拉曼测温系统在高压开关柜监测中的应用研究 application investigation of raman-based optical fiber temperature measurement system in high-voltage switchgear monitoring.pdfVIP

=■一一咆愚t程 EL己(，TRICP(JVvERENGINEERlNG 第28卷第3期 电力科学与工程 V01．28．No．3 40 2012年3月 ElectricPowerScieneeand Mar．．2012 En西neering 拉曼测温系统在高压开关柜监测中的应用研究 李 欢，李永倩，王 虎，何青尔 (华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定071003) 摘要：根据电力设备温度监测的特点，分析了电子类传感器在高压开关柜在线监测中存在的问题，阐明 了分布式光纤拉曼测温系统在高压开关柜在线监测中的优势。介绍了分布式光纤拉曼测温系统原理及系 统的组成，设计了基于拉曼分布式温度传感技术的高压开关柜监剥系统以及基于电力通信网的高压开关 柜监测网的组网方案。 关键词：光纤传感器；分布式测量；拉曼散射；温度；高压开关柜 中图分类号：TN212．9文献标识码：A 偶、热敏电阻、半导体温度传感器等温度敏感元 O 引言 件，但这些元件都需要金属导线进行信号传输， 不能保证在开关柜内可靠绝缘，从而无法在线测 在电力系统中，许多电气事故是由于电力设 量柜内高电位接触点的运行温度。红外成像测温 备或线缆连接处过热而发生的…。固定螺丝松动、 是一种常用的非接触式测量方法，但由于开关柜 大气腐蚀及氧化等，会造成连接处接触不良，从 内部结构复杂，元件互相遮挡较多，通过红外谱 而使连接处温度升高，出现局部熔化或产生电火 间接获取温度数据的准确性不能满足要求，且红 花和电弧放电，殃及周围绝缘材料，最终造成电 外热像仪成本较高．不利于推广使用p1。特别是 气设备或线缆的损坏，甚至对人身的安全造成危 由于电气设备附近一般有较强的电磁场，对传感 害。因此，对电力设备和线缆连接处进行温度监 信号的检测及传输都有较大的干扰。因此，普通 测及过热报警是避免重大事故的有效手段，也是 电子类传感器不适合于电气设备的在线温度监测。 电力系统迫切需要解决的问题。高压开关柜是输 基于拉曼散射的分布式光纤测温系统不但可实现 配电系统中的重要设备，承担着开断和关合电力 多点、在线分布式测量，而且由于采用石英光纤 线路、线路故障保护等重要任务，其安全可靠的 作为传感元件，采用光信号获取和传输温度信息， 运行对于确保电力生产安全至关重要。 不易受高压环境下强电磁场干扰，灵敏度高、重 高压开关柜在长期运行的过程中，柜体内断 量轻、数据稳定可靠，具有很高的安全可靠性。 路器的触头、母线排连接处和电缆接头口’等部位， 另外，光纤本身绝缘、不导电，能充分保障操作 因氧化、松动等原因会引起接触不良和局部过热。 人员的人身安全。利用光纤的这种绝缘、稳定且 在大电流情况下，相应部位热功率很大，结果是 传输信号不受电磁场影响的特性，可以把温度传 接头发热严重，加剧接触面氧化，使得接触电阻 感光纤直接安装在开关柜内静触头、母线、接点 增大，并进一步导致温度上升，形成恶性循环， 上，向低电位侧传输温度信号，实现开关柜运行 发展到一定阶段后则会造成严重的事故，破坏供 温度的在线监测。利用拉曼分布式光纤测温系统 电的安全性。 ’ 连续地采集信号，并根据现场情况科学地设定报 传统测量高压开关柜触点温度方法采用热电 警阈值，可做到早期预警，防患于未然。因此， 收稿日期：2011一12一19。 基金项目：苏州市科技发展计划项目(SYG20lOl3)。