电缆分布式光纤测温
目前我国电力系统正向着大电网、高可靠性、高自动化水平方向迅猛发展,电网运行自动化、智能化的监控水平已成为我国电力系统发展的关键问题。高压配电开关柜是配电系统中的重要设备,承担着开断和关合电力线路等重要作用,但在长期运行过程中,开关的触点、母线及出线连接等部位因氧化腐蚀或因紧固螺栓松动等原因至使接触电阻增大,在高负荷运行情况下,连接点发热并形成恶性循环,且发热点温度无法监测,最终导致连接部位温度过高甚至烧毁,造成事故停电。
近年来,电力系统已发生多起因设备过热而发生火灾和大面积停电事故。据统计分析,我国每年发生的电力事故,有40%是由高压电气设备过热所致;而在采用高压开关柜和电力电缆的供电系统中,有70%以上的电缆运行故障是因为连接部位接触电阻变大、过负荷等引起接头温度过高所致。因此,对高压开关柜连接点的温度变化进行实时监测及预警是非常必要的。
有效监测电缆在不同负载和不同环境温度下的发热状态,积累历史技术数据; 通过载流量限度分析,可保证在不超过电缆允许运行温度的情况下,最大限度发挥电缆的传输能力,提高经济效益; 及时发现电缆上的局部过热点,采取降温措施,延缓电缆老化速度; 实时故障监测预警,发现电缆运行过程中外界因素导致的破坏; 电缆沟内火情监测与报警; 电缆接头、电缆终端的温度监测与报警。报警类型可分为高温报警及预警、快速升温报警、差温报警等,使系统在真正发生故障前报警。此外,还有光纤断裂报警、光纤损耗报警。在光缆敷设工程中末端光缆断裂,系统在一个扫描周期内产生声光报警,可将信息发送至变电站职守人员及检修人员手机上。软件界面弹出提示窗口,显示光断裂的时间和具体位置,施工人员按照软件显示很容易查找到断点,误差在 2 m 之内,为整条线路的快速维修提供了准确依据。
系统实施
系统由光纤测温系统、温度传感器、多模光缆、光纤传感网络分析仪及计算机终端监测设备组成。系统连接示意图如图 2 所示。温度传感器和多模光缆随高压电缆敷设,测温主机作为数据采集的后台处理保存所有数据,可通过局域网实现数据共享,便于运行人员集中监视电缆运行工况。
从监控电缆逐点采集实时温度,形成实时数据库,通过实时数据显示电缆实时温度,根据现场要求设置报警和预警温度。对被监控电缆按段设置不同分区,每个分区设置不同报警值,对不同部位进行不同标准的监控; 对监控的电缆进行升温速率报警,用户可通过查询得到电缆某时某刻温度、某天电缆某点的温度等历史信息,数据准确; 实时监测温度突变点,及时报警; 该系统可进行数据分析,对电缆的温度预期变化、电缆各分区的温度走势等进行有效预测、分析。
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