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1、光纤光栅测温系统技术方案一、总要求3二、电厂火灾监控的特点与现状 3三、光纤光栅测温系统原理与架构41 光纤光栅传感原理 42. GDS-TT光纤光栅测温系统的组成部分5(1) 光纤光栅温度传感器5(2) 光纤光栅解调仪表 6(3) 软件平台7(4) 光纤测温系统配套外设 12四、系统测试认证141传感器耐压测试认证142 解调仪表认证14五、方案及施工151、配置原则152、单个区域系统配置清单 153、安装方案16(1) 传感器安装16(2) 传感器安装位置 17(3) 传感器固定18(4) 传感器绕纤194、施工流程21六、服务及培训内容22一、总体要求设计光纤测温报警系统的H的和原则(
2、1) . H的：为了及早发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全, 保卫社会主义现代化建设，因此重要大型建筑及高层建筑必须考虑设计安装火灾自动报 警系统。(2) .原则：安全可靠，使用方使，技术先进，经济合理。二、电力火灾监控的特点与现状电力开关柜是输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，在 电力系统中获得了日益广泛的应用。随着国家“十一五”计划的实施及国民经济的发 展，社会对供电可靠性提出了更高的要求。国务院于2006年2川发布的国家中长期科 学和技术发展规划纲要中，超大规模输配电和电网安全保障被列为能源这一重点领域 中的优先主题。电力设备安全可靠性是超大规
3、模输配电和电网安全保障的重要环节，开 关柜作为一种广泛运用的电力设备，其安全可靠性也因而受到了更多的关注。据不完全 统计，国内不少发电公司、电力公司均出现过不同程度的高压开关柜故障，并造成了一 定的经济损失。这些故障，有一部分來自开关柜本身的质量问题，更重要的原因在于H 前缺乏针对开关柜的有效监测手段。H前对开关柜的监测大都基于人工巡检，用手持式红外测温仪获得开关柜内的温度 数据。由于开关柜的结构相对复杂，元件遮挡的影响使得红外测温仪往往尢法获得准确 的温度数据，且巡检时间间隔较长。电力系统中对电力设备的检修止在由故障检修、预 防性检修向状态检修过渡，作为输配电系统中广泛运用的高压开关柜，对其
4、实施状态检 修是非常必要的。因此，基于光纤光栅传感技术开发的新型实时在线温度监测系统，以 其高精度、高可靠性、抗强电磁干扰等特性，非常适合开关柜的故障诊断系统功能要求。 H前电力设备中常用的温度监测设备与光纤光栅温度在线监测技术对比如下表：感温电缆火焰探测红外测温感烟探测无线测温光纤测温测量范围分布式点式点式点式点式分布式/点式测温性能不可测温不可测温实吋测温不可测温实吋测温实吋测温超温可恢复性不可恢复可恢复可恢复可恢复可恢复可恢复报警模式只有超温只有火灾多种只有火灾多种多种环境影响无天气、粉尘天气、粉尘天气、粉尘无无从丄表可以看出，火焰和感烟探测技术都只能在火灾灾情发生后报警，红外技术虽然可
5、 以测温，但这些技术均易受环境影响，并且无法组网监控。无线测温技术瓶颈主要是在 取电技术，H前无线测温装置依靠电池供电，系统无法做到实时和长期在线监测。基于 光纤光栅技术的温度传感器是利用光纤光栅布拉格波长位置对温度每攵感的原理來实现 的。相比于传统电学类温度传感器，其具有以下优点： 抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、安全性好对电绝缘，适合高电压场所；灵敏度高，优于常规的传感器； 重量轻、体积小、可挠曲；测量对象广泛，对被测介质影响小； 可以进行分布式传感，便于复用和组成传感网络。三、光纤光栅测温系统原理与架构1. 光纤光栅传感原理光纤光栅是利用光纤材料自然的光敏特性沿纤芯轴向形成的一利浙射率周期性
6、分布的结构，光纤光栅示意图如下所示：这种特殊的结构周期性分布能改变某一特定波长的光的传输路径，使光的传播方向发生 改变，相当于在光纤中形成一定带宽的滤波器或反射镜。其中反射光的波长由纤芯折射 率和光栅周期决定：A = 2n A上式中X为反射波长，n是纤芯折射率，A是光栅周期。若纤芯折射率或光栅周期在外界环境作用下发生改变，就会导致光纤光栅的反射波长变化：AA = 2 A /? + 2/? AA 外界对光纤光栅反射波长的影响主要通过温度（热膨胀效应、热光效应和弹光效应）和 应变（弹性形变、弹光效应以及波导效应）作用来实现。理论及实验证实，光纤光栅的 温度灵敏度约为10 pm/C。实时监测光纤光栅
7、反射波长的位置并结合波长变化与待测物 理量的对应关系就可以还原物理信息，这即为光纤光栅传感的理论依据。由于每个光纤光栅都只会拥有一个特定波长，可以将不同波长的光纤光栅以阵列的形式 进行组网，实现多点、多参量同时监测。这种准分布式的测量形式是光纤光栅传感技术 的一大特点。若同时结合时分和空分复用技术，则能形成更为广阔的监测体系。2. GDS-II光纤光栅测温系统的组成部分GDS-TT电力设施测温装置是专为电力系统逐点测温开发的产站，整套系统分为三部分: GWC-2101型温度传感器 BGD-5002型光纤光栅解调器专用光纤光栅测温监控软件（1）光纤光栅温度传感器GWC-2101型陶瓷封装温度传感
8、器专为高电压测试环境开发，根据电力测温的特点（高温、绝缘），采用陶瓷材料作为外封装基体，传感器外观如图:其技术指标如下:应用特性测量范围-40 - 150 C （可定制）温度灵敬度 10 pm/ C温度分辨率0. 1 pm/ C温度响应吋间 80%3 dB带宽 0. 3 nm（2）光纤光栅解调仪表武汉理工光科股份有限公司的BGD-5002型光纤光栅解调器是整套系统的核心。解调器的 波长解调原理是采用宽带光谱光源输出光，经光分路器到达光纤光栅传感器阵列；反射 光再经分路器送至波长可调谐滤波器。只有当反射光波长与可调谐滤波器的波长和同吋, 才能通过滤波器被探测器接收。根据“可调谐滤波器波长探测器功
9、率”的对应关系 计算出传感光栅的波长位置。III光分路器仪表外观如下图:llllllUIIII111111IIIII111111llllhillllhllllll-11111tllllltllllh/lllllt-光纤光栅传感器阵列其技术指标如下:可测量通道数BGD-5002备注单通道最大传感器数波长范围波长分辨率波长精度322020400 Hzmax200Hz以上只有4通道采样速率光纤接口输入/输出备注FC/APC网络10/100 Base TX(RJ45)网络协议UDPRS232维护使用，也可定制新功能串口环境参数0 40C备注-30 70C存储温度供电参数备注WAS-ETMS电力电气设备
10、光纤传感温度监测系统软件平台是针对开关柜测温系统推出的专业应用软件，借助软件可以实现多种功能，包括登录及用户管理、用户权限管理、 区域站点机房配置管理、监测设备配置管理、传感仪表配置管理、传感器配置管理、设 备监测趋势曲线、历史曲线、报警设置、报警信息、统计报表、基础管理、系统管理。a）用户权限管理下表为用户分级和权限对应表权限角色用户管理参数设置报表/图表为天数据监测曲线、超级管理全部用户系统核心参数、运行参数、历史曲线数据图表、管理权限地图编辑、温度标定报警统计报表/图报警设置、报警处理、表、设备故障统计报表、通讯故障统计报表半天数据监测曲线、同级及下级用运行参数、历史曲线数据图表、管理员
11、地图编辑、温度标定报警统计报表/图表、管理权限报警设置、报警处理、设备故障统计报表、一般操作通讯故障统计报表半天数据监测曲线、历史曲线数据图表、报警统计报表/图 报警处理、监测系统报表查看表、设备故障统计报表、通讯故障统计报表b）区域站点管理玮ymn认日vO皆和仞存； O 10畐血至蝕才卄STar 话W.x?：?.5%耳毕几兰齐答矶何u区域站点配置区域站点图形显示系统以直观的图形界面展示监测区域站点（机房），以属性表格的方式显示相关站点详细 信息。可方便地通过点选区域站点树节点，切换对应区域图形，直观地查看下属监测设 备。C）监视界面实时数据显示监测温度变化趋势图表d）报警设置WUTOS理工先
12、科Q J1类型光柵温度传感器名称01号光柵传感器描述A相母綫测量点日对象展性定标温度 定标波世二 温变因子 传感器序号 预雪阀值 报警阀值 变动斜率阀值101547730915010015.5喪警园值预警阀值报警阀值配置传感器参数及报警条件设置有多达三种不同的报警方式，及不同的组合方式。包括超温预警，高温报警，快速升温报警。e）动态报警/故障提示系统支持报警/故障数据实时记录，在数据记录保存的同时，以动画浮动弹出窗口形式给 出消息提示，系统具有智能断纤故障判断，对断纤故障及故障恢复能自动给出提示。 系统在动画提示的同时，还具有语音播放提示功能。f）统计报表当前两：】善槪席计/丹问总艾数：1缩J多数：sc%*灵附监测趋势图表开关柜报警统计图表(4)配套外设光纤传感产站多用于易燃、易爆、强电磁干扰等恶劣及高危险环境，理工光科推荐典型 光纤传感系统配置包括： GWC-2101型陶瓷封装温度传感器 BGD-4002型光纤光栅解调器消防电源工控机监控软件工业显示器音箱若系统用于安防项口，则建议增配交换机，继电器输出设备，备用电池等。理工光科的光纤测温主机外形完全适用于标准19寸机柜，包括主机在内，电源、工控机等和关配套外设
