光纤光栅电缆测温

发表时间: 2020-08-10 10:19:31

作者: 福州英诺




光纤传感器测温技术在电力系统中的应用是近年来研究的热点。对光纤光栅传感器和传统传感器的性能进行比较 , 光纤光栅传感器的电力电缆温度在线监测系统在南京供电公司云南路变电站的应用 , 提出采用光纤光栅传感器替代传统传感器 , 尤其是在一些极端恶劣的环境里 , 利用光纤传感器监测电力电缆温度更为可靠。

目前 , 国内外常用的电力电缆测温技术包括点式温度传感技术、基于热效应的电力电缆在线监测技术、线式温度传感技术和光纤光栅温度传感技术等 。

在监测现场 , 点式温度传感技术根据需要设置多个点式传感器 , 测得空间特定点的温度 , 并通过相应的线缆将温度信号上传至主机进行处理。该技术主要采用温度传感器或者热电偶进行温度测量 , 将温度传感器或热电偶置于线路中易发生故障的位置 , 如电缆终端、中间接头、电缆有局部热源处等 , 监测这些部位的温度。这种方法只能获得线路的局部温度。


基于热效应的电力电缆在线监测技术主要利用红外线技术对电缆表面温度进行测量 , 利用电缆表面温度对线芯温度进行反演计算 , 从而实现对电缆线芯温度进行非接触式的实时温度监测。这种方法能够弥补电缆局部测温的不足 , 但在测温时受物体发射率、环境和气雾等外界因素的影响较大。感温电缆式传感技术在测温现场根据需要敷设1根或多根感温电缆 , 将其沿电缆平行安放 , 从而测得一定区段内的空间温度。当电缆温度超过固定温度值时 , 感温电缆被短路 , 发出报警信号。这种方法的特点是投资小, 不足之处是报警温度固定, 故障信号不全, 且不能测出电缆的实际温度值, 不能实时显示测量值, 无温度趋势记录和分析

光纤光栅测温技术是将串联多个光纤光栅传感器的光纤贯穿于每根高压电缆表面 , 通过外界参量对光栅中心波长进行调制 , 从而获取温度等信息 , 实现测温。在同一环境下 , 电缆的

纵向温度是均匀的 , 可在直线段布置有限传感器; 在线段每个接头和弯曲部位布置监测传感器 , 实现多参量的准分布式测量。该技术传输线路采用的光纤光缆本体不带电 , 抗电磁干扰能力强 , 传输距离远。

光纤光栅传感器与传统传感器性能比较

  


现有的电力系统温度监测设备从工作原理上分主要有传统电类传感器和光信号传感器。传统传感器包括热电偶传感器、热电阻传感器和各种半导体传感器等。


光信号传感器主要有拉曼散射原理和光纤光栅原理2种传感器。


虽然传统电类传感器的技术成熟、反应快 , 但温度测量精度低 , 布线复杂 , 热敏电阻易损坏 , 系统维护工作量大 , 而且整个测温过程都是以电信号的形式工作 , 电信号传感器不具备自检功能 , 需要经常校验以及温度漂移。在电力工业中 , 很多设备处于高压和强磁场之中 , 对电信号产生很大的干扰 , 因此不适合使用传统电类传感器来对其进行温度测量。光纤光栅传感器的传感信号可以长距离传输且不受电磁信号干扰 , 便于对一些电力变压器等高电压、强磁场的设备进行温度测量 , 而且在同一条检测回路上可串联多个光纤光栅传感器 , 构成传感阵列 , 实现多目标温度的快速准确测量。在大多数场合下 , 光纤光栅传感器可以替代传统传感器 , 尤其是在一些极端恶劣的环境里 , 利用光纤传感器监测更为可靠。


光纤光栅传感器与传统传感器的性能比较


光纤光栅传感器:传统传感器检测点连续 , 可以全面检测被测对象的各点情况,

传统传感器:检测点间断 , 只有探头接触的点才能被检测 ,


传感分布特性


光纤光栅传感器:检测范围大检测范围小光纤、探头与信号通道一体 , 不怕干扰、高压 , 系统简单

电子传感器有电路通道 , 对与高压设备的绝缘信号通道技术安全要求特别高 , 检修维护很难


光纤光栅传感器:被测信号输出不带电 , 不受电力设备的电磁干扰弱电信号 ,安全可靠性 不受电磁干扰 , 适合强磁场场合 , 便于对一些高电使用


传统传感器容易受到电磁干扰受到环境限制 , 因其带电 , 故不适用于特殊危险的场合


安装施工特点

光纤传感器施工方便 , 使用寿命长 , 可维护性强


传统传感器安装不方便 , 布线复杂 , 维护困难


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