电力监测解决方案

电力温度监测解决方案

引言

随着我国经济的发展，电力系统正在朝着超高压、大电网、大容量、自动化的方向发展，一旦发生事故便会对国民经济造成巨大损失。如何对正在运行的电力设备进行在线监测并进行安全预测和温度变化趋势分析，如何通过实时数据对设备质量、运行环境、运行方式、设备老化、负荷不平衡等进行科学分析，这些都是电力系统中迫切需要解决的问题。

传统的红外测温仪、红外成像仪、感温电缆、热电阻式测温系统等，存在安装繁琐，抗电磁干扰能力低，监测不完整，误差大、难以准确定位等缺点，无法为安全、经济运行、高效检修提供科学依据。而光纤光栅监测系统能够实现多点、或分布式测量，实现了运行设备的实时在线监测，有效地解决了长期以来现场出现的高温、燃烧、爆炸、火灾等事故应急不备的问题。在电力系统中，这种光纤测温技术在高压电力电缆、电气设备因接触不良引起的发热部位、电缆夹层、电缆通道、大型发电机定子、大型变压器、锅炉等设施的温度定点传感场合具有广泛的应用前景。

系统简介

光纤测温系统目前主要分为光纤光栅在线监测系统和DTS光纤分布式光纤测温系统。在电力系统中主要实现对发电/变电站内的油浸变压器、干式变压器、开关柜、电抗器、发电机定子、高压电缆接头、高压母线接头、刀闸、高压电缆缆线等电力设备综合式/分离式的温度监测，既能满足点式精确测量，也能满足长距离分布测量的要求。整个温度传感网络由光纤组成，光纤传感器监测与光纤信号传输完全无电，其优良的绝缘性能，不引雷，即使受到雷击，该系统仍可正常工作。通过局域网、Internet网及MIS系统连接，可以接入电力综合化系统、消防系统等融为功能更加强大的电力智能化综合监控系统。

（1）光纤光栅温度监测系统

光纤光栅在线监测温度系统主要由光纤光栅温度传感器、光纤光栅波长解调仪仪和传输光缆构成，通过光纤光栅波长分析仪与分布于发电/变电站中的油浸/干式变压器、开关柜、电缆/母线接头、电抗器、发电机内光纤光栅温度传感器连接，组成星型网状传感网络拓扑结构，每个光纤通道可连接18个光纤光栅温度传感器，易于安装维护与系统拓展。

（2）DTS分布式光纤温度监测系统

DTS光纤分布式温度测量分系统主要由DTS光纤分布式解调仪、光纤分布式感温光缆组成，可实现电缆沟、竖井内高压电缆缆线、电缆隧道/夹层的长距离的温度在线监测。

系统应用

（一）电力电缆的温度监测

在电力系统中，电缆线路起到传输高压电能的作用。电缆常常会由于长期运行而绝缘老化，会由于所处外部环境恶劣及内部高负荷电流而引起局部高温甚至火灾。因此，有必要对电缆进行实时、在线监测，及时地发现故障，将事故消除在萌芽状态。DTS分布式光纤温度监测系统可以通过对电力电缆的运行状态进行在线监测，实时掌握整条线路的运行状态，有效监测电缆在不同负载下的发热状态，提高对电缆的管理水平；可以对电缆沟内的火情进行监测与报警，识别电力电缆的局部过热点，提前发现电缆故障并预警，预防事故的发生；可以优化输配电的资本，根据温度可以确定电缆的负荷变化，合理地配置负荷，扩大现有电缆的容量，增加电缆的工作寿命；可以发现电缆运行过程中的外力破坏。

在发电厂、变电站的电缆夹层、电缆沟道、大型电缆隧道的温度监测和监控。电缆过热故障可引起火灾导致大面积电缆烧损，造成被迫停机，短时间内无法恢复生产，造成重大经济损失。通过对事故的分析，电缆接头过热和电缆绝缘破坏是引起电缆火灾的直接原因，主要是由于接头压接不紧、接头氧化等导致接触电阻过大，长期的高温运行导致绝缘性能下降并击穿漏电，而造成重大事故

（二）高压配电装置的温度监测

开关柜内的电缆接头，10KV、35KV高压开关柜中动静触头及电气设备的连接头由于长期运行，可靠性和接触性会变差，是易出故障的薄弱环节。其原因主要是这些部位接触不良、接触电阻较大，在大电流情况下热功率很大，从而造成过热，加剧接触面氧化，使得接触电阻进一步增大，形成恶性循环，发展到一定程度，便会造成严重故障，破坏供电的安全可靠。分布式光纤测温系统可以将光纤缠绕在接头上，实时监测其温度，在演变成事故前，及早发现并采取处理措施。对于发电机绕组、变压器等体积比较大的重要部件，可将光纤缠绕在其表面，增加了测量该区域的光纤长度，提高了测量的准确性，并在温度曲线中能快速地找到高温故障点。

开关柜触头温度在线监测

高压输电线路运行温度及应力变形安全在线监测电力设备运行温度在线监测

应用案例

采用光纤光栅在线监测系统对开关柜内部触头进行实时监测：

开关柜监测方案图

开关柜监测系统图

1、在监控室设置一台16通道型光纤光栅传感智能解调仪，可在1秒钟内同时对现场布设的240只光纤光栅测温计所采集的温度信号进行分析，发送预警或报警信号。

2、每台开关柜中，在每个静触头上安装一只光纤光栅测温计，可在1秒钟内准确感测触头温度的细微变化，分辨率小于0.1℃。40台开关柜共布设240只光纤光栅测温计。

3、在每根母线的接头（如开关柜与母线的连接处）及重点易过热部位可选择性地布设光纤光栅测温计，确保全系统的安全供电。

感器安装示意图

4、系统以虚拟开关柜位置图准确显示各监测点及附近区域的当前温度值、报警状态及历史温度曲线，并可结合各条电缆的电流\电压情况给出负荷—温度曲线。

5、系统的主要材料是光纤，避免了开关柜内强大的电磁干扰，完整安全地把数据传送至监视终端。光纤的护套采用杜邦公司生产的特富龙材料，不仅耐高温、耐高压，具有极高的绝缘强度，而且还防止灰尘聚集，避免了爬电的可能。因此，该系统是一种高可靠性的在线监测系统。

光纤光栅在线监测系统应用工程

天津电厂电缆沟监测点数：414 镇海炼化电缆隧道监测点数：235 武钢电缆隧道监测点数：512 昆明三环公路建设工程草海隧道监测点数：187 临沂恒源热电厂电缆隧道监测点数：258 安徽滁州110KV变电站监测点数：438 哈尔滨第三电厂电缆隧道监测点数：522 邢台供电公司北关迁建电缆送电线路工程测监测点数：313 湖北电网武汉供电公司钢都变-厂前变ⅠⅡ回220KV线路监测点数：476 浙江省电力公司上虞供电局35KV红星变监测点数：139 天津市陈塘庄变电站监测点数：283 天津市黄岩路变电站监测点数：231 天津市丁字沽变电站监测点数：225 天津市奥运变电站监测点数：173 河南某铝厂开关柜测温监测点数：264 贵州供电局监测点数：232 福建南安变电站监测点数：27 缅甸达贡山镍矿监测点数：618 贵州电网公司凯里供电局监测点数：144 西安石化110KV变电站电缆沟监测点数：106 山东聊城供电局开关柜及电缆接头温度在线监测监测点数：30 安阳钢厂电缆沟温度在线监测监测点数：171 唐钢二铁监测点数：294 山东荷泽供电局开关柜及电缆接头温度在线监测监测点数：24 莱芜钢铁厂开关柜温度在线监测监测点数：450 唐山钢铁厂开关柜温度在线监测监测点数：120 许继集团电力设备在线监测系统监测点数：1800 山东黄岛电厂开关柜及电缆测温监测点数：400