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關(guān)于光纖光柵測(cè)溫系統(tǒng)的論文
【摘 要】 相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)溫系統(tǒng)，光纖光柵測(cè)溫系統(tǒng)具有故障檢測(cè)與維護(hù)方便、受光源功率波動(dòng)的影響較小，使用壽命長(zhǎng)、信息共享等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)光纖光柵測(cè)溫系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，有助于提高火災(zāi)探測(cè)器性能，從而達(dá)到有效預(yù)防電力系統(tǒng)火災(zāi)的目的。
【關(guān)鍵詞】 電力系統(tǒng) 光纖光柵 測(cè)溫
對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)的過(guò)熱故障進(jìn)行分類，包括外部熱故障和內(nèi)部熱故障。對(duì)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(xiàn)溫升現(xiàn)象，給設(shè)備的安全造成隱患;對(duì)于后者而言，主要是指密封在材料內(nèi)部的電纜等發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間發(fā)熱現(xiàn)象，造成局部溫度上升。對(duì)設(shè)備內(nèi)部故障進(jìn)行檢測(cè)可以通過(guò)其周圍材料的溫升檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)。光纖光柵傳感器比傳統(tǒng)傳感器的抗電磁干擾能力更強(qiáng)，具有更低的損耗和更高的靈敏度，屬于無(wú)源獨(dú)立器件，其應(yīng)用也逐漸從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H生活，將其應(yīng)用于電力系統(tǒng)中具有其他傳感器無(wú)法比擬的優(yōu)越性。
1 電力系統(tǒng)溫度檢測(cè)的現(xiàn)狀分析
在電力系統(tǒng)中的送變電工區(qū)集中有大量的電氣設(shè)備。當(dāng)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(duì)這些變電站進(jìn)行監(jiān)控，通常情況下，一個(gè)集控中心所管轄的變電站多達(dá)十個(gè)。變電站中的設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間處于高負(fù)荷狀態(tài)，常常會(huì)出現(xiàn)溫度累計(jì)上升，最終導(dǎo)致熱故障的現(xiàn)象。在這些發(fā)熱現(xiàn)象中，有一些在萌芽狀態(tài)就能及時(shí)被人們所發(fā)現(xiàn)并得到處理;有些無(wú)法進(jìn)行停電處理;有些采用現(xiàn)有的測(cè)溫技術(shù)無(wú)法被檢測(cè)出來(lái)。當(dāng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的跟蹤時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)設(shè)備的熱故障。對(duì)出現(xiàn)的設(shè)備熱故障以及故障點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，主要有：引線接頭的熱故障;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;封閉式開關(guān)柜內(nèi)部的內(nèi)鋁排接頭熱故障等[1]。
2 電力系統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)方法比較
對(duì)當(dāng)前的電力系統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行分析，包括以下幾種。
2.1 電類傳感器件實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)
在電力系統(tǒng)中使用的傳統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)方式是采用溫度敏感元件實(shí)現(xiàn)的，如：熱敏電阻等。此時(shí)需要配合使用相應(yīng)的處理電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理。其特點(diǎn)是可靠性低、測(cè)量精度差、需要較多的電線等。隨后出現(xiàn)了數(shù)字溫度傳感器，提高了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的精度和智能化程度。在水電站，這種方案得到了較好的應(yīng)用。總體上來(lái)說(shuō)，采用電類傳感器進(jìn)行溫度的監(jiān)測(cè)屬于接觸式監(jiān)測(cè)，這就意味著使用的傳感器與需要監(jiān)測(cè)的設(shè)備有直接的接觸，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，顯示在現(xiàn)場(chǎng)儀表上。電類傳感器件實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)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(jié)果信號(hào)是以電信號(hào)的形式存在于系統(tǒng)中的，但電力系統(tǒng)營(yíng)造的是一個(gè)高電壓、強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)境，對(duì)電信號(hào)會(huì)有較大的干擾作用，容易造成結(jié)果信號(hào)的失真，使得監(jiān)測(cè)失去效用，穩(wěn)定性較差。
2.2 紅外線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)
在紅外線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中一般包括有：非接觸式紅外線溫度傳感器、數(shù)據(jù)總線以及計(jì)算機(jī)。這類傳感器能夠監(jiān)測(cè)高壓大電流載體的溫度，能夠穩(wěn)定運(yùn)行于強(qiáng)電場(chǎng)的環(huán)境下。相比于傳統(tǒng)式電類傳感器，它的工作方式屬于非接觸式測(cè)量，其主要不足在于：紅外測(cè)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(xiàn)實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測(cè)。
2.3 光纖式溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)
該系統(tǒng)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(shù)儀表上，并與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過(guò)總線連接。光纖式傳感器的體積小，感溫頭易于與被測(cè)物體的表面接觸。該類傳感器的主要優(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(jiān)測(cè)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度增加，需要增加更多的現(xiàn)場(chǎng)讀數(shù)儀表。
3 光纖光柵測(cè)溫系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用
光纖光柵測(cè)溫系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用總結(jié)起來(lái)包括以下一些方面。
（1）測(cè)量電力電纜表面和電纜密集區(qū)域的溫度;在發(fā)電廠和變電站中，光纖光柵測(cè)溫系統(tǒng)可用于對(duì)電纜夾層和溝道以及電纜隧道的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，起到監(jiān)護(hù)電力電纜的作用。此時(shí)，需要將測(cè)溫用光纖傳感器貼在電纜的表面，通過(guò)光纖光柵測(cè)溫系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取電纜表面溫度的相關(guān)數(shù)據(jù)，連同電纜中流過(guò)的電流共同繪制出相關(guān)曲線，以此來(lái)推算出電纜中芯線的溫度系數(shù)，根據(jù)電纜表面溫度和芯線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(tǒng)的安全運(yùn)行提供參考依據(jù)。
（2）測(cè)量汽輪機(jī)內(nèi)部濕蒸汽;對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定來(lái)說(shuō)，火電機(jī)組的正常運(yùn)行扮演著重要角色。在汽輪機(jī)的內(nèi)部，對(duì)其安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著重要影響的因素之一是濕蒸汽。在大型凝汽式汽輪機(jī)的最后幾級(jí)以及中大型汽輪機(jī)的所有級(jí)中，濕蒸汽含量都較重，這會(huì)大大降低汽輪機(jī)的工作效率，因此，對(duì)其中濕蒸汽含量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量具有重要意義。
（3）其他應(yīng)用;光纖光柵測(cè)溫系統(tǒng)在電力系統(tǒng)測(cè)溫中的應(yīng)用除上述介紹的場(chǎng)合以外，還包括：對(duì)大中型發(fā)電機(jī)以及變壓器的溫度分布進(jìn)行監(jiān)測(cè);實(shí)現(xiàn)熱動(dòng)保護(hù)并及時(shí)診斷出設(shè)備故障;對(duì)火力發(fā)電廠的加熱系統(tǒng)及蒸汽管道和輸油管道進(jìn)行溫度測(cè)量;對(duì)地?zé)犭娬疽约胺忾]式電氣設(shè)備進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)等。作為一種高新技術(shù)，光纖光柵溫度傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)高壓電纜全線的溫度監(jiān)測(cè)。
4 結(jié)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(cè)技術(shù)，光纖光柵傳感技術(shù)自出現(xiàn)之日起就得到了廣泛的關(guān)注。在國(guó)外，光纖光柵傳感技術(shù)已經(jīng)在航空航天、智能材料與結(jié)構(gòu)以及石油等領(lǐng)域有了實(shí)際應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)，光纖光柵傳感技術(shù)的應(yīng)用時(shí)間還較短，其發(fā)展也較滯后，在電力系統(tǒng)測(cè)溫中的應(yīng)用還有很多問(wèn)題有待解決。光纖光柵在電力系統(tǒng)測(cè)溫中的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在電力電纜表面溫度的測(cè)量、汽輪機(jī)內(nèi)部濕蒸汽測(cè)量、高壓開關(guān)柜隔離觸頭溫度檢測(cè)等，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信在不久的將來(lái)，光纖光柵測(cè)溫系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛和深入。
參考文獻(xiàn)：
[1]董新永，趙春柳，寧鼎，劉志國(guó)，開桂云，董孝義.用光纖光柵的啁啾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)溫度不敏感的彎曲傳感[J].光子學(xué)報(bào)，2001（4）.
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