解決方案
Solution
1 項目背景
現代工業中，工作溫度的升降反映了設備運行狀態和許多物理特征的變化，工業設備運行異?；蚬收贤ǔ１憩F出溫度的異常變化。因此工業設備運行溫度監測是設備安全監控最為有效、最為經濟的手段，對設備的安全運行具有重大意義。
高壓開關柜的在線實時溫度監控，是開關柜安全的重要保障。
開關柜內部觸頭接觸不良、插接偏心不正等原因導致過熱，以致起弧燒壞設備。高壓電纜接頭、連接器導體部分接觸不良引起異常過熱，加速絕緣老化導致擊穿，這是高壓開關柜的主要故障形式。通過對開關柜內溫度連續監測，實現故障的早期報警，當發生故障時，提供及時報警并指明故障點位置，并提供故障分析的詳盡監測數據?？梢员ＷC開關柜的安全可靠運行。
2 方案概述
目前，國內電力測溫主要應用紅外點測儀和紅外成像儀，而在線方式由于無法解決高壓絕緣問題，所以高壓開關的觸點等空間有限的電氣設備基本上都是處于完全無監控的狀態下運行，而高等級的變電站存在著兩大隱患，一個是電壓等級高，一個是覆蓋面積大，因此，隨著光纖測溫技術的發展，光纖在電力測溫系統也逐漸為人們所認可，尤其是近年來，光纖分布式測溫系統被多家電廠和供電公司使用，其良好的絕緣耐壓性能和穩定的工作特點被電力系統認可，但其不適合定點測溫和測溫周期長的問題也凸現出來。光纖光柵測溫系統不僅保持了原有分布式光纖測溫的優點，而且更大大的提高了測溫定位性，縮小了測溫周期。而且吸取光纖測溫串聯方式的系統穩定性低的教訓，改用星型拓撲結構布置測溫點，從而避免了光纖在開關柜內部的迂回布線，解決了防污閃問題，而且由于光纖光柵溫度傳感器采用全光纖感溫和信號傳輸，不存在電磁干擾和定期維護問題，可以長期免維護可靠運行，完全符合變電站無人值守的需求。
3 系統工作原理
光纖光柵是利用光纖材料的光敏性：即外界入射光子和纖芯相互作用而引起后者折射率的永久性變化，用紫外激光直接寫入法在單模光纖的纖芯內形成的空間相位光柵，其實質是在纖芯內形成一個窄帶的濾光器或反射鏡。其制作方法如圖1所示：
圖1 光纖光柵的制作原理
圖2 光纖光柵的工作原理
光纖Bragg光柵屬于反射型工作器件，當光源發出的連續寬帶光（圖2中Ii）通過傳輸光纖射入時，它與光場發生耦合作用，對該寬帶光有選擇地反射回相應的一個窄帶光（圖2中Ir），并沿原傳輸光纖返回；其余寬帶光（圖2中It）則直接透射過去。
反射回的窄帶光的中心波長值隨著作用于光纖光柵的溫度和應變的改變而線性變化，從而使光纖光柵成為性能優異的溫度、應變測量敏感元件。
透射過去的剩余寬帶光可以繼續傳輸給其他具有不同中心波長的光纖光柵陣列，其中相應中心波長的窄帶光系列將被逐一反射，全部沿原傳輸光纖返回。由此可實現多個光纖光柵傳感器的串接復用。
4 主要功能
火災自動報警
自動對光纖光柵溫度傳感器所在區域進行實時溫度監控，檢測現場溫度的異常波動，在火災發生前及時報警。
監測點定位
液晶顯示屏以電子地圖方式實時顯示各電力設備及相應溫度監測點的編號和當前溫度值以及實際地理位置，方便管理人員操作和維護。
遠程網絡在線狀態查詢
l 各個監測點的溫度和報警信息都保存到大容量儲存器中，系統按照時間將數據分為歷史信息、實時信息;
l 管理操作人員可以動態調整被監測點的實時狀態監測時間間隔滿足實際要求;
l 管理操作人員可在局域網上查看各監測點的歷史溫度變化曲線，為決策和維護提供數據支持;
報警設定
可對開關柜觸頭溫度的過溫報警觸發條件進行設定，以適用不同季節氣溫條件下及不同負荷條件下電力開關柜實際運行溫度的差異。系統出廠缺省報警觸發條件為：
l 溫度超過75℃
l 溫升速率超過8℃／min
溫度統計
可給出設備最高運行溫度值及其發生時間、持續時間及對應監測點的位置編號和地理信息
系統連動
分析儀報警接口輸出開關量可直接接入儀表操作室現有的火災控制器，實現火災報警并在消防值班室顯示，也可通過手機短信發送信息至相關人員手機。
線路自檢及故障定位
具有自檢功能，可對光纖傳輸線路的損耗及斷點位置進行準確定位，方便系統調試、維護及線路檢修。
5 方案特點/優勢
與傳統傳感器相比較，光纖傳感具有許多天然的優勢，主要包括：
1）絕緣耐壓性：在電力系統尤其是高壓和超高壓系統中使用的設備，首先要滿足絕緣耐壓的要求，即不能降低原有設備的電壓等級和安全特性，光纖光柵在線測溫系統在監測現場為全光測量，傳感器引出光纖在30cm爬電距離內可耐受超過95kV工頻電壓，完全滿足高壓開關柜內的絕緣耐壓要求，通過了國家電線電纜質量監督檢驗中心的工頻耐壓檢測。
2）防污閃：在高壓開關柜這樣的有限空間內，如何保證光纖留有足夠的爬電距離是該系統能否保證原有系統安全的一大關鍵。光纖光柵溫度傳感器采用耐污性能優良的硅橡膠外套光纖進行信號傳輸，從而保證了系統的安全性。
3）故障點準確定位：傳統的光纖測溫方式定位精度低，而且為了定位需要將5米光纖盤成一個盤來安裝，不僅安裝復雜，而且測量周期很長，還有很多隱患。而光纖光柵測溫系統由于采用了光纖光柵做測溫敏感元件，所以可以通過光纖光柵溫度傳感器來準確定位，對過熱相或溫升異常相進行報警，不僅可以測溫，同時還可以通過溫度的監測間接判斷小電流接地端，作為小電流接地監測的補充。
4）實時探測報警能力：傳統光纖測溫方式，如測溫點在40點到100點之間，則測溫周期在幾分鐘到半小時之間。采用新型的光纖光柵測溫系統，全部測點測溫周期小于50毫秒，充分的保證報警的及時性，同時由于測溫周期短，可以在報警系統中引入溫升趨勢報警，提高了報警的可靠性和前瞻性，提高電力設備的安全性。
5）系統穩定性：光纖光柵測溫系統的整體結構簡單，只有光纖光柵溫度傳感器和分析儀兩大主要部分組成，因此無中間環節，而測量現場為全光測量，完全不受強電場和強磁場的干擾，保障了系統的穩定運行。
6）高可靠性：光纖光柵測溫系統與傳統測溫方式相比有無誤報、無漏報的特點，這是由于光纖光柵只對溫度敏感，因此無論是其他條件發生何種變化，都不會對光纖光柵測量的準確性發生影響，另外，光纖光柵的加工方式采用物理加工的方式，因此，一旦產品完成后，除非破壞不會產生零點漂移，所以光纖光柵測溫系統不需要向傳統的測溫系統那樣，定期進行零點標定，從而非常方便于維護。
6 我們的服務
（1）方案咨詢，提供方案設計、實施；
（2）接口多樣，提供多種數據接口，提供接口定制；
（3）數據分析，為客戶提供定制化的數據分析報告；
（4）開發平臺，物聯網平臺，平臺開放接口；
