光纖光柵火災監控系統——高壓電力設備的火災監控和火災報警一旦北京飛博泰光電科技有限公司010-68638048better@fbgtech.com抽象電廠(chǎng)或變電站發(fā)生高壓設備火災，將會(huì )造成巨大的損失。摘要：分析了高壓設備故障的原因，介紹了一種通過(guò)監測溫度來(lái)檢測高壓設備故障的方法，闡述了高壓設備故障在線(xiàn)監測系統的功能及應用。該系統的在線(xiàn)溫度監測和火災報警功能對保證電廠(chǎng)安全生產(chǎn)和變電站輸變電安全運行，減少經(jīng)濟損失具有重要作用。

關(guān)鍵詞：高壓設備故障溫度在線(xiàn)監測及火災報警

抽象的巨大損失導致高電壓設備啟動(dòng)了火力發(fā)電廠(chǎng)。本文分析了高壓設備故障的原因，并介紹了通過(guò)在線(xiàn)監測系統的功能和應用來(lái)檢測高壓設備故障的方法，該系統具有良好的功能3360在線(xiàn)監測系統的功能和應用可以消除潛在的火災隱患。這對于安全生產(chǎn)和降低電廠(chǎng)和電力公司的經(jīng)濟損失具有重要影響。

關(guān)鍵字高電壓設備故障在線(xiàn)監控故障

在現代社會(huì )，權力工業(yè)是家經(jīng)濟發(fā)展的基礎，與人民生活密切相關(guān)。電力事故是民經(jīng)濟中的一大災難，不僅影響企業(yè)自身的經(jīng)濟效益，而且給家財產(chǎn)和職工安全造成巨大損失。

高壓設備，包括發(fā)電機、干式變壓器、高壓開(kāi)關(guān)和高壓電纜，是工業(yè)，電力系統中重要的發(fā)電和輸配電設備，在電力系統中起著(zhù)非常重要的作用。隨著(zhù)我城市電網(wǎng)建設的加快，封閉式組合電器將得到廣泛應用。然而，與外產(chǎn)品相比，內封閉式組合電器和氣體斷路器在可靠性和運行性能上存在較大差距。

“十五”期間，電力工業(yè)工作的重點(diǎn)將是“西電東送”和全聯(lián)網(wǎng)工程。其中輸變電工程建設將是亮點(diǎn)。雖然輸變電領(lǐng)域的安全事故普遍小于發(fā)電領(lǐng)域，但對電力企業(yè)和人民的日常生活影響很大。在某種程度上，其破壞性甚至超過(guò)發(fā)電事故。

故障原因分析

長(cháng)期以來(lái)，我電網(wǎng)設備的應用沒(méi)有得到應有的重視。電力設備技術(shù)性能落后、陳舊、可靠性低，導致事故頻發(fā)、設備損壞和人身安全，直接影響人民生活和經(jīng)濟發(fā)展。

2003年，河北某鋼廠(chǎng)中間站高壓開(kāi)關(guān)柜過(guò)熱爆炸，造成該鋼廠(chǎng)50噸煉鐵高爐停爐，近30噸鋼水在爐內凝固，直接經(jīng)濟損失數千萬(wàn)元。

2001年，上海供電局因高壓電纜接頭過(guò)熱引發(fā)火災，大量電纜被燒毀，造成市區大規模停電事故，損失近千萬(wàn)。

高壓設備刀閘等部件連接是否緊密，開(kāi)關(guān)表面是否氧化腐蝕，緊固螺栓是否松動(dòng)等。在運行中找不到，是高壓設備過(guò)熱甚至嚴重事故的誘因。如何通過(guò)在線(xiàn)溫度監測來(lái)避免事故的發(fā)生已成為目前的主要問(wèn)題。

目前常用的溫度監測方法 #p#分頁(yè)標題#e#

熱敏電阻測溫系統：可以顯示溫度值，但由于每個(gè)熱敏電阻需要先立接線(xiàn)，接線(xiàn)復雜，熱敏電阻容易損壞，維護量大；傳感器沒(méi)有自檢功能，需要經(jīng)常檢查，所以很少使用。

紅外探頭測溫系統可以在線(xiàn)監測，但由于穩定性低、環(huán)境影響嚴重，使用頻率不高。

遠攝透射溫度測量

根據上述情況，分布式光纖光柵測溫系統可以在線(xiàn)監測高壓設備的溫度，隨時(shí)了解高壓設備的溫度變化，及時(shí)發(fā)現高壓設備的故障并報警。

預警系統的組成

高壓設備在線(xiàn)溫度監測系統采用先進(jìn)的通信技術(shù)、微處理器技術(shù)、數字溫度傳感技術(shù)和先創(chuàng )的低溫、強電場(chǎng)、潮濕環(huán)境運行技術(shù)設計，避免了高壓設備中強電場(chǎng)的干擾，將數據完整、安全地傳輸到監控終端。

系統針對目前高壓設備中較常見(jiàn)的溫度故障設置溫度監測點(diǎn)，基本分為四個(gè)部分：一、發(fā)電機“定子”軸承的溫度監測；二、高壓干式變壓器繞組溫度監測；三是高壓開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)觸頭和斷路器的溫度監測；第四，電纜溝內高壓電纜接頭的溫度監測。并針對這四個(gè)部分設置了相應的溫度監測方法。

該系統具有良好的計算機界面，可以顯示高壓設備的仿真圖、傳感器監測的實(shí)際位置、所有高壓設備的型號、位置、開(kāi)關(guān)等參數。當高壓設備運行異常時(shí)，顯示屏和事故聲音同時(shí)發(fā)出報警信號，可以通過(guò)計算機的高壓設備模擬圖直接查看，并可以快速查看

速準確地判斷出發(fā)生故障的實(shí)際位置，很大程度上提高了開(kāi)關(guān)柜運行的可靠性及技術(shù)管理水平。

系統體系結構

光纖光柵電力電纜測溫系統采用全數字化網(wǎng)絡(luò )結構，提高了整個(gè)系統的抗干擾能力。系統為星型網(wǎng)狀拓撲結構，通過(guò)光纖分析儀將MIS系統與分布于電纜溝、開(kāi)關(guān)柜、干式變壓器以及發(fā)電機內的傳感器連接起來(lái)。每個(gè)通道可掛接30個(gè)智能溫度傳感器，易于安裝維護與系統拓展。光纖材質(zhì)傳輸與光纖傳感器監測，現場(chǎng)完全無(wú)電保證系統能在惡劣環(huán)境下可靠運行。下圖為報警系統簡(jiǎn)化結構圖：

圖一、光纖光柵高壓開(kāi)關(guān)溫度監測系統結構圖

該子系統的溫度測點(diǎn)分布在高壓開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)及刀閘處，可以在高壓開(kāi)關(guān)的運行過(guò)程中實(shí)時(shí)的采集高壓開(kāi)關(guān)的工作溫度，對于高壓開(kāi)關(guān)的異常溫升會(huì )直接發(fā)送到控制室，從而有效的保障了輸配電的安全可靠，解決了以往高壓開(kāi)關(guān)無(wú)法在運行過(guò)程中監測的難題。

圖二、光纖光柵高壓電纜接頭溫度監測系統結構圖 該子系統的溫度測點(diǎn)分布在高壓電纜的接頭處，因為高壓設備的發(fā)熱基本上都是由接觸點(diǎn)發(fā)熱開(kāi)始的，因此只需對高壓電纜的接頭進(jìn)行監測即可實(shí)現對電纜的溫度監測功能，防止電纜過(guò)熱燃燒。#p#分頁(yè)標題#e#

圖三、光纖光柵發(fā)電機定子測溫系統結構圖

該子系統的溫度測點(diǎn)分布在發(fā)電機的定子上，目前發(fā)電機的定子是不進(jìn)行溫度監測的，而發(fā)電機的定子一旦過(guò)熱或與轉子發(fā)生局部接觸，則會(huì )導致定子溫度異常溫升，從而燒毀發(fā)電機，一臺發(fā)電機的成本都在幾百萬(wàn)到上千萬(wàn)元，而使一臺發(fā)電機從靜止到運轉起來(lái)的燃料費用也在數百萬(wàn)元至多，因此對發(fā)電機定子的溫度監測是迫在眉睫的。

該系統采用全光測量，解決了以往電測量無(wú)法解決的難題，為發(fā)電廠(chǎng)的安全生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)支持。

圖四、光纖光柵干式變壓器溫度監測系統結構圖

該子系統的溫度測點(diǎn)分布在干式變壓器的繞組內，以往的干式變壓器只能依靠油溫或者預先埋設的3點(diǎn)溫度測點(diǎn)估算干式變壓器的工作狀態(tài)，采用該系統可以根據客戶(hù)的需求，將傳感器預先埋設在干式變壓器繞組內部，這樣就可以對干式變壓器的繞組溫度進(jìn)行分布式的測量，從而防止干式變壓器的意外燒毀。

傳感器與傳輸系統

該系統應用先進(jìn)的準分布式光纖光柵傳感技術(shù)，通過(guò)光纖光柵傳感器，將被測的溫度量值轉變成便于記錄及再處理的光信號。由于從傳感器輸出的信號為光信號，所以可以直接通過(guò)光纜進(jìn)行遠距離傳輸。光纖光柵良好的耐環(huán)境性能也為長(cháng)時(shí)期的安全監控提供了可靠的保障。

探測器主要性能指標

測溫范圍：-40～200℃

較大耐溫能力：220℃

溫度分辨率：0.1℃

精度：±0.5℃

響應時(shí)間： 10S

光纜傳輸距離： 40km

溫度傳感器可經(jīng)受ESD1000KV高壓，全天候工作。

使用壽命：150000小時(shí)（大于15年）

數據采集系統

該系統的功能：光纖光柵傳感器所產(chǎn)生的光信號經(jīng)光纜的遠程傳輸，然后通過(guò)放置在監控室的光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò )分析儀直接進(jìn)行數字量識別并轉換為物理量，記錄的數據可以在計算機終端顯示、記錄、保存或直接進(jìn)入監測數據庫。

信號處理器（光纖光柵網(wǎng)絡(luò )分析儀）的主要技術(shù)指標

通道數：16

單通道較大布設探測器數量：30

工作電源：220VAC

環(huán)境溫度：0℃～40℃

測試輪循時(shí)間： 2S

監測數據管理軟件系統

該系統的目的是根據各監測項目的特點(diǎn)，使各種不同類(lèi)型的數據通過(guò)恰當的組織被有效地儲存起來(lái)。在保證必要信息儲存的前提下，盡量減少數據冗余度。該管理系統能方便地從數據量系統中獲取數據，同時(shí)數據可以被不同用戶(hù)方便地調用。

監測軟件系統的功能

·立體流程畫(huà)面的顯示功能

·簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)功能

·歷史趨勢顯示功能

·報警功能

·聲光報警

·打印功能

操作監視站

監測站功能用來(lái)實(shí)現操作和監視。完成顯示、報警、打印、歷史數據記錄和再現及報表等功能。我們采用的系統軟件可在一個(gè)CRT上開(kāi)多個(gè)顯示窗口，各窗口中同時(shí)顯示不同的實(shí)時(shí)更新的內容。所有的顯示和人機對話(huà)都是漢化的。運行人員通過(guò)CRT、和操作鍵盤(pán)可調出這些窗口來(lái)監示系統運行。#p#分頁(yè)標題#e#

圖五、監測站系統結構圖

1、本系統由傳感器與傳輸系統，數據采集系統，監控管理軟件系統構成。

2、傳感器與傳輸系統由光纖傳感器和光纖通訊網(wǎng)絡(luò )構成。

3、數據采集系統由兩臺光纖傳感網(wǎng)絡(luò )分析儀，交換路由器及主工控機、聲光報警器、打印機等構成。

4、聲光報警器與工控機通過(guò)RS232口進(jìn)行通訊。

5、打印機與工控機通過(guò)并口連接。

應用實(shí)例

山東省某電廠(chǎng)于2004年初安裝了這套設備，在前4個(gè)月的監測工作中，溫度曲線(xiàn)呈現正常狀態(tài)。2004年6月28日，升壓開(kāi)關(guān)柜5號柜4號溫度點(diǎn)溫升趨勢異常，經(jīng)緊急倒電停機維護，發(fā)現是由于緊固螺栓松動(dòng)引致的高壓設備溫升異常，經(jīng)處理后，溫度曲線(xiàn)恢復正常。

結論

本系統經(jīng)受住了嚴寒、酷暑、潮濕環(huán)境的考驗，實(shí)踐證明其具備長(cháng)期穩定的性能，能準確監測高壓設備的溫度情況，減少了電廠(chǎng)及變電站中因高壓設備故障造成的損失。同時(shí)系統可與廠(chǎng)內的管理網(wǎng)絡(luò )相連，實(shí)現信息的共享，提高了電廠(chǎng)及變電站的安全性和經(jīng)濟性。

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