开关柜测温

光纤光栅技术及测温原理
Principle of FBG sensing
反射率 FBG光谱图及光学参数 光谱图及光学参数 中心波长λ：以nm、pm为单位， 1nm=1000pm 反射率
中心波长
光纤光栅技术及测温原理
FBG物理参数 物理参数
Principle of FBG sensing
栅区长度：10-15mm 有效折射率：n Λ 光栅周期：Λ 布拉格定律： 布拉格定律表明： n和Λ即可确定FBG初始中心波长
电力行业测温的必要性和意义
在线测温的意义？ 在线测温的意义？ 1、提高设备安全保障，及时、持续、准确反映设备运行状态下的健康程度， 降低设备事故率，符合“无人职守变电站”目标 2、提供运行设备的在线监测，降低人力成本，自动化程度高，减少停电检修 的盲目性，为设备维护提供科学的依据，符合设备“状态检修”目标 3、在电力系统向着500kV及以上超高压、大容量发展中，绝缘、实时、在线 的监测手段具有重要的意义，使得监测无盲区，符合电力发展趋势 4、具有重大的经济效益，在事故酝酿期发现隐患并报警，具有重大的经济效 益和社会效益
dBm nm dB dB
Specifications of Interrogator
光纤光栅信号解调仪规格
参数 环境参数 工作湿度范围 存储湿度范围 RH RH ℃ ℃ 0%~95% 0%~95% 0 - +55 -5 - +55 单位 数值
单位
数值
-
12（并联） 实测温度值、火灾报警、 故障报警
1525 -1565（C-Band） FC/APC ±30 ±1
单位
数值
5%~95% -5 - 70 -40 - 85
mm
460×430×90 (W×D×H) 法兰安装
功率 接口种类
-
通过3C认证
系统辅材
柜内分线盒 规格：1×3、 1×6、 1×9、 1×12 功能：将柜内多个传感器并联 安装位置：放置在开关柜底部
缆沟内分线盒 规格：1×2、 1×3、 1×4 功能：将多面开关柜的信号并联接入一个光通道 安装位置：安装在电缆沟
单位 数值
名称：单端光纤光栅温度传感器 型号：TD-FBGT-A 作用：开关柜触点温度监测
测温精度 测温分辨率 测温范围 机械参数 传感器尺寸 传感器重量 传感器体积 尾纤长度 尾纤类型 光信号传输接口 封装材料 防护等级 安装方式 环境参数 工作湿度范围 存储湿度范围
℃ ℃ ℃
±0.5 0.1 -40 -+200
现场监测层——光纤光栅传感器 光纤光栅传感器 现场监测层 信号传输层——多芯主干光缆 多芯主干光缆 信号传输层
传感器特点： 耐高频、防静电 ： 传感器分类：
1、单端光纤光栅传感器：单端尾 纤，适宜开关柜触点温度监测 2 2、双端光纤光栅传感器：双端尾 纤，适宜电缆接头温度监测
光缆作用：
1、在一芯中传输1-4面开关柜多个携 温度数据的光信号； 2、在多芯内传输不同变电站的携带温 度数据的光信号
电力行业测温的竞争技术
红外测温 非接触式测温 所测温度为开关柜柜体温度，开关柜密封 状态，无法测得内部触点温度 人工巡检形式，人为误差大， 现场操作频繁 多面开关柜若需要监控，则需 要多台设备或者不同时间监控 自动化程度低，数据无法接入 DCS、ECS、SIS、MIS等系统
Competing technology
系统辅材
铠装跳线 规格：20m、30m、可定制 功能：连接柜内分线盒和缆沟内分线盒 连接缆沟内耦合器模块和光缆接续盒
防水光缆接续盒—接续和保护的作用 防水光缆接续盒 接续和保护的作用 功能：主干光缆与铠装跳线的接续保护
系统辅材
主干光缆 规格：4芯、8芯、16芯、24芯 功能：将现场传感器的信号引入监控室
mm g cm3 m -
50×6×6 5 1.8 4/7 单模单芯绝缘耐压耐高温光缆 FC/APC 绝缘耐压和高导热材料 IP65 粘贴或捆绑
-
0%~99% RH 0%~99% RH
站控层仪器说明及规格
Specifications of Interrogator
名称：光纤光栅信号解调仪 俗称：下位机 型号：TD-FBGI-A
在光谱图中直接表现为中心波长的变化 （每1℃变化 10pm）
光纤光栅技术及测温原理
Principle of FBG sensing
a.宽带入射光
b.窄带反射光
c.透射光
光纤光栅技术及测温原理
波分复用技术—实现多个传感器的组网 波分复用技术 实现多个传感器的组网
Principle of FBG sensing
内部结构：
功能： 1、为传感器提供光源； 2、采集传感器光信号进行分析，输出并 显示温度信号 3、系统内通讯： 控制通道扩展模块（RS232） 4、系统外通讯：显示器、PC机、DCS、 ECS、SIS、MIS等终端控制系统
站控层仪器说明及规格
Specifications of Interrogator
单位
数值 参数 环境参数 存储湿度范围 工作温度范围 存储温度范围 电学参数 额定电压 额定电流 V mA mW 12 4 50（23℃平均功率） RS-232、电源接口 RH
℃ ℃
个 dB ms 次
FC/APC FC/APC 4 / 8 / 16 / 24 / 32 <0.7 <30 9/125um单模光纤 >109
光纤光栅传感适用范围
Applications of FBG sensing
培训目录
Ⅰ：基础知识
光纤传感概述 光纤传感分类及应用 光纤光栅技术及测温原理 光纤光栅传感适用范围
Content
Ⅱ：产品知识
光纤光栅测温系统组成 传感器说明及规格 站控层仪器说明及规格
Ⅲ ：方案制定与安装
产品安装与施工
光纤光栅测温系统组成
光纤传感分类及应用
传感技术 传感原理
Application of optical fiber sensing
可测物理量 适应范围
光纤光栅传感技术 光纤光栅传感技术 分布式光纤测温 分布式光纤测应变 井下温度压力监测 光纤陀螺 光纤水听器 光纤Hale Waihona Puke Baidu感器 ……
光纤光栅 拉曼散射 布里渊散射 法布里－珀罗干涉
温度、应变、压力 、位移、加速度等 温度 应变 温度、压力
桥梁、隧道、油罐、 电缆、大型结构等 隧道、电缆、管道等 管道、油井等 油井监测、智能井
光纤光栅技术及测温原理
Principle of FBG sensing
光纤光栅（ 光纤光栅（ Fiber Bragg Grating ） 全称：光纤布拉格光栅 缩写：FBG 光纤种类：单模光纤 刻写区域：光纤的纤芯 外观表现：类似栅栏结构 常用波段：1550nm和1330nm，其中1330nm为实验室波段， 1550nm为光纤光栅传感常见波段，蔚蓝仕科技的 波段即为C波段（1525nm-1565nm） 国际研究起始于20世纪70年代，国内起始于20世纪80年代初
站控层仪器说明及规格
Specifications of Interrogator
通道扩展模块后面板
站控层仪器说明及规格
Specifications of Interrogator
通道扩展模块规格
参数 光学参数 输入端口种类 输出端口种类 输出端口数量 插入损耗 切换速度 光纤类型 切换次数 机械参数 外形尺寸 安装方式 机箱认证
光纤光栅温度在线监测系统
(中高压开关柜)
目录
Ⅰ：基础知识
光纤传感概述 光纤传感分类及应用 光纤光栅技术及测温原理 光纤光栅传感适用范围
Content
Ⅱ：产品知识
光纤光栅测温系统组成 传感器说明及规格 站控层仪器说明及规格 软件系统
Ⅲ ：方案制定与安装
产品安装与施工
光纤传感概述
Overview of optical fiber sensing
n
因此刻写完毕后， 因此刻写完毕后，每个 FBG都对应有一个初始中心波长 都对应有一个初始中心波长
光纤光栅技术及测温原理
FBG测温原理 测温原理
Principle of FBG sensing
布拉格定律表明： n和Λ即可确定FBG初始中心波长，因此刻写完毕后，每个 FBG都对应有一个初始中心波长 温度测量：热光效应导致n变化 热胀冷缩导致Λ变化
光缆终端盒 功能：主干光缆和黄跳线的接续和保护作用
系统辅材
FC/APC室内黄跳线 室内黄跳线 规格：3m、5m、可定制 功能：连接柜内耦合器模块和缆沟内耦合器模块 连接缆沟内耦合器模块和光缆接续盒
软件系统
Software
软 件 功 能
实时数 据采集
定温 报警
温升 报警
历史数 据显示
远程 控制
集成其 它系统
光纤光栅信号解调仪后面板
站控层仪器说明及规格
参数 测量参数 单通道测点数 输出信号 光学参数 FBG波长范围 端口种类 波长精度 波长分辨率 光功率范围 光功率分辨率 光源输出功率 光源输出功率 稳定性 机械参数 外形尺寸 防护等级 安装方式 mm 482×473×89.2 (W×D×H) IP65 机柜式 nm pm pm
-60~-20 ±0.25 10~12
工作温度范围 存储温度范围 电学参数 额定电压 额定电流 功率 通讯接口 存储特性 电源温度特性
A W -
180~264VAC 4 150-300（23℃平均功率） RS-232、PS/2、RJ45、USB 2.0、 VGA 160G硬盘，512M内存， 主板频率P4 1.4G 宽温性，-40℃~+70℃
是现代通信的产物，随着光纤通信技术的发展而逐步发展； 光在光纤传输过程中，外界温度、压力等影响，导致内部传输光信号的强度 中心波长、相位、频率、偏振态等光波量的变化，通过不同的技术对强度、中心 波长、相位、频率、偏振态的检测科形成多种光纤传感技术。 光纤 1、光导纤维的简称 2、光纤由纤芯、包层、外部涂覆层构成 3、光纤的工作波长：短波长0.85um 长波长1.31um和1.55um，其中1.55um 的损耗最小，是通信常用波段 单模光纤 1、纤芯直径8-12um 2、包层外直径125um 3、适宜大容量、长距离的 光纤传感组网
光纤光栅 接触式测温，温度信息真实、准确 所测温度为开关柜内部各触点、 连接点温度 10年，每年365*24在线式监控 分布式监控，一套设备可实现 64面开关柜的同时监控 自动化程度高，数据可直接接入 DCS、ECS、SIS、MIS等系统
FBG 测温技术满足电力行业绝缘、实时、在线监测的要求 测温技术满足电力行业绝缘、实时、 实现“无人职守变电站” 实现“无人职守变电站”目标
站控层仪器——信号解调仪 信号解调仪 站控层仪器
站控层仪器作用：
1、包括两个2U机箱，分别实现光通道扩展和信号解调； 2、为现场光纤光栅传感器提供光源信号； 3、采集现场传感器信号进行数据分析、存储、显示和传输；
光纤光栅测温系统组成
传感器说明及规格
参数 测量数据
Specifications of FBG sensor
培训目录
Ⅰ：基础知识
光纤传感概述 光纤传感分类及应用 技术类别 光纤光栅技术及测温原理
Content
Ⅱ：产品知识
光纤光栅测温系统组成 传感器说明及规格 站控层仪器说明及规格 软件系统
Ⅲ ：方案制定与安装
产品安装与施工
电力行业测温的必要性和意义
为什么要测温？ 为什么要测温？ 1、温度表征设备的运行是否正常 2、高压开关柜是重要的电器设备，内部触点、连接点在运行过程中因氧化、 松动、灰尘等因素造成接触电阻过大而发热，发热部位就成为安全隐患 目前的测温手段是什么？ 目前的测温手段是什么？ 1、目前电力行业主要测温手段是红外测温 当前测温手段的不足之处和难点？ 当前测温手段的不足之处和难点？ 1、红外测温必须与待测物体保持一定的距离，数据易受环境参数影响，真实 性差 2、中高压开关柜目前都为密封状态，运行状态下进行人工巡检成为不可能， 因此，柜内设备的运行状态的信息就成为监测盲区 3、红外测温在开关柜运行状态下无法获得内部设备的温度信息，不能及时发现 故障并预警，造成损失
长期：±0.02 短期：±0.01
站控层仪器说明及规格
名称：通道扩展模块 俗称：光开关 型号：TD-FBG-SWT 通讯：与下位机通过RS232相连 光信号接口：FC/APC
Specifications of Interrogator
功能： 1、通道扩展：至多可扩展至32通道，传感器串联则可实现576只传感器 的同时监测，传感器并联可实现384只传感器的监测 2、通道切换：在不同监测通道之间实现切换，切换速度为30ms 优势： 优势：可以实现低成本的扩展