红外线温度监测系统在电力测温中的应用研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 红外线温度监测系统在电力测温中 的应用研究 摘要：电力系统发生的火灾，大 部分是温度过高造成的。当前的火灾探 测器只能实现已发火灾的探测，如果有 一种装置能够对电气设备的温度变化进 行实时跟踪，并给出必要的报警信号， 将能实现电力系统火灾的有效预防，光 纤光栅传感器的出现为这一设想的实现 提供了依据。相对于传统的测温系统， 光纤光栅测温系统具有故障检测与维护 方便、受光源功率波动的影响较小，使 用寿命长、信息共享等优点，其应用领 域主要集中在电力电缆表面温度的测量、 汽轮机内部湿蒸汽测量、高压开关柜隔 离触头温度检测等。对光纤光栅测温系 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 统进行深入研究，有助于提高火灾探测 器性能，从而达到有效预防电力系统火 灾的目的。 中国论文网 /8/view-12737987.htm 关键词：电力系统 光纤光栅 传 感技术 温度传感器 中图分类号：TP274 文献标识码： A 文章编号： 1007-9416（2014）01- 0098-01 对电力系统设备出现的过热故障 进行分类，包括外部热故障和内部热故 障。对于前者而言，通常是指在大电流 作用下，压接不良的裸露接头出现温升 现象，给设备的安全造成隐患；对于后 者而言，主要是指密封在材料内部的电 缆等发生长时间发热现象，造成局部温 度上升。对设备内部故障进行检测可以 通过其周围材料的温升检测来实现。光 纤光栅传感器比传统传感器的抗电磁干 扰能力更强，具有更低的损耗和更高的 灵敏度，属于无源独立器件，其应用也 逐渐从实验室走向实际生活，将其应用 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 于电力系统中具有其他传感器无法比拟 的优越性。 1 电力系统温度检测的现状分析 在电力系统中的送变电工区集中 有大量的电气设备。当下，很多变电站 已经实施了无人值守的工作状态，通过 集控中心对这些变电站进行监控，通常 情况下，一个集控中心所管辖的变电站 多达十个。变电站中的设备长时间处于 高负荷状态，常常会出现温度累计上升， 最终导致热故障的现象。在这些发热现 象中，有一些在萌芽状态就能及时被人 们所发现并得到处理；有些无法进行停 电处理；有些采用现有的测温技术无法 被检测出来。当无法实现对温度的跟踪 时，常常会出现设备的热故障。对出现 的设备热故障以及故障点进行总结，主 要有：引线接头的热故障；隔离刀闸的 接触部位热故障；高压套管的接头热故 障；电流互感器和电容器组上接头的热 故障；封闭式开关柜内部的内铝排接头 热故障等。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 2 电力系统温度监测方法比较 对当前的电力系统温度监测方法 进行分析，包括以下几种。 2.1 电类传感器件实现电力系统 温度监测 在电力系统中使用的传统温度监 测方式是采用温度敏感元件实现的，如： 热敏电阻等。此时需要配合使用相应的 处理电路对信号进行相应的处理。其特 点是可靠性低、测量精度差、需要较多 的电线等。随后出现了数字温度传感器， 提高了监测系统的精度和智能化程度。 在水电站，这种方案得到了较好的应用。 总体来说，采用电类传感器进行温度的 监测属于接触式监测，这就意味着使用 的传感器与需要监测的设备有直接的接 触，将温度信号转换为电信号，显示在 现场仪表上。电类传感器件实现电力系 统温度监测的主要优点是有成熟的技术。 但最大的不足在于：得到的结果信号是 以电信号的形式存在于系统中的，但电 力系统营造的是一个高电压、强磁场的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 环境，对电信号会有较大的干扰作用， 容易造成结果信号的失真，使得监测失 去效用，稳定性较差。 2.2 红外线温度监测系统实现电 力系统温度监测 在红外线温度监测系统中一般包 括有：非接触式红外线温度传感器、数 据总线以及计算机。这类传感器能够监 测高压大电流载体的温度，能够稳定运 行于强电场的环境下。相比于传统式电 类传感器，它的工作方式属于非接触式 测量，其主要不足在于：红外测温探头 的安装较为困难，在无人值守变电站中 无法实现实时的在线监测。 2.3 光纤式温度监测系统实现电 力系统温度监测 该系统的工作原理为：通过光纤 将光纤式温度传感器连接到读数仪表上， 并与监控计算机通过总线连接。光纤式 传感器的体积小，感温头易于与被测物 体的表面接触。该类传感器的主要优点 为：受潮湿环境的影响较小，具有较高 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 的电磁干扰能力和良好的绝缘性，不易 腐蚀等。不足在于：进行多点监测时， 网络结构的复杂程度增加，需要增加更 多的现场读数仪表。 3 光纤光栅测温系统在电力系统 中的具体应用 光纤光栅测温系统在电力系统中 的具体应用总结起来包括以下方面。 3.1 测量电力电缆表面和电缆密 集区域的温度 在发电厂和变电站中，光纤光栅 测温系统可用于对电缆夹层和沟道以及 电缆隧道的温度进行监测，起到监护电 力电缆的作用。此时，需要将测温用光 纤传感器贴在电缆的表面，通过光纤光 栅测温系统实时获取电缆表面温度的相 关数据，连同电缆中流过的电流共同绘 制出相关曲线，以此来推算出电缆中芯 线的温度系数，根据电缆表面温度和芯 线温度的差值得到电流与电缆表面温度 之间的关系。这一关系可以为电力系统 的安全运行提供参考依据。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 3.2 测量汽轮机内部湿蒸汽 对于系统的稳定来说，火电机组 的正常运行扮演着重要角色。在汽轮机 的内部，对其安全经济运行起着重要影 响的因素之一是湿蒸汽。在大型凝汽式 汽轮机的最后几级以及中大型汽轮机的 所有级中，湿蒸汽含量都较重，这会大 大降低汽轮机的工作效率，因此，对其 中湿蒸汽含量进行实时测量具有重要意 义。 4 结语 近年来，光纤光栅传感技术发展 迅速，作为一种新颖的传感检测技术， 光纤光栅传感技术自出现之日起就得到 了广泛的关注。在国外，光纤光栅传感 技术已经在航空航天、智能材料与结构 以及石油等领域有了实际应用。在国内， 光纤光栅传感技术的应用时间还较短， 其发展也较滞后，在电力系统测温中的 应用还有很多问题有待解决。光纤光栅