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1、电力电力在线监测技术在线监测技术 分布式光纤拉曼温度测量系统 分布式光纤拉曼温度测量系统 张振存张振存 zzc1208 zzc1208 QQQQ：425036072425036072 1399289835513992898355 西安四方机电有限责任公司西安四方机电有限责任公司 029-86526692/93/95 029-86526692/93/95 1 电力在线监测技术电力在线监测技术 对电力设备进行在线监测和故障诊断，是实现 设备预知性维修的前提，是保证设备安全可靠运 行的关键，也是对传统的离线预防性试验的重大 补充和拓展。 电力在线监测技术，是在电气设备的运行状态 下，连续或随机检测电
2、力电缆的绝缘状况，以及 电力电缆绝缘有问题点的位置，以便于早期发现 问题和鉴定绝缘老化状况，确保供电系统的安全 运行，提高国民经济效益。 2 1 电力设备事故的危害 根据国家电监会发布电力安全监管 报告显示，我国每年电气设备事故以 及人员伤亡相对较多。其中较大事故一 般都是由，电力电缆着火、放炮；变压 器爆炸、开关柜自然等故障所造成。 3 2 电力电缆在线监测的意义 近几年，电力电缆的在线监测技术越来越多地受到人 们的关注，其主要原因有几点： 1、原有的停电预防性试验不能适应社会的发展及要求； 2、电缆在线监测技术越来越成熟，并得到推广应用； 3、在线监测技术将降低电缆维护成本，提高利用率；
3、4、可系统地反馈设备的质量信息，提高产品的可靠性； 5、为电缆的状态维修提供技术支持及理论依据。 但人们真正关注在线监测技术的目的只有一个：对运 行电力电缆的绝缘进行跟踪监测，及早并及时发现故障 隐患，以便采取有效措施，避免造成更大事故和损失。 4 3 电力电缆在线监测的发展概况 在线监测这一设想早在1951年，由美国西屋公司的约翰 逊(John S.Johnson)提出，但它是监测发电机的槽放电。 这可能是最早提出的在线监测思想。60年代，美国最先开 发监测和诊断技术，成立了庞大的故障研究机构。每年1-2 次学术交流。70年代，日本的在线监测技术起步并发展。 同时前苏联的在线监测技术也发展很
4、快。80年代以来，我 国的在线监测技术也得到了迅速发展。但主要是针对容性 设备、局部放电、油中气体分析等。 针对电力电缆90年代前主要采用缆式感温监测电缆温度 ；90年代后出现点式测温和缆式测温技术；新世纪主要采 用分布式光纤来测电缆温度，同时绝缘、介损、局放和故 障等技术也应用到了电力电缆上，并推广应用。 5 4 在线监测系统的技术要求 在线监测系统的技术要求可归纳为： 1、系统的投入和使用不应改变和影响一次电气设 备的正常运行； 2、能自动地连续进行监测、数据处理和存储； 3、具有自检和报警功能； 4、具有较好的抗干扰能力和合理的监测灵敏度； 5、监测结果应有较好的可靠性和重复性，以及合
5、理的准确度； 6、具有在线标定，以及工程描述和物理描述等； 7、具有对电气设备故障的诊断功能； 8、具有数据共享和消防联动功能。 6 5 电力电缆在线监测的方法 电力电缆的温度通常与电缆的载流能力、局部绝缘 受损、导体接触电阻以及电缆的敷设环境等有关。通 过实时检测电缆每一点的温度及变化情况，可对电缆 的负荷量进行控制、可对电缆某一点的绝缘受损或导 体接触不良而导致温度上升的变化情况进行精确定位 、可对电缆周边环境特别是靠近电缆的热力管道及其 它热源对电缆影响的监控等。电缆温度监测的方法是 从缆式感温缆式测温/点式测温分布式光纤测温发 展。目前比较理想的方法是采用分布式光纤温度传感 器系统。它
6、的判断标准是根据电缆本身出厂参数而定 。 7 5 电力电缆在线监测的方法 针对我们平时讲述的电力电缆在线监测 的方法（试验室还有脉动检测法和损耗电 流法等），目前大多数只是试验室里的方 法，真正能应用到我们实际中的也只有几 种：如在线故障、绝缘电阻（直流叠加和 直流分量）、在线温度、介质损耗、局部 放电等。最主要的还是在线温度的测量。 8 6 SCA分布式光纤拉曼温度检测系统 1、系统概述 (GB/T2119-2008线性光纤感温火灾探测器) SCA系统是一种用于实时测量空间温度场的传感系统 ，在系统中光纤既是传输媒体也是传感媒体。利用光纤 的拉曼光谱效应，光纤所处空间各点温度场调制了光纤 中
7、传输的光载波，经解调后实时地显示光纤所在空间的 温度值；利用光时域反射（OTDR）技术，由光纤中的光 传播速度和背向光回波时间，能对所测各温度点定位； 利用Rayleigh散射OTDR技术可以确定光纤受压、应力和 弯曲的情况。由于系统具有防燃、防爆、抗腐蚀、抗电 磁干扰、在有害环境中使用安全。是电力电缆温度在线 测量理想产品。 9 2、系统原理 分布式光纤拉曼温度检测系统获取空间温度分布信 息的原理是利用光在光纤中传输能够产生反向散射， 在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲，它在光纤 中传输的同时不断产生反向散射光波，这些反向散射 光波的状态受到所在光纤散射点的温度影响而有所改 变，将散射回来
8、的光波经波分复用、检测解调后。送 入信号处理系统便可将温度信号实时显示出来，并且 由光纤中光波的传输速度和背向光回波的时间对这些 信息定位。其原理和结构框图如图所示。 6 SCA分布式光纤拉曼温度检测系统 10 3、系统组成 测温主机：分布式光纤拉曼温度检测系 统主机 SCA-4002 SCA-8000 背面 测温光纤：62.5125m (芯线包层 )渐变折射多模光纤，衰减0.6d公里，波 长1300nm。 光纤结构 工作站(工控机)：知名品牌工控机。 6 SCA分布式光纤拉曼温度检测系统 11 4、系统特点 分布性：无需任何探头。光缆既是传输通道也是感温元件 。 先进性：技术、器件、软件具有
9、国际先进水平 。 准确性：温度不稳定度可达l度，距离不稳定度可达2米。 灵活性：可根据需求，灵活、方便地设置各种参数。 扩展性：一台主机多路输出，兼容电力系统的其它系统。 安全性：真正免维护系统，安全、可靠，高枕无忧。 效益性：减少维护工作量，减少事故率，提高可靠性。 6 SCA分布式光纤拉曼温度检测系统 12 5、系统技术指标 距离测量范围：02、4、8、10、12、15、30km 通 道 数：2、4、8、16、32 温度测量范围：-10105（-50150） 温度测量精度：1 分辨率：0.1 距离定位精度：2米 报警输出路数：64路（可扩展） 采 样 速 率：100MHz 测 量 时 间：
10、10秒（2km单路10000次累加） 电 源：220V10%，50Hz5%（加UPS） 6 SCA分布式光纤拉曼温度检测系统 13 6、系统算法 1）、电缆头与体温度的比较 2）、电缆头与体温升变化率的比较 3）、电缆头与体温升最大历史差值的记录和比较 综合上述三种算法来判断电缆的运行情况，它不 但准确，而且还能及早地发现电缆头存在的问题， 克制故障进一步发展和扩散。因此它与传统的措施 相比具有无可比拟的优越性。 6 SCA分布式光纤拉曼温度检测系统 14 7、系统的应用 近年来已开始应用于各种电缆、大/中型变压器、 发电机组的温度分布测量、热保护和故障诊断；大 型仓库、油库、危险品库、大型轮
11、船的货轮、高层 建筑、煤矿、隧道和输油管道的火灾防护及报警系 统；化工原料及油料生产过程中的在线、动态检测 ；把它作为一种典型的机敏结构用于航空、航天飞 行器的在线、动态检测系统和机器人的神经网络系 统。 6 SCA分布式光纤拉曼温度检测系统 15 8、光纤传感器的安装 1）在电缆层的敷设 2）电缆中间连接接头的光纤温度检测 3）开关柜中动静触头温度测量 6 SCA分布式光纤拉曼温度检测系统 16 9、系统软件 1）系统界面 2）系统监测曲线 3）系统参数设置 4）温度-长度-时间曲线 5）某一点的直方图 6）温度日月变化分布图 6 SCA分布式光纤拉曼温度检测系统 17 鉴定结果为： 6 S
12、CA分布式光纤拉曼温度检测系统 鉴定证书 18 6 SCA分布式光纤拉曼温度检测系统 用户报告 19 6 SCA分布式光纤拉曼温度检测系统 查新报告 20 6 SCA分布式光纤拉曼温度检测系统 备案的企标检测报告 21 7 SCA在线监控系统的其它资证 国家级火炬计划证书 科技成果鉴定证书 22 光纤嵌入式电缆结构示意图一 8 光纤嵌入式电缆 23 光纤嵌入式电缆结构示意图二 8 光纤嵌入式电缆 24 9 部分工程案例 河南中孚铝业 25 9 部分工程案例 26 9 部分工程案例 27 - -完完- - 欢迎各位四方的朋友来欢迎各位四方的朋友来 我公司参观指导，谢谢！我公司参观指导，谢谢！ 28 系统原理示意图 29 系统结构框图 30 测温主机 31 测温主机背面 32 测温光纤结构 33 测温光纤 34 工作站 35 电缆层的敷设 电缆 电缆桥架 光纤 光纤电缆 36 电缆中间接头检测 电缆接头电缆测温光纤 37 开关柜中动/静触头温度测量 光纤 38 系统界面 39 系统监测曲线 40 系统参数设置 41 温度-长度-时间曲线 42 某一点的直方图 43 温度日月变化分布图 44
