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關(guān)于光纖光柵測溫系統的論文
【摘 要】 相對于傳統的測溫系統，光纖光柵測溫系統具有故障檢測與維護方便、受光源功率波動(dòng)的影響較小，使用壽命長(cháng)、信息共享等優(yōu)點(diǎn)，對光纖光柵測溫系統進(jìn)行深入研究，有助于提高火災探測器性能，從而達到有效預防電力系統火災的目的。
【關(guān)鍵詞】 電力系統 光纖光柵 測溫
對電力系統設備出現的過(guò)熱故障進(jìn)行分類(lèi)，包括外部熱故障和內部熱故障。對于前者而言，通常是指在大電流作用下，壓接不良的裸露接頭出現溫升現象，給設備的安全造成隱患;對于后者而言，主要是指密封在材料內部的電纜等發(fā)生長(cháng)時(shí)間發(fā)熱現象，造成局部溫度上升。對設備內部故障進(jìn)行檢測可以通過(guò)其周?chē)牧系臏厣龣z測來(lái)實(shí)現。光纖光柵傳感器比傳統傳感器的抗電磁干擾能力更強，具有更低的損耗和更高的靈敏度，屬于無(wú)源獨立器件，其應用也逐漸從實(shí)驗室走向實(shí)際生活，將其應用于電力系統中具有其他傳感器無(wú)法比擬的優(yōu)越性。
1 電力系統溫度檢測的現狀分析
在電力系統中的送變電工區集中有大量的電氣設備。當下，很多變電站已經(jīng)實(shí)施了無(wú)人值守的工作狀態(tài)，通過(guò)集控中心對這些變電站進(jìn)行監控，通常情況下，一個(gè)集控中心所管轄的變電站多達十個(gè)。變電站中的設備長(cháng)時(shí)間處于高負荷狀態(tài)，常常會(huì )出現溫度累計上升，最終導致熱故障的現象。在這些發(fā)熱現象中，有一些在萌芽狀態(tài)就能及時(shí)被人們所發(fā)現并得到處理;有些無(wú)法進(jìn)行停電處理;有些采用現有的測溫技術(shù)無(wú)法被檢測出來(lái)。當無(wú)法實(shí)現對溫度的跟蹤時(shí)，常常會(huì )出現設備的熱故障。對出現的設備熱故障以及故障點(diǎn)進(jìn)行總結，主要有：引線(xiàn)接頭的熱故障;隔離刀閘的接觸部位熱故障;高壓套管的接頭熱故障;電流互感器和電容器組上接頭的熱故障;封閉式開(kāi)關(guān)柜內部的內鋁排接頭熱故障等[1]。
2 電力系統溫度監測方法比較
對當前的電力系統溫度監測方法進(jìn)行分析，包括以下幾種。
2.1 電類(lèi)傳感器件實(shí)現電力系統溫度監測
在電力系統中使用的傳統溫度監測方式是采用溫度敏感元件實(shí)現的，如：熱敏電阻等。此時(shí)需要配合使用相應的處理電路對信號進(jìn)行相應的處理。其特點(diǎn)是可靠性低、測量精度差、需要較多的電線(xiàn)等。隨后出現了數字溫度傳感器，提高了監測系統的精度和智能化程度。在水電站，這種方案得到了較好的應用。總體上來(lái)說(shuō)，采用電類(lèi)傳感器進(jìn)行溫度的監測屬于接觸式監測，這就意味著(zhù)使用的傳感器與需要監測的設備有直接的接觸，將溫度信號轉換為電信號，顯示在現場(chǎng)儀表上。電類(lèi)傳感器件實(shí)現電力系統溫度監測的主要優(yōu)點(diǎn)是有成熟的技術(shù)。但最大的不足在于：得到的結果信號是以電信號的形式存在于系統中的，但電力系統營(yíng)造的是一個(gè)高電壓、強磁場(chǎng)的環(huán)境，對電信號會(huì )有較大的干擾作用，容易造成結果信號的失真，使得監測失去效用，穩定性較差。
2.2 紅外線(xiàn)溫度監測系統實(shí)現電力系統溫度監測
在紅外線(xiàn)溫度監測系統中一般包括有：非接觸式紅外線(xiàn)溫度傳感器、數據總線(xiàn)以及計算機。這類(lèi)傳感器能夠監測高壓大電流載體的溫度，能夠穩定運行于強電場(chǎng)的環(huán)境下。相比于傳統式電類(lèi)傳感器，它的工作方式屬于非接觸式測量，其主要不足在于：紅外測溫探頭的安裝較為困難，在無(wú)人值守變電站中無(wú)法實(shí)現實(shí)時(shí)的在線(xiàn)監測。
2.3 光纖式溫度監測系統實(shí)現電力系統溫度監測
該系統的工作原理為：通過(guò)光纖將光纖式溫度傳感器連接到讀數儀表上，并與監控計算機通過(guò)總線(xiàn)連接。光纖式傳感器的體積小，感溫頭易于與被測物體的表面接觸。該類(lèi)傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)為：受潮濕環(huán)境的影響較小，具有較高的電磁干擾能力和良好的絕緣性，不易腐蝕等。不足在于：進(jìn)行多點(diǎn)監測時(shí)，網(wǎng)絡(luò )結構的復雜程度增加，需要增加更多的現場(chǎng)讀數儀表。
3 光纖光柵測溫系統在電力系統中的具體應用
光纖光柵測溫系統在電力系統中的具體應用總結起來(lái)包括以下一些方面。
（1）測量電力電纜表面和電纜密集區域的溫度;在發(fā)電廠(chǎng)和變電站中，光纖光柵測溫系統可用于對電纜夾層和溝道以及電纜隧道的溫度進(jìn)行監測，起到監護電力電纜的作用。此時(shí)，需要將測溫用光纖傳感器貼在電纜的表面，通過(guò)光纖光柵測溫系統實(shí)時(shí)獲取電纜表面溫度的相關(guān)數據，連同電纜中流過(guò)的電流共同繪制出相關(guān)曲線(xiàn)，以此來(lái)推算出電纜中芯線(xiàn)的溫度系數，根據電纜表面溫度和芯線(xiàn)溫度的差值得到電流與電纜表面溫度之間的關(guān)系。這一關(guān)系可以為電力系統的安全運行提供參考依據。
（2）測量汽輪機內部濕蒸汽;對于系統的穩定來(lái)說(shuō)，火電機組的正常運行扮演著(zhù)重要角色。在汽輪機的內部，對其安全經(jīng)濟運行起著(zhù)重要影響的因素之一是濕蒸汽。在大型凝汽式汽輪機的最后幾級以及中大型汽輪機的所有級中，濕蒸汽含量都較重，這會(huì )大大降低汽輪機的工作效率，因此，對其中濕蒸汽含量進(jìn)行實(shí)時(shí)測量具有重要意義。
（3）其他應用;光纖光柵測溫系統在電力系統測溫中的應用除上述介紹的場(chǎng)合以外，還包括：對大中型發(fā)電機以及變壓器的溫度分布進(jìn)行監測;實(shí)現熱動(dòng)保護并及時(shí)診斷出設備故障;對火力發(fā)電廠(chǎng)的加熱系統及蒸汽管道和輸油管道進(jìn)行溫度測量;對地熱電站以及封閉式電氣設備進(jìn)行溫度監測等。作為一種高新技術(shù)，光纖光柵溫度傳感器能夠實(shí)現高壓電纜全線(xiàn)的溫度監測。
4 結語(yǔ)
近年來(lái)，光纖光柵傳感技術(shù)發(fā)展迅速，作為一種新穎的傳感檢測技術(shù)，光纖光柵傳感技術(shù)自出現之日起就得到了廣泛的關(guān)注。在國外，光纖光柵傳感技術(shù)已經(jīng)在航空航天、智能材料與結構以及石油等領(lǐng)域有了實(shí)際應用。在國內，光纖光柵傳感技術(shù)的應用時(shí)間還較短，其發(fā)展也較滯后，在電力系統測溫中的應用還有很多問(wèn)題有待解決。光纖光柵在電力系統測溫中的應用領(lǐng)域主要集中在電力電纜表面溫度的測量、汽輪機內部濕蒸汽測量、高壓開(kāi)關(guān)柜隔離觸頭溫度檢測等，隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信在不久的將來(lái)，光纖光柵測溫系統在電力系統中的應用將會(huì )更加廣泛和深入。
參考文獻：
[1]董新永，趙春柳，寧鼎，劉志國，開(kāi)桂云，董孝義.用光纖光柵的啁啾效應實(shí)現溫度不敏感的彎曲傳感[J].光子學(xué)報，2001（4）.
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