB与纤芯的有效折射率neff 和刻制的栅距(周长)Λ有关,即根据光纤光栅传感器原理(图1)可知,该传感器在变形监测中可以测试地基沉降、地面沉降、高层建筑沉降、初支拱架内力、应力应变、实时温度等监测项目。
2、FBG光纤传感系统的应用① 光纤光栅地面沉降监测1)周期测试功能:地质灾害监测系统的波长解调与分析模块以用户指定的测试周期连续不断地对监测对象进行数据采集和分析,并且建立测量数据的历时数据库。
2)点名测试功能:根据用户指定的测试对象或测试区域,进行快速的定位测试,并且给出数据分析的结果。
3)报警监测功能:由用户设置监测对象的被测物理量监测控制值,对监测对象进行超控制值报警或超变化速率报警,将告警信息远程传输到监测中心或者管理人员。
4)监测数据分析、远传与组网监测功能。
通过对监测数据的分析,进行快速定位。
温度在线检测技术在电力电缆线路的应用
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温度在线检测技术在电力电缆线路的应用发布时间:2022-05-12T08:25:55.374Z 来源:《福光技术》2022年10期作者:郑文治[导读] 此技术重点是依靠几个温度传感器。
例如热电偶、热电阻等,利用点式的温度传感器来对现场几个特定点的温度进行检测。
国网福州供电公司仓山供电服务中心福建福州 350000摘要:目前,随着我国社会经济的飞速发展,人们开始对电力电缆线路的运行安全问题提出来较高的要求。
但是,以往的热电偶局部点测温技术无法实现线路的实时监控目标,这样给电力电缆线路带来了极大的安全隐患。
所以,相关人员需要从在线测温技术应用入手,从而满足电力系统优化建设需要。
本文就对温度在线检测技术在电力电缆线路中的应用措施进行深入探讨。
关键词:温度;在线检测;电力;电缆导体自身的温度变化是电力电缆导体载流量幅值变化的最直接、最明显的表征,只要掌握了电缆导体暂态和稳态的温度,确定电力电缆线路暂态和稳态载流量就会变得非常容易。
同传统的热电偶局部点温测量技术相比较,分布式光纤测温技术对于电力电缆线路运行温度连续在线检测和后期应用平台的软件开发都更优越、更适用。
采用分布式光纤测温技术在对线路的表面温度和运行中线路的绝缘状态进行实时监测的同时不仅能测算线路的稳态载流量,还能够及时发现局部过热点位置,便于故障的排查和处理。
介绍测量电力电缆线路表面温度的在线检测技术及其应用效果。
1、电力电缆线路温度检测技术1.1点式温度传感技术此技术重点是依靠几个温度传感器。
例如热电偶、热电阻等,利用点式的温度传感器来对现场几个特定点的温度进行检测。
此技术主要是需要使用特定的专用电缆从温度传感器那里获得温度数据,将其传输到计算机终端之后进行数据分析处理的一种技术。
点式温度传感技术利用比较多的就是依赖温度传感技术或者热电偶进行温度检测技术,工作原理主要是根据之前将热电偶或者温度传感器安装到电缆线路当中非常关键的位置当中,即最容易出现故障的地方,确保可以对这些地方实现监测的技术。
电缆运行的温度在线检测技术应用
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电缆运行的温度在线检测技术应用【摘要】目前,市场经济发展进程加速一方面推进了社会经济的发展,另外加剧了人们对电能的需求。
在电力系统中电缆是不可或缺的基础设施,但在运行中经常会出现电缆局部过热现象,造成供电中断甚至安全隐患,传统电缆检测中主要以热电偶局部点测温技术为主的,这种方法在目前逐渐无法满足实时监控的需求,以在线检测技术为主的温控新技术逐渐被业界重视,本文从常见电缆运行温度在线检测技术入手,着重分析了其具体应用情况。
【关键词】电缆;温度;在线检测技术;点式温度传感技术;光纤传感技术在城市现代化发展趋势下,社会电能需求不断提高给电力行业带来发展新机遇的同时让电力行业面临前所未有的挑战。
为了满足城市日渐提高的供电需求,城市基础工程中电力电缆的比重越来越大,给电缆运行管理、检测维修工作提出了新要求。
为了满足电力行业的这些要求,提高电缆运行安全、提升电缆传输能力、保障电缆设施的运行质量成为当今电力企业研究的重点,也是当今电力发展中必须面临的问题。
文章主要针对电缆温度在线检测技术进行分析,有有效提高电缆运行效率和稳定性。
一、电缆运行温度在线检测技术研究现状电缆道题在运行中本身存在不同程度的温度变化,这种变化是电流幅值变化最直接的反应。
所谓的电缆线路在线检测技术就是当前及时发现电力电缆线路中的局部过热电位值、检测运行线路绝缘状态、计算导体载流量的技术措施,目前常见的电缆在线检测技术有电缆故障检测、电缆绝缘监测、电流检测以及温度检测。
温度作为最直接反应电缆运行状态的因素,因为电缆在运行的时候导体并不具有理想的导电性能,多少都存在电阻,电阻引起的电能损耗与通过导体的电流平方成正比关系,这个损耗会通过热量散发出来,可以说电缆绝缘允许的温度值决定着导体最大电流。
在目前,电缆温度大多都是通过护套温度或者表面温度来估算的,而如果电缆埋设在地下管道中,那么电缆周围的土壤以及其他管线会对电缆散发的热能造成阻碍,进而影响电缆的绝缘。
基于光纤传感的输电导线温度监测研究
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基于光纤传感的输电导线温度监测研究梁仕斌;张江涛;张崇兴;赵振刚;王发志【摘要】导线温度监测是输电线路融冰过程的重要组成部分,为了克服输电线路温度监测需要现场电源,使用寿命短,容易受电磁干扰等缺点.本文基于光纤传感技术研制了FBG温度传感器以及设计了传感器夹具,该传感器采用双金属结构的方法实现温度增敏;根据FBG对温度和应变的敏感特性,采用不受力的封装方式将其封装在外壳内,解决了温度与应变交叉敏感的问题.实验结果表明,研制的FBG温度传感器灵敏度为9.8 pm/℃,非线性误差0.79%,分辨率为0.102℃.收集整理云南电网某110 kV输电线路(2015年12月18日至2016年2月17日)的导线温度和环境温度监测数据,实现了对导线的监测.因此,基于光纤传感技术的输电导线温度监测可以被用来在线监测温度,为直流融冰等除冰过程提供数据支撑,以保障电网的安全运行.【期刊名称】《软件》【年(卷),期】2018(039)005【总页数】5页(P1-4,21)【关键词】输电导线;光纤监测;导线温度;温度传感器【作者】梁仕斌;张江涛;张崇兴;赵振刚;王发志【作者单位】云南电力试验研究院(集团)有限公司,云南昆明 650217;昆明理工大学信息工程与自动化学院,云南昆明 650500;云南电网有限责任公司昭通供电局,云南昭通 657000;昆明理工大学信息工程与自动化学院,云南昆明 650500;云南电网有限责任公司昭通供电局,云南昭通 657000【正文语种】中文【中图分类】TP212.110 引言输电导线温度深刻影响着输电线路的输电能力,为了增加输电容量,提出了静态增容技术[1],而这不可避免的由于输电线路负载的增加导致输电导线温度升高。
若输电导线的温度提高的很快,那么会减小了输电导线对地的空气间隙距离,从而带来了很多危害。
为了确定最好和最安全的载流能力,必须对输电导线进行实时的、精确的温度监测。
传统的测量温度方法是将点式感温装置放于线路中易发生故障的地方来监测温度。
用于高压电器温度监测的FBG传感系统
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用于高压电器温度监测的FBG传感系统
钱祥忠;王学雷
【期刊名称】《电力系统及其自动化学报》
【年(卷),期】2007(19)5
【摘要】根据光纤光栅的反射光波长对温度变化敏感的特性,提出了用于高压电器温度监测的布拉格光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感系统.该系统由宽带光源、光纤光栅温度传感器、可调滤波器、光电转换电路、传输光纤以及系统软件组成.利用光纤光栅反射波长与温度具有良好线性关系的特性,测量不同温度下对应的栅反射波长变化,经过数据处理,实时显示温度.系统能实现对多点进行温度实时测量.对高压开关柜进行了现场测试,测量误差在±0.3 ℃以内.
【总页数】3页(P49-51)
【作者】钱祥忠;王学雷
【作者单位】温州大学物理与电子信息学院,温州,325035;温州大学物理与电子信息学院,温州,325035
【正文语种】中文
【中图分类】TM247
【相关文献】
1.长周期光纤光栅解调的FBG温度传感系统 [J], 程筱军
2.一种高压电器温度在线监测系统扩展方案研究 [J], 马都师;贾阳
3.高压电器设备在线温度监测技术的研究 [J], 罗朝盛;景琦;谷雨
4.FBG光栅温度传感技术在高压开关柜温度自动监测技术中的应用研究 [J], 李伟德
5.一种新型高压电器在线温度监测方案 [J], 林荣文;杨明发;张培铭
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在线检测技术在电力电缆线路运行温度的应用
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在线检测技术在电力电缆线路运行温度的应用摘要:当前我国电缆运行温度在线检测技术在实际中得到广泛的应用,该技术能够有效监测电力电缆导体载流量因导体温度发生改变而出现的变化情况,对电缆线路期间的导体载流量的具体情况能够及时掌握,为制定有效的措施解决这一问题奠定良好基础。
本文主要对电力电缆线路运行温度在线检测技术应用展开分析。
关键词:电力电缆线路;运行温度;在线检测技术;应用引言随着电缆运行温度在线检测技术的发展,电缆在线检测技术也在实际生活中得到了更广泛的应用。
电力电缆的导体载流量的幅度变化过程中伴随着导体自身的温度变化,因此可以通过电力电缆温度在线检测技术对导体温度变化进行实时监测分析从而确定电力电缆线路过程中的实际导体载流量,及时发现电缆运行中的安全故障及时排除,保证电力电缆供电过程的正常运行。
1温度在线检测技术应用的重要性想要更好的掌握电力电缆导线幅值变化情况,那么就一定要充分的了解电力电缆导体的温度具体情况。
也就是说,只要能够让电缆导体具有稳定性的温度,那么就能够把控好流量情况。
比如,和过去的热点偶局部点温度测量技术进行比较,分布式光纤测温技术能够进行在线检测,这样一来就能够很大程度的提升电力电缆平台软件的工作效率。
另外,电力电缆线路运行温度检测运用到分布式光纤测温技术,可以随时掌握线路绝缘状态的温度情况。
而且此项技术不但可以运算出电力电缆线路的稳态载流程,而且还能够获取线路运行过程中过热部分的方位,这样一来就能够及时的维修故障,从而确保能够获取精准的数据。
不过在实际工作期间,工作人员并不重视这方面的工作,而这就让线路温度在线检测技术的使用没有达到预期的普及效果。
所以在今后的工作中,有关工作人员一定要重视这方面的研究工作。
2电力电缆线路运行温度在线检测技术要点2.1光纤传感技术后相拉曼散射效应是该项技术的核心部分,由于二氧化硅分子结构的石英玻璃是构成光纤的主要材料,光纤能达到与纳米激光脉冲相融合的效果,而且对于热振动频率来说,为电缆温度具体情况的掌握奠定了基础。
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f . rd aeWoktt no ot hn l tcP w rU i rt Y na o e Gi o oai , u mi 5 27,hn 、 1 Ga u t rs i N r C iaEe r o e nv sy& un nP w r r C r rt n K n n 6 0 1 C i ao f h ci ei d p o g a;
电线路 , 般敷 设 在 地 下 或 水 下 。 高压 电缆 的表 面 一 温 度反 映 了 电缆 的运 行 情 况 , 论 是 过 负 荷 运 行 还 不
1 电缆 温 度 在 线 监 测 的现 状
障 时 , 电气 绝 缘 性 能 显 著 下 降 , 仅 绝 缘 本 体 的局 部 放 电量 异 常 增 大 , 时 还 常 伴 随 着 故 障 隐 患 部 位 的 温 度 异 常 升 高 的 现 其 不 同
象 。因此可以通过对 电缆系统要 害部 位和易发生故 障部位进行 温度在线监测 , 判断 电缆 系统运行状 态是否正常 。 来
i s lto o ris e r a e sg i c n l n u ai n prpe t d c e s d in f a ty, i e i t wa no o l t e o s s t n y h c n ume p we o lc l u i s lto wa d o r f o a p t n u ain s
第3 4卷 第 1期
2 1年 2月 01
电 子 器 件
C iee J un l fE e t n D vc s hn s o r a o l r e ie c o
Vo . 4 No. 13 1 Fb2 l e . 01
FBG e s r o io i b e S r a e Te p r t r S n o s M n t rng Ca l u f c m e a u e
关键 词 : 光纤光栅 ; 温度 ; 电力电缆; 在线监测
中 图分类 号 : N 5 T 23
文 献标 识码 : A
文章 编 号 :0 5 9 9 ( 0 1 0 - 1 5 0 10 — 40 2 1 )1 0 1 - 4
电力 电缆线 路是 采 用 电缆输 送 电力 的输 电或 配
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…
—
以一
…
胁
i y 3 No h Ch n E e ti we est t r i a lcrc Po r Unv r i
:n53a , g0, B 2 aH7C ‰ 7i oe1h d
A b t a t Fo h ih d ma d o t ae o e a in o h o r g i n r a i g y, n trn a l s se s i s r c : rt e h g e n n he s f p r to f t e p we rd i c e sn l mo io i g c b e y tm s
v tly i i l mpot n o t e o e a in o t t .W h n t ih v l g a l s se a ra tt h p r t f sa e o e he h g ot e c b e y tm o e a e n to b e. h lc rc l a p r td i r u l t e e e t a i
hi e al r a t . he eo e t e vt lpa sa d t a s t e p o o ful c n b n tr d o —ie b dd n fiu e p se T r f r h i r n he p r o b r ne t a t a e mo io e n ln y a FBG a t t t mp r t r e s rt tr n e h r t e c b e s se i u n n r a l e e a u e s n o o dee mi e wh t e h a l y tm s r n i g no m l y.
i c e s d, u lo o e c o a i d by a n r l u e e aur —ii g p n me o n t a e s ra e o he n r a e b tas f n a c mp re n a o mao s tmp r t e rsn he o n n o he c bl u f c ft t
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F G传 感 技 术 在 线 监 测 电缆 表 面 温 度 水 B
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摘 要 : 电网的安全性运行要求越 来越高 , 对 在线监 测电缆 系统 的运行状 态就 显得 至关重要 。高压 电缆 系统运行 中 出现 故